CN104594884A - 一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪 - Google Patents

一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，属于钻井技术领域，包括外铤、内铤、泥浆导流套、锁紧环、发送线圈、接收线圈、水眼压力探测器、环空压力探测器及成像探测器等；本发明采用四发双收的对称结构，两对发射线圈分别位于接收线圈的两端，发射线圈发出的电磁波，通过地层到达中间的接收线圈，地层的导电性不同，因此电磁波到达接收线圈处出现相位差和幅差，不同的地层出现不同的相位差和幅差，因而可以判别地层的特性。对称天线结构设计可以实现最佳井眼补偿。通过外铤上的环空压力引导孔与水眼压力引导孔将压力传导到探测器安装的部位实现压力的测量；将成像探测器安装在成像探测器安装孔贴井壁实现成像测量。

Description

一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪
技术领域
本发明属于钻井技术领域，具体涉及一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪。
背景技术
在石油随钻测井仪器中，电磁波电阻率仪器可以获得更多的地层信息、识别具有工业开采价值的复杂油气、层；在提高仪器探测深度和识别薄层、识别地层边界、地层成像和辨别地层裂隙等方面独特的优势。
目前该类仪器多采用多发双收的线圈系结构。随着随钻电磁波仪器线圈的增多，为实现发射、接收与各处理器之间的电通讯，仪器轴向通道的机械结构实现方式就成为仪器设计的难点之一。如何结合测井方法的要求，合理的布置线圈系实现各向异性地层的测量、将井眼压力、成像等探测器合理集成在电磁波钻铤上，实现多参数、可视化测量，是此类仪器机械设计的又一个难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，用于解决仪器轴向通道设计，内铤、外铤结构与仪器的安装、制作工艺，方位线圈的布置方式、井眼压力探测器的布置、成像探测器的布置等问题。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，包括外铤和两个内铤，其中，外铤具有中空的腔体，该中空腔体的两端为对称设置的台阶孔，两个内铤对称设置在外铤中空腔体的两端，内铤与外铤之间通过外铤侧壁上的定位销孔及定位防转销径向固定；每个内铤靠近外铤开口端的一端依次设置有泥浆导流套和锁紧环，泥浆导流套的套装在内铤上，并通过螺钉与内铤径向固定，锁紧环与外铤之间通过螺纹连接；
外铤的中间外壁上沿周向依次开设有联通密封仓、接收线圈仓和井眼压力测试密封仓，接收线圈仓上设置有接收线圈天线罩，联通密封仓与井眼压力测试密封仓之间通过外铤穿线孔相连通，井眼压力测试密封仓内开设有水眼压力探测器安装孔和环空压力探测器安装孔，水眼压力探测器安装孔通过水眼压力引导孔与外铤内侧连通，环空压力探测器安装孔通过环空压力引导孔与外铤外侧连通；
外铤的外壁上从左至右依次开设有上发射线圈槽Ⅰ、上发射线圈槽Ⅱ、下发射线圈槽Ⅰ和下发射线圈槽Ⅱ，且上发射线圈槽Ⅱ和下发射线圈槽Ⅰ位于井眼压力测试密封仓的左右两侧；在上发射线圈槽Ⅰ与上发射线圈槽Ⅱ以及下发射线圈槽Ⅰ与下发射线圈槽Ⅱ之间的外铤外壁上均开设有成像探测器安装孔和处理器密封仓；
每个内铤的中心开设有内铤水眼，其外壁上均开设有若干内铤轴向布线槽和内铤周向布线槽；
