CN103556983A - 可变径稳定器的工作状态检测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种可变径稳定器的工作状态检测方法和系统。涉及钻井技术领域，解决了现有技术中不能准确判断可变径稳定器工作状态的问题。该方法中：可变径稳定器的活塞处设有随活塞一起运动的磁钢，在采用霍尔器件探测到活塞进入指定区域内后，通过无线随钻测斜仪采集活塞的位置信息；根据活塞位置信息判断可变径稳定器工作状态，通过地面接收装置显示所述可变径稳定器工作状态。主要用于可变径稳定器的工作状态检测。
Description
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种可变径稳定器的工作状态检测方法和系统。
背景技术
可变径稳定器用于控制井眼的井斜角，使用时通过调整稳定器的尺寸大小，改变井下钻具的井斜大小，达到增斜、降斜、稳斜的目的，从而较准确地控制井眼的井斜角。
可变径稳定器上设有柱塞，根据柱塞相对于外径的位置不同，可变径稳定器有齐平、伸出和缩回三种工作状态。可变径稳定器的工作状态随着停泵、开泵操作不断改变。通常，停泵时，可变径稳定器处于缩回状态，每次开泵，可变径稳定器柱塞在伸出和齐平之间进行一次切换。如，开泵-齐平，停泵-缩回，开泵-伸出，停泵-缩回，开泵-齐平，停泵-缩回，开泵-伸出，如此往复。
为了掌握井下钻具的井斜情况，操作人员需要记录可变径稳定器的工作状态。目前，可以通过分析钻柱压力值和停泵、开泵次数确定可变径稳定器的工作状态，过程如下：首先，记录钻柱在一定排量的压力；然后，停泵、开泵，记录在同样排量下的新的压力值；最后，根据压力值变化确定可变径稳定器的工作状态。
在采用上述方法记录可变径稳定器工作状态时，发明人发现，可变径稳定器工作状态依赖于在井口测量的钻柱压力值，同时需对开停泵次数进行计数，如果开、停泵次数计数紊乱，或者井口钻柱压力值因受钻井仪器、钻井工具等干扰而不准确时，操作人员便无法掌握可变径稳定器的工作状态。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种可变径稳定器的工作状态检测方法和系统，解决了现有技术中不能准确判断可变径稳定器工作状态的问题。
本发明的技术解决方案：
一方面，一种可变径稳定器的工作状态检测方法，用于液压缸式可变径稳定器，所述可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，所述方法包括：
采用霍尔器件实时探测所述活塞是否进入指定区域内；
在探测到所述活塞进入指定区域内后，通过无线随钻测斜仪采集所述活塞的位置信息；
根据活塞位置信息判断可变径稳定器工作状态；
通过地面司显显示所述可变径稳定器工作状态。
另一方面，一种可变径稳定器的工作状态检测系统，用于液压缸式可变径稳定器，所述可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，包括：
探测装置，用于采用霍尔器件实时探测所述活塞是否进入指定区域内，在探测到所述活塞进入指定区域内后，向无线随钻测斜仪发送采集所述活塞位置信息的触发信号；
信号采集装置，用于接收所述霍尔器件发送的所述触发信号后，通过无线随钻测斜仪采集所述活塞的位置信息，将采集的所述活塞位置信息向活塞位置信号传输器发送；
信号传输装置，用于将所述无线随钻测斜仪发送的所述活塞位置信息向地面接收装置发送；
地面接收装置，用于接收所述活塞位置信号传输器发送的所述活塞位置信息，根据活塞位置信息判断可变径稳定器工作状态，显示所述可变径稳定器工作状态；
其中，探测装置和信号采集装置置于钻铤内。
本发明实施例提供的可变径稳定器的工作状态检测方法和系统：可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，采用霍尔器件实时探测所述活塞；能够适应井下高温、高压和强冲击工作环境；在探测到所述活塞后，通过无线随钻测斜仪采集所述活塞的位置信息；通过地面显示设备显示所述可变径稳定器工作状态。能够实时监测可变径稳定器工作状态、实时显示可变径稳定器工作状态，而且还能够适应恶劣工作环境。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的可变径稳定器的工作状态检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的可变径稳定器的工作状态检测系统的结构图；
