CN103321632A - 一种井下钻柱参数测量装置 - Google Patents

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韩霖
胡记生
孟显峰
刘淑芬
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Abstract

本发明涉及一种井下钻柱参数测量装置，由上接头1、承扭接头2、承压筒3、承扭杆4、承扭传感器5、承压体6、单片机8、压盖10、下接头12组成。本发明的井下钻柱参数测量装置适合于石油、地质、水文、煤矿等钻井中的钻柱受力数据的测量记录，为钻柱受力分析提供数据支撑，为钻柱组合方式、钻柱下部结构和钻井参数的制定提供理论依据，提高数据的可靠性和钻柱的安全性，减少钻柱事故的发生。

Description

一种井下钻柱参数测量装置
技术领域
本发明涉及一种井下钻柱参数测量装置，属石油钻井工程中井内钻柱受力状态的测量记录工具技术领域。
背景技术
在钻井施工过程中，井下钻柱的弯曲率是随井身曲率的变化而变化，特别是井身曲率变化大时，钻柱的受力型式复杂，难以计算和推理，另一方面，由于钻柱还承载着钻井液循环、钻压、拉伸和扭矩等多重交变应力，因此，单纯的理论计算难以保证数据的准确，为了修正计算中的不足，只能靠收集大量的钻柱损坏数据，用数据统计分析的方法来进行钻柱受力的理论研究，并以此推导钻柱的工作状态和钻柱的安全系数，但仅靠钻柱的受力分析难以满足钻井生产的需要，常常出现理论推导无法解释钻柱损坏的现象。
发明内容
本发明的目的是要提供井下钻柱参数测量装置，记录钻柱在井下受力状态，待井下钻柱参数测量装置随钻柱起出后，直接获取相关方面的数据，以便更好的指导钻井工作中的钻柱组合，以及钻进参数的设定，减少钻柱在井下损坏的几率。
本发明由上接头、承扭接头、承压筒、承扭杆、承扭传感器、承压体、单片机、压盖、下接头组成井下钻柱参数测量装置，上接头与承扭接头螺纹连接，承扭杆、承压筒、承压体、下接头依次螺纹连接，承扭接头与承扭杆之间为六方体套接配合；承扭接头为内六方管状体，其管壁上开有泥浆循环通孔，下部设有外台肩，承扭接头插接在承压筒的腔体内，通过螺纹与上接头连接，承扭接头外台肩卡接在承压筒上部的内台肩上；承压体上、下两端为沉孔，其承压体上沉孔与承压体下沉孔之间由承压体的中心通孔连通，承压体的侧壁上开有与下接头中心通孔连通的循环孔，承压体上沉孔与承扭杆螺纹连接，承压体下沉孔内装有单片机，由压盖封闭承压体下沉孔，让单片机不受钻井液侵蚀。
本发明的井下钻柱参数测量装置适合于石油、地质、水文、煤矿等钻井中的钻柱受力数据的测量记录，为钻柱受力分析提供数据支撑，为钻柱组合方式、钻柱下部结构和钻井参数的制定提供理论依据，提高数据的可靠性和钻柱的安全性，减少钻柱事故的发生。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中：1-上接头、2-承扭接头、3-承压筒、4-承扭杆、5-承扭传感器、6-承压体、7－外压传感器、8－单片机、9－井温传感器、10－压盖、11－内压传感器、12－下接头、13钻压传感器。
具体实施方式
如图1所示，本发明由上接头1、承扭接头2、承压筒3、承扭杆4、承扭传感器5、承压体6、单片机8、压盖10、下接头12组成，上接头1与承扭接头2螺纹连接，承扭杆4、承压筒3、承压体6、下接头12依次螺纹连接，承扭接头2与承扭杆4之间为六方体套接配合；承扭接头2为内六方管状体，其管壁上开有泥浆循环通孔2a，下部设有外台肩2b，承扭接头2插接在承压筒3的腔体内，通过螺纹与上接头1连接，承扭接头2外台肩2b卡接在承压筒3上部的内台肩上；承压体6上、下两端为沉孔6a、6c，其承压体6上沉孔6a与承压体6下沉孔6c之间由承压体6的中心通孔6b连通，承压体6的侧壁上开有与下接头12中心通孔连通的循环孔6d，承压体6上沉孔6a与承扭杆4螺纹连接，承压体6下沉孔6c内装有单片机9，由压盖10封闭承压体6下沉孔6c，让单片机8不受钻井液侵蚀。
所述的承压体6外壁上开有凹槽，其凹槽内安装有外压传感器7、井温传感器9，外压传感器7、井温传感器9分别通过数据线与单片机9连接，可接收井内液柱压力和井下钻井液温度信号，用于分析钻井液动态状态下与液柱压力的关系，同时分析井下地层的相对温度。
所述的压盖10中部开有孔，其孔内装有内压传感器11通过数据线与单片机9连接，可接收钻柱内液柱压力信号，便于单片机9及时记录钻柱内的压力值。
所述的承压筒3上部设有内台肩，与承扭接头2外台肩2b台肩承座连接，下端内螺纹与承压体6连接，承压筒3上端圆周上均开有四个凹槽，分别装有四个一样的钻压传感器13、13a，通过数据线与单片机9连接，可接收来至四个方向的钻压信号，以及钻柱相应圆周上钻压交变信号，计算出钻柱在钻压下的钻柱钻压变化值、弯曲力及分析钻柱弯曲变化规律。
所述的承扭杆4为一端有一沉孔的杆件体，承扭杆4上部为外六方与承扭接头2内六方相配合传递力矩，在通过承扭杆4下部与承压体6之间的螺纹连接将力矩传递给下接头12，承扭杆4沉孔内装有承扭传感器5，承扭传感器5通过数据线把扭矩信号传给单片机8并储存单片机8内。
将组装好的井下钻柱参数测量装置接在规定的钻柱位置中，按钻井要求下入井内，直到下至规定的井段，开启钻井泥浆泵，启动转盘旋转钻进，钻柱也随之转动起来，带动井下钻柱参数测量装置一起转动，井下钻柱参数测量装置上接头1带动承扭接头2转动，承扭接头2通过六方配合将力矩传递给承扭杆4，再传递给承压体6和下接头12使之转动起来，承扭杆4内装的承扭传感器5随之测量承扭杆4的扭转变形量，并通过数据线与之连结的单片机8对信号进行存储；上接头1把钻压加在承压筒3上，承压筒3上四个钻压传感器13、13a接收到不同方向的钻压数据通过数据线传记在单片机8上；承压体6上的外压传感器7、井温传感器9通过数据线记录在单片机8上；压盖10上的内压传感器11通过数据线记录在单片机8上，完成所有相关数据的存储记录。
当需要起出钻柱时，井下钻柱参数测量装置随钻柱被起出，卸下下接头12，单片机8与地面电脑连接，通过电脑取出井下钻柱参数测量装置中所有存储的测量数据，作为计算与分析研究用。
当需要再次下入时，重复操作安装井下钻柱参数测量装置即可。

