CN102094630B - 便携式角差测量规 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油钻井中定向井、水平井使用的钻具角差测量工具技术领域，是一种便携式角差测量规，其包括点光源、光源固定装置、刻度表盘、钻具定向接头、无磁钻铤和钻具螺杆，钻具定向接头、无磁钻铤和钻具螺杆自上而下依序固定连接在一起，光源固定装置固定安装在钻具定向接头上，光源固定装置上固定安装有能够向下方发出直线光束的点光源，表盘固定装置固定安装在钻具螺杆上，表盘固定装置上部固定有上端面带有角度刻度的刻度表盘。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过将光源固定装置和刻度表盘固定安装在钻具上，观察点光源投影在刻度表盘上的读数，就能够直接获得测量数据，具有测量值精度高、测量速度快、简便高效的特点。

Description

便携式角差测量规

技术领域

本发明涉及石油钻井中定向井、水平井使用的钻具角差测量工具技术领域，是一种便携式角差测量规。

背景技术

随着油田勘探开发的不断深入，定向井、水平井越来越多，在定向井、水平井的施工过程中钻具角差测量是井眼轨迹控制必不可少的环节，对定向井、水平井井眼轨迹控制有重要的影响，角差测量偏差或错误常常会影响定向施工过程中工具面的设置，导致井身质量控制难度增加，甚至出现井身质量事故。目前在定向井、水平井施工过程中，一般是在地面通过手工来测量角差，手工测量钻具外径计算角差，由于人为因素造成的测量误差较大，有时甚至还会发生错误，造成了定向工作量的增加，影响了定向施工的顺利进行。

发明内容

本发明提供了一种便携式角差测量规，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有钻井施工过程中定向井、水平井钻具角差人工测量方法存在的误差较大、甚至发生错误的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种便携式角差测量规，包括点光源、光源固定装置、刻度表盘、钻具定向接头、无磁钻铤和钻具螺杆，钻具定向接头、无磁钻铤和钻具螺杆自上而下依序固定连接在一起，光源固定装置固定安装在钻具定向接头上，光源固定装置上固定安装有能够向下方发出直线光束的点光源，表盘固定装置固定安装在钻具螺杆上，表盘固定装置上部固定有上端面带有角度刻度的刻度表盘。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述光源固定装置可包括光源架、左定位座、前定位座、后定位座、左定位螺栓、前定位螺栓和后定位螺栓；光源架包括弧形连接板、右前架板、右后架板和左架板，弧形连接板的右部有半圆形且开口朝右的光架卡口，光架卡口前部和后部的弧形连接板上分别固定有右前架板和右后架板，弧形连接板的左部固定有左架板，左架板上有光源孔并固定安装有点光源；右前架板中部下方、右后架板中部下方和左架板右端下方分别固定有左定位座、前定位座和后定位座，左定位座、前定位座和后定位座上分别有左定位螺孔、前定位螺孔和后定位螺孔，左定位螺孔、前定位螺孔和后定位螺孔内分别固定安装有左定位螺栓、前定位螺栓和后定位螺栓，左定位螺栓、前定位螺栓和后定位螺栓的螺杆末端分别位于光架卡口的中部下方。

上述刻度表盘可包括左表盘、右表盘、前连接板、后连接板、前锁定销和后锁定销；左表盘的中部有呈半圆形且开口朝右的左盘卡口，右表盘的中部有呈半圆形且开口朝左的右盘卡口，左表盘的右侧前端面和右侧后端面分别压紧在右表盘的左侧前端面和左侧后端面上，左表盘的上端前部和上端后部分别固定连接有前连接板和后连接板，前连接板右部和后连接板右部分别有前锁销安装孔和后锁销安装孔并安装有前锁定销和后锁定销，右表盘的前部和后部对应前锁销安装孔和后锁销安装孔的位置分别有前锁销固定孔和后锁销固定孔，前锁定销和后锁定销的下部分别固定安装在前锁销固定孔和后锁销固定孔内。