图3为图2中探测装置结构图；
图4为图2中信号采集装置结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
为了测量可变径稳定器在井下工作时活塞位置，并将测量结果传输到地面，提供可变径稳定器的工作状态，本发明实施例提供了一种可变径稳定器的工作状态检测方法，用于液压缸式可变径稳定器，所述可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，如图1所示，所述方法包括：
101、采用霍尔器件实时探测所述活塞是否进入指定区域内；
霍尔器件是利用霍尔效应进行磁测量的一种半导体器件，其实现原理和方式是本领域技术人员所熟知的，本发明实施例不再赘述。
采用霍尔器件通过非接触的方式感应活塞，能够适应井下高温、高压和强冲击工作环境；
102、在霍尔器件探测到所述活塞进入指定区域内后，通过无线随钻测斜仪(MWD，measurement while drilling)采集所述活塞的位置信息；
霍尔器件感测到带有磁钢的活塞靠近霍尔器件时，霍尔器件通过线缆向无线随钻测斜仪发送信号，无线随钻测斜仪接收到霍尔器件的信号后，采集活塞的位置信息。无线随钻测斜仪采集位置信息的方法是本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述。
优选的，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间设有大致呈圆筒状的线路保护装置，霍尔器件和无线随钻测斜仪之间的线缆从线路保护装置内穿过。
优选的，为了适用不同的钻艇长度，所述线路保护装置包括至少一个圆筒结构的延长短节，延长短节的数量根据钻艇的长度而定，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间的通信线缆从所述延长短节的圆筒内穿过。
进一步的，在长时间使用后，霍尔器件和无线随钻测斜仪之间的距离会发生变化，为了适应这种变化，所述线路保护装置还包括一个圆筒结构且可伸缩的伸缩短节，所述伸缩短节的一端和霍尔器件连接，另一端和所述延长短节连接，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间的通信线缆从所述伸缩短节的圆筒内穿过，所述伸缩短节和所述延长短节之间的通信线缆通过插件连接。伸缩短节的实现方式此处不做限定，可以采用本领域技术人员熟知的任意方式。
进一步的，所述线路保护装置还包括一个圆筒结构的转换短节，所述转换短节的一端和无线随钻测斜仪连接，另一端和所述延长短节连接，所述霍尔器件发出的信号传入无线随钻测斜仪，所述转换短节和所述延长短节之间的通信线缆通过插件连接。
所述线路保护装置、延长短节、伸缩短节、转换短节的筒壁应该具有很好的抗压性、耐高温、耐磨性，可以采用钛合金材料制作，壁厚5毫米。所述线路保护装置、延长短节、伸缩短节的材质、尺寸本发明实施例不做限定，可以根据钻艇的尺寸和现场情况选择。
103、根据活塞位置信息判断可变径稳定器工作状态。
104、通过地面司显显示所述可变径稳定器工作状态。
优选的，所述无线随钻测斜仪设置在钻铤内，所述无线随钻测斜仪和地面之间采用无线脉冲的方式进行通信。具体的，所述无线随钻测斜仪处设有脉冲发生器，在无线随钻测斜仪采集到活塞位置信息后，脉冲发生器将活塞位置信息转换成脉冲发给地面，地面主机对活塞位置信息内容转换成可变径稳定器的工作状态信息后再将信息发送至地面司显进行显示。无线脉冲方式的具体实现本发明实施例不做限定，可以采用本领域技术人员所熟知的任一方式。
无线随钻测斜仪内设有脉冲发生器，通过脉冲发生器，使得可变径稳定器工作状态得以传送至井上；通过地面主机的解算，将可变径稳定器工作状态直接显示在地面主机、司显等装置上，使地面操作人员能够实时掌握可变径稳定器的工作状态。
本实施例提供的可变径稳定器的工作状态检测方法：可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，采用霍尔器件实时探测所述活塞；能够适应井下高温、高压和强冲击工作环境；在探测到所述活塞后，通过无线随钻测斜仪采集所述活塞的位置信息；通过地面司显显示所述可变径稳定器工作状态。能够实时监测可变径稳定器工作状态、实时显示可变径稳定器工作状态，而且还能够适应恶劣工作环境。