在外铤上的发射线圈槽Ⅰ、上发射线圈槽Ⅱ和下发射线圈槽Ⅰ、下发射线圈槽Ⅱ内分别缠绕有发射线圈；接收线圈天线罩内设置有两个接收线圈，且两个接收线圈采用与发射线圈轴线垂直的方向布置；水眼压力探测器安装在水眼压力探测器安装孔内，环空压力探测器安装在环空压力探测器安装孔内，成像探测器安装在成像探测器安装孔内；两个处理器分别布置在两个处理器密封仓内；发射线圈槽Ⅰ和上发射线圈槽Ⅱ上的发射线圈以及一个接收线圈分别通过电导线与一个处理器相连，下发射线圈槽Ⅰ和下发射线圈槽Ⅱ上的发射线圈以及一个接收线圈分别通过电导线与另一个处理器相连；两个水眼压力探测器分别通过电导线与两个处理器相连，环空压力探测器和成像探测器分别通过电导线与其中一个或两个处理器相连；其中，电导线缠绕在内铤外壁上的内铤轴向布线槽和内铤周向布线槽上。
本发明进一步的改进在于：外铤中空腔体的两端为对称设置的锥形开口，且锥形开口由内至外孔径增大。
本发明进一步的改进在于：锁紧环与外铤之间通过ACME螺纹连接。
本发明进一步的改进在于：每个内铤的外壁上还设置有内铤环形加强筋。
本发明进一步的改进在于：每个内铤两端的外壁上分别开设有内铤上端密封槽和内铤下端密封槽，内铤与外铤之间通过设置在内铤上端密封槽和内铤下端密封槽内的密封圈密封。
本发明进一步的改进在于：泥浆导流套与内铤之间通过周向设置的外密封圈和内密封圈密封。
本发明进一步的改进在于：锁紧环与外铤之间通过周向设置的外挡泥圈O型圈密封；锁紧环与内铤之间通过周向设置的内挡泥O型圈密封。
本发明进一步的改进在于：成像探测器安装孔的外侧设置有扇形防磨带。
本发明进一步的改进在于：接收线圈天线罩上开设有贯通的凹槽，用于接收发射线圈的信号。
本发明进一步的改进在于：在靠近右侧成像探测器安装孔的外铤外壁上还开设有用来标识仪器对接方位的标记槽。
与现有技术相比，本发明具有如下的技术效果：
本发明采用四发双收的对称结构，两对发射线圈分别位于接收线圈的两端，发射线圈发出的电磁波，通过地层到达中间的接收线圈，地层的导电性不同，因此电磁波到达接收线圈处出现相位差和幅差，不同的地层出现不同的相位差和幅差，因而可以判别地层的特性。接收线圈与发射线圈的轴线成垂直关系，同时可以识别地层边界，为钻井提供指导。对称天线结构设计可以实现最佳井眼补偿。通过外铤上的环空压力引导孔与水眼压力引导孔将压力传导到探测器安装的部位实现压力的测量；将成像探测器安装在成像探测器安装孔贴井壁实现成像测量。
因此，本发明解决了方位电磁波成像仪器的总体结构设计问题，并设计井眼压力、成像测量。结构布局合理、可靠性高、加工简单、维护方便、且便于仪器的扩展。此外，本发明采用内铤、外铤与盖板相结合的结构，设计合理、加工简单、易于扩展以及便于保养。
附图说明
图1为本发明带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪的结构示意图；
图2为本发明外铤的结构示意图；
图3为本发明内铤的结构示意图；
图4为本发明环空压力测试结构示意图；
图5为本发明接收线圈布置结构与穿线孔的结构示意图；
图6为本发明水眼压力测试结构示意图；
附图中，1—外铤；2—外挡泥圈O型圈；3—锁紧环；4—内挡泥O型圈；5—外密封圈；6—内密封圈；7-泥浆导流套；8-内铤；9-上发射线圈槽Ⅰ；10-上发射线圈槽Ⅱ；11-成像探测器安装孔；12-井眼压力测试密封仓；13-联通密封仓；14-下发射线圈槽Ⅰ；15-标记槽；16-下发射线圈槽Ⅱ；17-ACME螺纹；18-定位防转销；19-定位销孔；20-扇形防磨带；21-环空压力引导孔；22-水眼压力探测器安装孔；23-环空压力探测器安装孔；24-处理器密封仓；25-内铤上端密封槽；26-内铤轴向布线槽；27-内铤环形加强筋；28-内铤周向布线槽；29-内铤水眼；30-内铤下端密封槽；31-外铤穿线孔；32