CN105804719B - 随钻测井仪器短节的内部走线结构 - Google Patents
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Abstract
随钻测井仪器短节的内部走线结构，包括：钻铤保护外壳；第一流道转换接头，安装在外壳的内部，第一流道转换接头上设置有第一容线槽和沿轴线方向设置的走线孔；过线外筒，安装在外壳的内部，且其一端与第一流道转换接头密封连接、另一端与底部接套密封连接，其壁内设置有沿轴线方向设置的走线通道，第一容线槽连通走线孔和走线通道；底部接套，安装在外壳的内部，且底部接套上设置有沿轴线方向设置的第二容线槽，走线通道与第二容线槽相连通；第二流道转换接头，与底部接套相连接；和接插件，安装在第二容线槽内。本发明提供的随钻测井仪器短节的内部走线结构，其机械连接可靠，密封有效，电气连接电力、通讯通畅，操作简单，并能够在井场进行连接操作。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采设备技术，尤指一种随钻测井仪器短节的内部走线结构。
背景技术
随钻测量(Measure While Drilling:MWD)和随钻测井(Logging WhileDrilling:LWD)是完成大角度及水平井钻井，实时井场数据采集、解释、现场决策以及指导完成地质导向钻井的关键技术，其综合了录测井、钻井和油藏描述等多种学科技术，可简化钻井作业程序，节约成本，提高钻井精度，调整钻井设计和提高采收率。随钻测井仪器已经成为钻井作业的必要组成部分。
随钻测井仪器一般采用模块化设计，每个短节具有不同的功能。仪器内部需设计有泥浆流动通道。在石油钻进时，泥浆泵泵出的高压泥浆经钻杆内部、仪器内部通道向下经钻头进入孔底，孔底的泥浆经仪器外壁与钻孔之间的环空向上返回到地面。也就是说，在钻进时，随钻测井仪器内外都会有高压泥浆流过。见附图1。
LWD工作时，通常由若干短节组成，形成仪器串，整串仪器由中央控制器芯片控制，依靠总线协议进行通讯控制。短节之间需要传输电能，同时还要传输通信信号。短节之间需要有电缆连接，即总线连接，随钻测井仪器一般由一根总线进行连接，例如1553协议等。
由于仪器直径限制，井下仪器空间狭小，走线过线在石油测井中尤为重要。
(1)随钻仪器短节之间
对于短节之间，仪器作业前，需要在实验室或现场把所有短节连接起来。既要保证泥浆通道流畅，防止渗漏，或者在局部形成涡流，同时，又要确保机械密封可靠，防止泥浆渗漏到电气系统引起短路。使电气连接可靠，保证仪器短节之间通讯良好。短节两端的螺纹型式一般为一母一公扣型，仪器在井下工作时，通常母扣端在上，公扣端在下，短节连接，其实就是公扣与母扣连接，公扣与母扣端面机加后的密封面，用拧扣机拧紧到一定转矩，实现密封。随钻测井仪器短节间连接情况见附图2和图3。
图2和图3所示的随钻测井仪器短节
机械连接：由第一短节公扣与第二短节母扣拧合，靠上扣转矩使公扣端面与母扣端面贴合，密封，钻进时钻铤外壁(第一短节和第二短节的统称)与井壁形成环空，这样环空处的泥浆与钻铤内部流道不能互通，随着公扣与母扣拧合，调整短节上的护帽与适配头开始接触，适配头有内外密封圈，这样钻铤内部流道的泥浆被封堵住，确保电气连接不被短路；
钻铤修扣：钻铤使用一段时间后，由于疲劳破坏或者操作不当，需要对钻铤扣进行修理，当钻铤公扣端进行修扣时，钻铤变短，就要更换转换适配头，以确保调整短节中压缩弹簧在合理的压缩量上；
电气连接：调整短节与适配头之间，使用单芯插针进行连接，适配头与第二流道转换接头之间，也使用单芯插针连接，这样电力及通信信号，都可以可靠地传输；
作业安装：通常这样的结构可以在井口进行安装，安装时，先用位于下部的短节放入井口，母扣端朝上，卡紧在井口后，把位于上部的短节的公扣端直接装入即可，中间的护帽与适配头能自动对正。
随钻测井仪器短节间机械电气连接形式其中公扣端用一个流道转换接头与骨架连接，电气靠单芯母插针，母扣端使用一个流道转换接头与骨架连接，电气也是靠单芯公插针，长度调节利用调整短节或适配头完成，配合公扣端修扣，使用长、中、短三种转换适配头，配合母扣端修扣使用长、中、短三种适配头(流道转换接头是第一流道转换接头和第二流道转换接头的统称)。
随钻测井仪器调整短节作用：一是根据钻铤修扣后长度来调整短节长度，使单芯插针插接可靠，二是隔磁，调整短节零部件采用无磁材料制作，如铍铜，无磁不锈钢，PEEK，超硬铝。
仪器装配后，调整短节工作时，推动压缩弹簧插座杆1，使插针配合紧密。由于部件中有导线用来传信号和电能，仪器工作时要确保插座杆1及伸缩杆在径向不能有转动。见附图3。
(2)随钻仪器短节内部
随钻测井系统中的每个功能短节，根据电子舱的位置可以有两种形式。
第一种：一般由钻铤，INSERT(钻铤内部仪器，电子骨架等的总称)等构成。外部钻铤作为保护筒，用于钻柱内外密封，钻进时承受转矩和钻压，起下钻、提升钻柱时承受拉力。内部为INSERT结构，钻铤内壁和INSERT之间，形成密封舱，密封舱里面放置电路板，亦称为电子舱。钻井泥浆由INSERT中间内孔通过。在短节内部，仪器功能转换需要转接时，有时会有流体通道转换，用于流道转换的接头，称为流道转换接头。