为了配合实现上述方法，本发明实施例提供了一种可变径稳定器的工作状态检测系统，用于液压缸式可变径稳定器，所述可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，如图2所示，包括：探测装置1、信号采集装置2、信号传输装置3、地面接收装置4。
其中，探测装置1，用于采用霍尔器件实时探测所述活塞是否进入指定区域内，在探测到所述活塞进入指定区域内后，向无线随钻测斜仪发送采集所述活塞位置信息的触发信号。
具体的，如图3所示，探测装置1包括霍尔检测单元21以及磁钢22；磁钢安装在磁钢座23上，并与可变径稳定器的活塞24组合一起，磁钢跟随可变径稳定器的活塞24一起运动，霍尔检测单元21安装在信号采集装置2的一定位置，具体位置根据实际需要确定，此处不做过多描述。当可变径稳定器活塞24运动到霍尔检测单元21附近，霍尔检测单元向信号采集装置发出信号。
信号采集装置2，用于接收所述霍尔器件发送的所述触发信号后，通过无线随钻测斜仪采集所述活塞的位置信息，将采集的所述活塞位置信息向活塞位置信号传输器发送；
具体的，如图4所示，信号采集装置2包括无线随钻测斜仪15、抗压延长短节16，伸缩延长短节17。抗压延长短节16和伸缩延长短节17将霍尔检测单元21的信号连接至无线随钻测斜仪15。霍尔检测单元21通过延长短节17固定与可变径稳定器活塞25的相对位置。无线随钻测斜仪15、抗压延长短节16、伸缩延长短节17之间通过连接器连接，连接器的具体形式本发明实施例不做限定，可以是本领域人员熟知的各种连接器。
信号传输装置3，用于将所述无线随钻测斜仪发送的所述活塞位置信息向地面接收装置发送；
地面接收装置4，用于接收所述活塞位置信号传输器发送的所述活塞位置信息，根据活塞位置信息判断可变径稳定器工作状态，显示所述可变径稳定器工作状态。
优选的，所述无线随钻测斜仪设置在钻铤内，所述无线随钻测斜仪和地面通过地面接收装置之间采用无线脉冲的方式进行通信。
进一步优选的，所述活霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间设有大致呈圆筒状的线路保护装置，所述线路保护装置包括至少一个圆筒结构的延长短节，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间的通信线缆从所述延长短节的圆筒内穿过。
进一步优选的，所述线路保护装置还包括一个圆筒结构且可伸缩的伸缩短节，所述伸缩短节的一端和霍尔器件连接，另一端和所述延长短节连接，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间的通信线缆从所述伸缩短节的圆筒内穿过，所述伸缩短节和所述延长短节之间的通信线缆通过插件连接。
优选的，所述接收装置将所述地面信息转换成可变径稳定器的工作状态信息进行显示。
进一步的，所述线路保护装置还包括一个圆筒结构的转换短节，所述转换短节的一端和无线随钻测斜仪连接，另一端和所述延长短节连接，所述转换短节将所述霍尔器件发出的信号传入无线随钻测斜仪，所述转换短节和所述延长短节之间的通信线缆通过插件连接。
其中，探测装置和信号采集装置置于钻铤内。
本实施例提供的可变径稳定器的工作状态检测系统：可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，采用霍尔器件实时探测所述活塞；能够适应井下高温、高压和强冲击工作环境；在探测到所述活塞后，通过无线随钻测斜仪采集所述活塞的位置信息；通过地面司显显示所述活塞位置信息。能够实时监测可变径稳定器工作状态、实时显示可变径稳定器工作状态，而且还能够适应恶劣工作环境。
本发明实施例提供的可变径稳定器的工作状态检测方法和系统，主要应用于钻井工程，与MWD仪器组合使用，在钻进过程中提供准确的可变径稳定器工作状态。
如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
本发明以上的系统和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种可变径稳定器的工作状态检测方法，其特征在于，用于液压缸式可变径稳定器，所述可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，所述方法包括：