-接收线圈仓；33-接收线圈天线罩；34-水眼压力引导孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1至图6，本发明一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，包括外铤1和两个内铤8，其中，外铤1具有中空的腔体，该中空腔体的两端为对称设置的台阶孔，两个内铤8对称设置在外铤1中空腔体的两端，内铤8与外铤1之间通过外铤1侧壁上的定位销孔19及定位防转销18径向固定；每个内铤8靠近外铤1开口端的一端依次设置有泥浆导流套7和锁紧环3，泥浆导流套7的套装在内铤8上，并通过螺钉与内铤8径向固定，锁紧环3与外铤1之间通过螺纹连接；
外铤1的中间外壁上沿周向依次开设有联通密封仓13、接收线圈仓32和井眼压力测试密封仓12，接收线圈仓32上设置有接收线圈天线罩33，联通密封仓13与井眼压力测试密封仓12之间通过外铤穿线孔31相连通，联通密封仓13的作用就是为仪器的上、下部分的电联通设计的过渡结构；井眼压力测试密封仓12内开设有水眼压力探测器安装孔22和环空压力探测器安装孔23，水眼压力探测器安装孔22通过水眼压力引导孔34与外铤1内侧连通，环空压力探测器安装孔23通过环空压力引导孔21与外铤1外侧连通；
外铤1的外壁上从左至右依次开设有上发射线圈槽Ⅰ9、上发射线圈槽Ⅱ10、下发射线圈槽Ⅰ14和下发射线圈槽Ⅱ16，且上发射线圈槽Ⅱ10和下发射线圈槽Ⅰ14位于井眼压力测试密封仓12的左右两侧；在上发射线圈槽Ⅰ9与上发射线圈槽Ⅱ10以及下发射线圈槽Ⅰ14与下发射线圈槽Ⅱ16之间的外铤1外壁上均开设有成像探测器安装孔11和处理器密封仓24；
每个内铤8的中心开设有内铤水眼29，其外壁上均开设有若干内铤轴向布线槽26和内铤周向布线槽28；
在外铤1上的发射线圈槽Ⅰ9、上发射线圈槽Ⅱ10和下发射线圈槽Ⅰ14、下发射线圈槽Ⅱ16内分别缠绕有发射线圈；接收线圈天线罩33内设置有两个接收线圈，且两个接收线圈采用与发射线圈轴线垂直的方向布置；水眼压力探测器安装在水眼压力探测器安装孔22内，环空压力探测器安装在环空压力探测器安装孔23内，成像探测器安装在成像探测器安装孔11内，便于探测器的保护与维护；两个处理器分别布置在两个处理器密封仓24内；发射线圈槽Ⅰ9和上发射线圈槽Ⅱ10上的发射线圈以及一个接收线圈分别通过电导线与一个处理器相连，下发射线圈槽Ⅰ14和下发射线圈槽Ⅱ16上的发射线圈以及一个接收线圈分别通过电导线与另一个处理器相连；两个水眼压力探测器分别通过电导线与两个处理器相连，环空压力探测器和成像探测器分别通过电导线与其中一个或两个处理器相连；其中，电导线缠绕在内铤8外壁上的内铤轴向布线槽26和内铤周向布线槽28上。
进一步地，外铤1中空腔体的两端为对称设置的锥形开口，且锥形开口由内至外孔径增大。锁紧环3与外铤1之间通过ACME螺纹17连接。
进一步地，每个内铤8的外壁上还设置有内铤环形加强筋27，增大内铤8刚度，减少装配摩擦阻力。每个内铤8两端的外壁上分别开设有内铤上端密封槽25和内铤下端密封槽30，内铤8与外铤1之间通过设置在内铤上端密封槽25和内铤下端密封槽30内的密封圈密封。
进一步地，泥浆导流套7与内铤8之间通过周向设置的外密封圈5和内密封圈6密封。锁紧环3与外铤1之间通过周向设置的外挡泥圈O型圈2密封；锁紧环3与内铤8之间通过周向设置的内挡泥O型圈4密封，阻挡泥浆，便于内铤拆卸。
进一步地，成像探测器安装孔11的外侧设置有扇形防磨带20。接收线圈天线罩33上开设有贯通的凹槽，用于接收发射线圈的信号。在靠近右侧成像探测器安装孔11的外铤1外壁上还开设有用来标识仪器对接方位的标记槽15。