上述表盘固定装置可包括左前固定座、左后固定座、右前固定座、右后固定座、左前限位螺栓、左后限位螺栓、右前限位螺栓和右后限位螺栓；左前固定座、左后固定座分别固定安装左表盘的下端前部和后部上，右前固定座和右后固定座分别固定安装右表盘的下端前部和后部上，左前固定座、左后固定座、右前固定座和右后固定座的中部分别有左前限位螺孔、左后限位螺孔、右前限位螺孔和右后限位螺孔，左前限位螺栓、左后限位螺栓、右前限位螺栓和右后限位螺栓分别通过左前限位螺孔、左后限位螺孔、右前限位螺孔和右后限位螺孔固定安装在左前固定座、左后固定座、右前固定座和右后固定座上，左前限位螺栓、左后限位螺栓、右前限位螺栓和右后限位螺栓的螺杆末端分别位于左盘卡口及右盘卡口的中部下方。

上述角度刻度可分布在刻度表盘的上端面外缘处并将刻度表盘圆周分为三百六十等分。

上述刻度表盘上对应零度、九十度、一百八十度和二百七十度的角度刻度位置可分别有角度标记。

上述点光源可为光源笔，光源笔的光源发射端正对下方的刻度表盘。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过将光源固定装置和刻度表盘分别固定安装在钻具上，观察点光源投影在刻度表盘上的读数，就能够直接获得测量数据，具有测量值精度高、测量速度快、简便高效的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视结构示意图。

附图2为附图1的光源架的主视剖视放大结构示意图。

附图3为附图2的俯视结构示意图。

附图4为附图2的左视结构示意图。

附图5为附图1的刻度表盘的主视剖视放大结构示意图。

附图6为附图5的俯视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为左定位座，2为前定位座，3为后定位座，4为左定位螺栓，5为前定位螺栓，6为后定位螺栓，7为右前架板，8为右后架板，9为光架卡口，10为左架板，11为光源孔，12为左表盘，13为右表盘，14为前连接板，15为后连接板，16为前锁定销，17为后锁定销，18为左盘卡口，19为右盘卡口，20为前锁销安装孔，21为后锁销安装孔，22为前锁销固定孔，23为后锁销固定孔，24为左前固定座，25为左后固定座，26为右前固定座，27为右后固定座，28为左前限位螺栓，29为左后限位螺栓，30为右前限位螺栓，31为右后限位螺栓，32为角度刻度，33为角度标记，34为光源笔，35为钻具定向接头，36为无磁钻铤，37为扶正器，38为钻具螺杆，39为钻头，40为弧形连接板。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如：上、下、左右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合最佳实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1所示，该便携式角差测量规包括点光源、光源固定装置、刻度表盘、钻具定向接头35、无磁钻铤36和钻具螺杆38，钻具定向接头35、无磁钻铤36和钻具螺杆38自上而下依序固定连接在一起，光源固定装置固定安装在钻具定向接头35上，光源固定装置上固定安装有能够向下方发出直线光束的点光源，表盘固定装置固定安装在钻具螺杆38上，表盘固定装置上部固定有上端面带有角度刻度32的刻度表盘。刻度表盘位于光源固定装置的下方，通过点光源在刻度表盘上的投影能够迅速准确地获得钻具角差数据，满足定向井、水平井轨迹控制需要，减少定向工作的失误，减少劳动强度，确保定向施工的顺利进行。

可根据实际需要，对上述便携式角差测量规作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4所示，光源固定装置包括光源架、左定位座1、前定位座2、后定位座3、左定位螺栓4、前定位螺栓5和后定位螺栓6；光源架包括弧形连接板40、右前架板7、右后架板8和左架板10，弧形连接板40的右部有半圆形且开口朝右的光架卡口9，光架卡口9前部和后部的弧形连接板40上分别固定有右前架板7和右后架板8，弧形连接板40的左部固定有左架板10，左架板10上有光源孔11并固定安装有点光源；右前架板7中部下方、右后架板8中部下方和左架板10右端下方分别固定有左定位座1、前定位座2和后定位座3，左定位座1、前定位座2和后定位座3上分别有左定位螺孔、前定位螺孔和后定位螺孔，左定位螺孔、前定位螺孔和后定位螺孔内分别固定安装有左定位螺栓4、前定位螺栓5和后定位螺栓6，左定位螺栓4、前定位螺栓5和后定位螺栓6的螺杆末端分别位于光架卡口9的中部下方。左定位螺栓4、前定位螺栓5和后定位螺栓6的螺杆末端能够分别顶紧在钻具的左侧面、前侧面和后侧面上，通过调整左定位螺栓4、前定位螺栓5和后定位螺栓6各自在左定位座1、前定位座2和后定位座3上的螺杆伸出长度，能够调整光架卡口9的圆心相对钻具的轴心位置偏差，并且将光源架固定安装在钻具上。