采用霍尔器件实时探测所述活塞是否进入指定区域内；
在探测到所述活塞进入指定区域内后，通过无线随钻测斜仪采集所述活塞的位置信息；
根据活塞位置信息判断可变径稳定器工作状态；
通过地面接收装置显示所述可变径稳定器工作状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线随钻测斜仪设置在钻铤内，所述无线随钻测斜仪和地面接收装置之间采用无线脉冲的方式进行通信。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间设有大致呈圆筒状的线路保护装置，所述线路保护装置包括至少一个圆筒结构的延长短节，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间的通信线缆从所述延长短节的圆筒内穿过。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述线路保护装置还包括一个圆筒结构且可伸缩的伸缩短节，所述伸缩短节的一端和霍尔器件连接，另一端和所述延长短节连接，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间的通信线缆从所述伸缩短节的圆筒内穿过，所述伸缩短节和所述延长短节之间的通信线缆通过插件连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述线路保护装置还包括一个圆筒结构的转换短节，所述转换短节的一端和无线随钻测斜仪连接，另一端和所述延长短节连接，所述转换短节将所述霍尔器件发出的信号传入无线随钻测斜仪，所述转换短节和所述延长短节之间的通信线缆通过插件连接。
6.一种可变径稳定器的工作状态检测系统，其特征在于，用于液压缸式可变径稳定器，所述可变径稳定器的活塞处设有磁钢，且所述磁钢随所述活塞一起运动，包括：
探测装置，用于采用霍尔器件实时探测所述活塞是否进入指定区域内，在探测到所述活塞进入指定区域内后，向无线随钻测斜仪发送采集所述活塞位置信息的触发信号；
信号采集装置，用于接收所述霍尔器件发送的所述触发信号后，通过无线随钻测斜仪采集所述活塞的位置信息，将采集的所述活塞位置信息向活塞位置信号传输器发送；
信号传输装置，用于将所述无线随钻测斜仪发送的所述活塞位置信息向地面接收装置发送；
地面接收装置，用于接收所述活塞位置信号传输器发送的所述活塞位置信息，根据活塞位置信息判断可变径稳定器工作状态，显示所述可变径稳定器工作状态；
其中，探测装置和信号采集装置置于钻铤内。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无线随钻测斜仪设置在钻铤内，所述无线随钻测斜仪和地面通过地面接收装置之间采用无线脉冲的方式进行通信。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述活霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间设有大致呈圆筒状的线路保护装置，所述线路保护装置包括至少一个圆筒结构的延长短节，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间的通信线缆从所述延长短节的圆筒内穿过。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述线路保护装置还包括一个圆筒结构且可伸缩的伸缩短节，所述伸缩短节的一端和霍尔器件连接，另一端和所述延长短节连接，所述霍尔器件和所述无线随钻测斜仪之间的通信线缆从所述伸缩短节的圆筒内穿过，所述伸缩短节和所述延长短节之间的通信线缆通过插件连接。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述线路保护装置还包括一个圆筒结构的转换短节，所述转换短节的一端和无线随钻测斜仪连接，另一端和所述延长短节连接，所述转换短节将所述霍尔器件发出的信号传入无线随钻测斜仪，所述转换短节和所述延长短节之间的通信线缆通过插件连接。
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