为了对本发明进一步了解，现对其装配过程做一说明。
在外铤1上的发射线圈槽Ⅰ9、上发射线圈槽Ⅱ10和下发射线圈槽Ⅰ14、下发射线圈槽Ⅱ16分别制作发射线圈，再将接收线圈制好，安装在接收线圈仓32，再安装好接收线圈天线罩33后注胶。将电导线布在内铤8的内铤轴向布线槽26与内铤周向布线槽28内。在内铤8两端的内铤上端密封槽25与内铤下端密封槽30内安装密封圈，并涂抹硅脂。再将泥浆导流套7上的外密封圈5与内密封圈6安装上，涂硅脂，安装在内铤8上，并与内铤8通过螺钉连接。将整个装配体塞入外铤1的台阶孔内。再将外铤1与内铤8的销孔方位对准，将定位防转销18带上密封圈，插入外铤1的定位销孔19内。再将外挡泥圈O型圈2与内挡泥O型圈4安装在锁紧环3上，用工具将锁紧环3通过ACME螺纹17与外铤1连接，仪器结构对称。再将处理器固定在处理器密封仓24通过接插件与内铤8上的电导线实现联通。将成像探测器安装在外铤1的成像探测器安装孔11内。将环空压力探测器安装在环空压力探测器安装孔23内，通过外铤1上的环空压力引导孔21实现环空压力的传递。将水眼压力探测器安装在水眼压力探测器安装孔22内，通过外铤1上的水眼压力引导孔34实现水眼压力的传递。
以下对本发明的工作原理做一说明。
发射线圈、接收线圈通过密封接插件、电到线与对应的处理器相连接，处理器密封仓24下的处理器通过内铤8上的轴向布线槽26和内铤周向布线槽28内的电导线实现轴向和圆周方向的电连接；
水眼压力探测器、环空压力探测器以及成像探测器之间的密封仓通过外铤穿线孔31实现联通，再在处理器之间通过在外铤穿线孔31穿导线实现各个探测器电连接，再与处理器密封仓24下的处理器连接，进行供电、处理采集数据等。
本发明采用四发双收的对称结构，两对发射线圈分别位于接收线圈的两端，发射线圈发出的电磁波，通过地层到达中间的接收线圈，地层的导电性不同，因此电磁波到达接收线圈处出现相位差和幅差，不同的地层出现不同的相位差和幅差，因而可以判别地层的特性。接收线圈与发射线圈的轴线成垂直关系，同时可以识别地层边界，为钻井提供指导。对称天线结构设计可以实现最佳井眼补偿。通过外铤1上的环空压力引导孔21与水眼压力引导孔34将压力传导到探测器安装的部位实现压力的测量；将成像探测器安装在成像探测器安装孔11贴井壁实现成像测量。

Claims (10)

1.一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：包括外铤(1)和两个内铤(8)，其中，外铤(1)具有中空的腔体，该中空腔体的两端为对称设置的台阶孔，两个内铤(8)对称设置在外铤(1)中空腔体的两端，内铤(8)与外铤(1)之间通过外铤(1)侧壁上的定位销孔(19)及定位防转销(18)径向固定；每个内铤(8)靠近外铤(1)开口端的一端依次设置有泥浆导流套(7)和锁紧环(3)，泥浆导流套(7)的套装在内铤(8)上，并通过螺钉与内铤(8)径向固定，锁紧环(3)与外铤(1)之间通过螺纹连接；
外铤(1)的中间外壁上沿周向依次开设有联通密封仓(13)、接收线圈仓(32)和井眼压力测试密封仓(12)，接收线圈仓(32)上设置有接收线圈天线罩(33)，联通密封仓(13)与井眼压力测试密封仓(12)之间通过外铤穿线孔(31)相连通，井眼压力测试密封仓(12)内开设有水眼压力探测器安装孔(22)和环空压力探测器安装孔(23)，水眼压力探测器安装孔(22)通过水眼压力引导孔(34)与外铤(1)内侧连通，环空压力探测器安装孔(23)通过环空压力引导孔(21)与外铤(1)外侧连通；