如附图1、5、6所示，刻度表盘包括左表盘12、右表盘13、前连接板14、后连接板15、前锁定销16和后锁定销17；左表盘12的中部有呈半圆形且开口朝右的左盘卡口18，右表盘13的中部有呈半圆形且开口朝左的右盘卡口19，左表盘12的右侧前端面和右侧后端面分别压紧在右表盘13的左侧前端面和左侧后端面上，左表盘12的上端前部和上端后部分别固定连接有前连接板14和后连接板15，前连接板14右部和后连接板15右部分别有前锁销安装孔20和后锁销安装孔21并安装有前锁定销16和后锁定销17，右表盘13的前部和后部对应前锁销安装孔20和后锁销安装孔21的位置分别有前锁销固定孔22和后锁销固定孔23，前锁定销16和后锁定销17的下部分别固定安装在前锁销固定孔22和后锁销固定孔23内。通过前锁定销16和后锁定销17将左表盘12和右表盘13固定连接在一起。左表盘12和右表盘13最好采用轻质铝合金材料，其它部件可为不锈钢材料制成。

如附图1、5、6所示，表盘固定装置包括左前固定座24、左后固定座25、右前固定座26、右后固定座27、左前限位螺栓28、左后限位螺栓29、右前限位螺栓30和右后限位螺栓31；左前固定座24、左后固定座25分别固定安装左表盘12的下端前部和后部上，右前固定座26和右后固定座27分别固定安装右表盘13的下端前部和后部上，左前固定座24、左后固定座25、右前固定座26和右后固定座27的中部分别有左前限位螺孔、左后限位螺孔、右前限位螺孔和右后限位螺孔，左前限位螺栓28、左后限位螺栓29、右前限位螺栓30和右后限位螺栓31分别通过左前限位螺孔、左后限位螺孔、右前限位螺孔和右后限位螺孔固定安装在左前固定座24、左后固定座25、右前固定座26和右后固定座27上，左前限位螺栓28、左后限位螺栓29、右前限位螺栓30和右后限位螺栓31的螺杆末端分别位于左盘卡口18及右盘卡口19的中部下方。左前限位螺栓28、左后限位螺栓29、右前限位螺栓30和右后限位螺栓31的螺杆末端能够分别顶紧在钻具的左前侧、左后侧、右前侧和右后侧上，通过调整左前限位螺栓28、左后限位螺栓29、右前限位螺栓30和右后限位螺栓31各自在左前固定座24、左后固定座25、右前固定座26和右后固定座27上的螺杆伸出长度，能够调整刻度表盘的圆心相对钻具的轴心位置偏差，并且将刻度表盘固定安装在钻具上。

如附图6所示，角度刻度32分布在刻度表盘的上端面外缘处并将刻度表盘圆周分为三百六十等分。此外，最好将刻度表盘的上端面漆成白色，更加便于观察测量数据。

如附图6所示，刻度表盘上对应零度、九十度、一百八十度和二百七十度的角度刻度32位置分别有角度标记33。角度标记33能够更加便于使用者观察测量数据。

如附图1所示，点光源为光源笔34，光源笔34的光源发射端正对下方的刻度表盘。光源笔34为现有公知的点光源发射装置，也可以采用现有公知的其他类型的点光源发射装置。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明最佳实施例的工作过程是：首先，如附图1所示，钻具定向接头35上有定向键，钻具定向接头35下端依次通过无磁钻铤36、扶正器37和钻具螺杆38安装有钻头39，将光源架通过左定位螺栓4、前定位螺栓5和后定位螺栓6固定安装在钻具定向接头35上，并调节左定位螺栓4、前定位螺栓5和后定位螺栓6，使光源架的光架卡口9保持居中且光源笔34处与定向键在同一条直线上；接着，开启光源笔34，上提钻具，将左表盘12、右表盘13分别通过左盘卡口18和右盘卡口19卡在钻具上，通过前锁定销16和后锁定销17将左表盘12和右表盘13连接好，通过调整左前限位螺栓28、左后限位螺栓29、右前限位螺栓30和右后限位螺栓31，使刻度表盘的圆心相对钻具的轴心保持居中，转动刻度表盘使其上端角度标记33为零度的角度刻度32对准钻具螺杆38上的刻度线的位置；最后，直接读取点光源投影在刻度表盘上的读数，即为需要测量的角差数据。