Claims (4)

1.井下钻柱参数测量装置，由上接头（1）、承扭接头（2）、承压筒（3）、承扭杆（4）、承扭传感器（5）、承压体（6）、单片机（8）、压盖（10）、下接头（12）组成，其特征是：承压筒（3）、承压体（6）、下接头（12）依次螺纹连接，承扭接头（2）与承扭杆（4）之间为六方体套接配合；承扭接头（2）为内六方管状体，其管壁上开有泥浆循环通孔（2a），下部设有外台肩（2b），承扭接头（2）插接在承压筒（3）的腔体内，通过螺纹与上接头（1）连接，承扭接头（2）外台肩（2b）卡接在承压筒（3）上部的内台肩上；承压体（6）上、下两端为沉孔（6a）、沉孔（6c），其承压体（6）上沉孔（6a）与承压体(6)下沉孔(6c)之间由承压体(6)的中心通孔(6b)连通，承压体(6)的侧壁上开有与下接头(12)中心通孔连通的循环孔(6d)，承压体(6)上沉孔(6a)与承扭杆(4)螺纹连接，承压体(6)下沉孔(6c)内装有单片机(9)。
2.根据权利要求1所述的井下钻柱参数测量装置，其特征是：承压体(6)外壁上开有凹槽，其凹槽内安装有外压传感器（7）、井温传感器（9），外压传感器（7）、井温传感器（9）分别通过数据线与单片机（9）连接。
3.根据权利要求1所述的井下钻柱参数测量装置，其特征是：压盖（10）中部开有孔，其孔内装有内压传感器（11）通过数据线与单片机（9）连接。
4.根据权利要求1所述的井下钻柱参数测量装置，其特征是：承压筒（3）上部设有内台肩，与承扭接头（2）外台肩（2b）台肩承座连接，下端内螺纹与承压体（6）连接，承压筒（3）上端圆周上均开有四个凹槽，分别装有四个一样的钻压传感器（13）、（13a），并通过数据线与单片机（9）连接。
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