外铤(1)的外壁上从左至右依次开设有上发射线圈槽Ⅰ(9)、上发射线圈槽Ⅱ(10)、下发射线圈槽Ⅰ(14)和下发射线圈槽Ⅱ(16)，且上发射线圈槽Ⅱ(10)和下发射线圈槽Ⅰ(14)位于井眼压力测试密封仓(12)的左右两侧；在上发射线圈槽Ⅰ(9)与上发射线圈槽Ⅱ(10)以及下发射线圈槽Ⅰ(14)与下发射线圈槽Ⅱ(16)之间的外铤(1)外壁上均开设有成像探测器安装孔(11)和处理器密封仓(24)；
每个内铤(8)的中心开设有内铤水眼(29)，其外壁上均开设有若干内铤轴向布线槽(26)和内铤周向布线槽(28)；
在外铤(1)上的发射线圈槽Ⅰ(9)、上发射线圈槽Ⅱ(10)和下发射线圈槽Ⅰ(14)、下发射线圈槽Ⅱ(16)内分别缠绕有发射线圈；接收线圈天线罩(33)内设置有两个接收线圈，且两个接收线圈采用与发射线圈轴线垂直的方向布置；水眼压力探测器安装在水眼压力探测器安装孔(22)内，环空压力探测器安装在环空压力探测器安装孔(23)内，成像探测器安装在成像探测器安装孔(11)内；两个处理器分别布置在两个处理器密封仓(24)内；发射线圈槽Ⅰ(9)和上发射线圈槽Ⅱ(10)上的发射线圈以及一个接收线圈分别通过电导线与一个处理器相连，下发射线圈槽Ⅰ(14)和下发射线圈槽Ⅱ(16)上的发射线圈以及一个接收线圈分别通过电导线与另一个处理器相连；两个水眼压力探测器分别通过电导线与两个处理器相连，环空压力探测器和成像探测器分别通过电导线与其中一个或两个处理器相连；其中，电导线缠绕在内铤(8)外壁上的内铤轴向布线槽(26)和内铤周向布线槽(28)上。
2.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：外铤(1)中空腔体的两端为对称设置的锥形开口，且锥形开口由内至外孔径增大。
3.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：锁紧环(3)与外铤(1)之间通过ACME螺纹(17)连接。
4.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：每个内铤(8)的外壁上还设置有内铤环形加强筋(27)。
5.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：每个内铤(8)两端的外壁上分别开设有内铤上端密封槽(25)和内铤下端密封槽(30)，内铤(8)与外铤(1)之间通过设置在内铤上端密封槽(25)和内铤下端密封槽(30)内的密封圈密封。
6.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：泥浆导流套(7)与内铤(8)之间通过周向设置的外密封圈(5)和内密封圈(6)密封。
7.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：锁紧环(3)与外铤(1)之间通过周向设置的外挡泥圈O型圈(2)密封；锁紧环(3)与内铤(8)之间通过周向设置的内挡泥O型圈(4)密封。
8.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：成像探测器安装孔(11)的外侧设置有扇形防磨带(20)。
9.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：接收线圈天线罩(33)上开设有贯通的凹槽，用于接收发射线圈的信号。
10.根据权利要求1所述的一种带井眼压力的方位成像电磁波电阻率随钻测井仪，其特征在于：在靠近右侧成像探测器安装孔(11)的外铤(1)外壁上还开设有用来标识仪器对接方位的标记槽(15)。
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