Claims (9)

1.一种便携式角差测量规，其特征在于包括点光源、光源固定装置、刻度表盘、钻具定向接头、无磁钻铤和钻具螺杆，钻具定向接头、无磁钻铤和钻具螺杆自上而下依序固定连接在一起，光源固定装置固定安装在钻具定向接头上，光源固定装置上固定安装有能够向下方发出直线光束的点光源，表盘固定装置固定安装在钻具螺杆上，表盘固定装置上部固定有上端面带有角度刻度的刻度表盘；其中，光源固定装置包括光源架、左定位座、前定位座、后定位座、左定位螺栓、前定位螺栓和后定位螺栓；光源架包括弧形连接板、右前架板、右后架板和左架板，弧形连接板的右部有半圆形且开口朝右的光架卡口，光架卡口前部和后部的弧形连接板上分别固定有右前架板和右后架板，弧形连接板的左部固定有左架板，左架板上有光源孔并固定安装有点光源；右前架板中部下方固定有前定位座，右后架板中部下方固定有后定位座，左架板右端下方固定有左定位座，左定位座、前定位座和后定位座上分别有左定位螺孔、前定位螺孔和后定位螺孔，左定位螺孔、前定位螺孔和后定位螺孔内分别固定安装有左定位螺栓、前定位螺栓和后定位螺栓，左定位螺栓、前定位螺栓和后定位螺栓的螺杆末端分别位于光架卡口的中部下方。

2.根据权利要求1所述的便携式角差测量规，其特征在于刻度表盘包括左表盘、右表盘、前连接板、后连接板、前锁定销和后锁定销；左表盘的中部有呈半圆形且开口朝右的左盘卡口，右表盘的中部有呈半圆形且开口朝左的右盘卡口，左表盘的右侧前端面和右侧后端面分别压紧在右表盘的左侧前端面和左侧后端面上，左表盘的上端前部和上端后部分别固定连接有前连接板和后连接板，前连接板右部和后连接板右部分别有前锁销安装孔和后锁销安装孔并安装有前锁定销和后锁定销，右表盘的前部和后部对应前锁销安装孔和后锁销安装孔的位置分别有前锁销固定孔和后锁销固定孔，前锁定销和后锁定销的下部分别固定安装在前锁销固定孔和后锁销固定孔内。

3.根据权利要求2所述的便携式角差测量规，其特征在于表盘固定装置包括左前固定座、左后固定座、右前固定座、右后固定座、左前限位螺栓、左后限位螺栓、右前限位螺栓和右后限位螺栓；左前固定座、左后固定座分别固定安装左表盘的下端前部和后部上，右前固定座和右后固定座分别固定安装右表盘的下端前部和后部上，左前固定座、左后固定座、右前固定座和右后固定座的中部分别有左前限位螺孔、左后限位螺孔、右前限位螺孔和右后限位螺孔，左前限位螺栓、左后限位螺栓、右前限位螺栓和右后限位螺栓分别通过左前限位螺孔、左后限位螺孔、右前限位螺孔和右后限位螺孔固定安装在左前固定座、左后固定座、右前固定座和右后固定座上，左前限位螺栓、左后限位螺栓、右前限位螺栓和右后限位螺栓的螺杆末端分别位于左盘卡口及右盘卡口的中部下方。

4.根据权利要求1所述的便携式角差测量规，其特征在于角度刻度分布在刻度表盘的上端面外缘处并将刻度表盘圆周分为三百六十等分。

5.根据权利要求3所述的便携式角差测量规，其特征在于角度刻度分布在刻度表盘的上端面外缘处并将刻度表盘圆周分为三百六十等分。

6.根据权利要求4所述的便携式角差测量规，其特征在于刻度表盘上对应零度、九十度、一百八十度和二百七十度的角度刻度位置分别有角度标记。

7.根据权利要求5所述的便携式角差测量规，其特征在于刻度表盘上对应零度、九十度、一百八十度和二百七十度的角度刻度位置分别有角度标记。

8.根据权利要求6所述的便携式角差测量规，其特征在于点光源为光源笔，光源笔的光源发射端正对下方的刻度表盘。

9.根据权利要求7所述的便携式角差测量规，其特征在于点光源为光源笔，光源笔的光源发射端正对下方的刻度表盘。

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