CN101603420B - 一种钻杆扭矩遥测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种钻杆扭矩遥测方法及装置，其特征是在方钻杆与钻杆之间安装一个下短接采集和发送数据，在喇叭口位置安装一个上短接接收和传输数据，下短接内的参数采集板采集的扭矩信号传输给发送线圈转换为交变磁场，上短接内的接收线圈将感应到的交变磁场转变为交变电信号，并传输给解调板解调得到扭矩信号，该信号经数据电缆和接头传输给计算机或显示记录设备。本发明的优点是能直接、实时、有效地完成井下钻杆扭矩测量上传，电能消耗低，且便于功能扩展。本发明适用于柴油机动力钻机。

Description

一种钻杆扭矩遥测方法及装置
技术领域
本发明涉及石油、天然气钻井过程中钻杆扭矩测量及传输技术。
背景技术
钻井扭矩蕴藏着丰富的井下工况信息。钻头使用情况、井下是否形成岩屑床、卡钻、断钻具等意外事故均表现出扭矩信号异常。因此钻井过程中扭矩监测对安全生产十分重要。
目前，柴油机驱动钻机的地面钻杆扭矩测量方法有：转盘传动链条张紧度传感器；转盘传动轴万向节改为应变式测扭传感器；大方瓦改为测扭方瓦；方钻杆下保护接头测扭仪。以上测量方法都是通过间接测量钻杆扭矩，存在准确度低、安装不方便、防冲刷能力差等缺点。
发明内容
本发明的目的是：提出一种钻杆扭矩遥测方法及装置，能够直接测量钻杆扭矩，并将测量所得数据实时、准确地上传到控制台。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：在方钻杆的下端安装一短接，称为下短接，下短接上端与方钻杆相连，下端与钻杆连接，下短接采集和发送数据；而在靠近转盘的喇叭口部位安装一短接，称为上短接，其功能是接收和传输数据。下短接内的参数采集板通过传感器采集扭矩信号，再将扭矩信号调制后由通信电缆传输给发送线圈；发送线圈将调制好的电信号转换为交变磁场；上短接的接收线圈感应到下短接所产生的交变磁场后将交变磁场转变为交变电信号，该电信号通过信号电缆传输给解调板解调得到扭矩信号，扭矩信号再经数据电缆和接头传输给计算机或者显示记录设备。
下短接所需的电能由电源模块通过电源电缆提供，电源模块可以是电池，也可以是振动发电机。
为确保安全，下短接内的参数采集板、通讯电缆、发送线圈、电源模块、电源电缆均与外界隔离；上短接内的接收线圈、数据电缆、解调板、信号电缆也与外界隔离。
本发明具有以下有益效果：(1)能够直接、实时、高效的完成井下钻杆扭矩测量上传；(2)电能消耗小，便于井下长期工作；(3)该方法和装置便于井下其他参数(如：钻压、温度、振动等)测量的扩展。
附图说明
图1为下短接示意图；
图2为上短接示意图；
图3为装置安装位置示意图；
具体实施方式
该方法和装置应用到柴油机动力钻机50上的实施方法如下：在下钻前先将下短接10通过母螺纹11和方钻杆52下端连接，通过公螺纹12与钻杆53连接，将上短接30安装在喇叭口54位置，将接头42通过外部电缆接入控制室内，外部电缆为四芯带屏蔽电缆，其中两芯为电源，另外两芯为通讯，屏蔽层接地，此时完成短接安装。当钻井开始后，转盘51带动方钻杆转动，参数采集板20通过传感器采集扭矩参数，并将此参数进行打包、调制、功率放大后经通信电缆21传输给发送线圈22，发送线圈22在整个下短接、钻杆上都产生了交变磁场，该交变磁场以钻杆为载体传播，上短接30内的接收线圈40将感应到的交变磁场转变为交变电信号，该电信号通过信号电缆44传输给解调板43解调，解调后的数据包再通过效验以确保当前数据是否正确，如果数据正确就通过数据电缆41和接头42由外部电缆传输给计算机或者显示记录设备，如果数据不正确就将刚刚接收到的数据包丢弃。
电源模块23通过电源电缆24为下短接10提供持续稳定的电能，电源模块23可以是电池也可以是振动发电机。为确保安全外壳13将参数采集板20、通信电缆21、发送线圈22、电源模块23、电源电缆24与外界隔离，保护外壳31将接收线圈40、数据电缆41、解调板43、信号电缆44与外界隔离，防止机械损伤和泥浆进入。保护罩14保护电源模块23在强振动环境下正常工作。

Claims (4)

1.一种钻杆扭矩遥测装置，其特征在于：在方钻杆(52)的下端安装下短接(10)，用于采集和发送数据，在靠近钻盘(51)的喇叭口(54)位置安装上短接(30)，用于接收和传输数据；下短接(10)上端通过母螺纹(11)与方钻杆(52)连接，下端通过公螺纹(12)与钻杆(53)连接；上短接(30)直接套装在喇叭口(54)位置；下短接(10)内安装有参数采集板(20)，电源模块(23)通过电源电缆(24)与参数采集板(20)连接；发送线圈(22)通过通讯电缆(21)与参数采集板(20)连接；上短接(30)内有接收线圈(40)，接收线圈(40)通过信号电缆(44)与解调板(43)连接；解调板(43)通过数据电缆(41)与接头(42)连接；参数采集板(20)通过传感器采集扭矩信号，再将扭矩信号调制后由通信电缆(21)传输给发送线圈(22)；发送线圈(22)将调制好的电信号转换为交变磁场；上短接(30)的接收线圈(40)感应到下短接(10)所产生的交变磁场后将交变磁场转变为交变电信号，该电信号通过信号电缆(44)传输给解调板(43)解调得到扭矩信号，扭矩信号再经数据电缆(41)和接头(42)传输给计算机或者显示记录设备。
2.根据权利要求1所述的一种钻杆扭矩遥测装置，其特征在于：参数采集板(20)、通信电缆(21)、发送线圈(22)、电源模块(23)、电源电缆(24)均用外壳(13)与外界隔离。
3.根据权利要求1所述的一种钻杆扭矩遥测装置，其特征在于：接收线圈(40)、数据电缆(41)、解调板(43)、信号电缆(44)均被保护外壳(31)所包含。
4.根据权利要求1所述的一种钻杆扭矩遥测装置，其特征在于：电源模块(23)被保护罩(14)所包含。
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