第二种：该种结构形式把电子舱设计在钻铤外壁上，使用盖板结构。利用端面密封的形式实现仪器的承压密封。
对于短节内部走线，几大测井公司的仪器各种不同，哈里伯顿基本使用第一种结构形式，贝克休斯使用第二种形式的仪器短节较多。
随钻仪器的总线，在一个功能短节内部一般需要穿过短节。以便能在短节之间传递电能，以及传输信号。该功能短节可从总线取电，对该短节供电，若有电池或涡轮发电机可实现对整个随钻测井仪器系统供电。短节的测量信息也需要上传到总线，经总线回中控，重新排序，压缩后，经MWD传回地表。总线在短节内部经过时，需要保证接触良好，与泥浆隔离，且密封可靠，一般随钻测井仪器耐温125℃以上，承压140MPa。
针对总线，第一种结构形式，在机械电气连接时，需要在电子舱或钻铤内部进行深化设计。一般在破坏钻铤结构，电子系统需要维护保养，及数据读写时，将INSERT取出，优点是当钻铤承受弯矩时，密封可靠，当密封失效，电子系统仅仅是部分损坏；第二种结构形式，通过密封接头，使总线过渡到钻铤或钻铤外壁，需要在钻铤上钻细小孔，这种结构加工工艺复杂，钻孔后的钻铤强度会有所下降，优点是电子舱在钻铤表面，电子系统维护保养方便。
随钻测井仪器短节内部走线工艺，看似简单，但考虑到仪器强度，承压，电子系统的电磁干扰等问题后，现有的设计不能完全解决这些问题。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供了一种随钻测井仪器短节的内部走线结构，其机械连接可靠，密封有效，电气连接电力、通讯通畅。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种随钻测井仪器短节的内部走线结构，包括：钻铤保护外壳；第一流道转换接头，安装在所述外壳的内部，所述第一流道转换接头上设置有第一容线槽和沿轴线方向设置的走线孔；过线外筒，安装在所述外壳的内部，且其一端与所述第一流道转换接头密封连接、另一端与底部接套密封连接，其壁内设置有沿轴线方向设置的走线通道，所述第一容线槽连通所述走线孔和所述走线通道；所述底部接套，安装在所述外壳的内部，且所述底部接套上设置有沿轴线方向设置的第二容线槽，所述走线通道与所述第二容线槽相连通；第二流道转换接头，安装在所述外壳的内部、并与所述底部接套相连接；和接插件，安装在所述第二容线槽内。
可选地，所述过线外筒和所述第一流道转换接头之间、所述过线外筒和所述底部接套之间设置有螺钉孔定位结构。
可选地，所述接插件为单芯插针。
可选地，所述随钻测井仪器短节的内部走线结构还包括：减振环，设置在所述过线外筒上。
可选地，所述随钻测井仪器短节的内部走线结构还包括安装在所述外壳内的电子骨架、调整短节和适配头。
与现有技术相比，本发明提供的随钻测井仪器短节的内部走线结构，其机械连接可靠，密封有效，电气连接电力、通讯通畅。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为相关技术的钻进系统原理图；
图2为相关技术的两个随钻测井仪器相连接后的剖视结构示意图；
图3为图2中的局部结构示意图；
图4为本发明所述的随钻测井仪器的剖视结构局部示意图；
图5为图4所示随钻测井仪器中的局部结构示意图。
其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
211-泥浆池；212-泥浆泵；213-压力传感器；214-井架；215-大钩；216-钻杆；217-转盘；218-环空流道；219-滤网；2110-下行泥浆；2111-上下脉冲信号；2112-无磁；2113-脉冲发生机构；2114-钻头；2115-涡轮发电机；2116-环空上行泥浆；2117-回流泥浆管道；111-第一短节骨架；112-第一流道转换接头；113-调整短节；114-第一短节钻铤公扣端；115-第二短节钻铤母扣端；116-适配头；117-第二流道转换接头；118-第二短节骨架；119-第一短节；1110-第二短节。
图4和图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1-外壳；2-第一流道转换接头；21-第一容线槽；22-走线孔；3-过线外筒；31-走线通道；4-底部接套；41-第二容线槽；5-第二流道转换接头；6-接插件；7-减振环。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图描述本发明一些实施例的随钻测井仪器短节的内部走线结构。
如图4和图5所示，本发明提供的随钻测井仪器短节的内部走线结构，包括：钻铤保护外壳1；第一流道转换接头2，安装在外壳1的内部，第一流道转换接头2上设置有第一容线槽21和沿轴线方向设置的走线孔22；过线外筒3，安装在外壳1的内部，且其一端与第一流道转换接头2密封连接、另一端与底部接套4密封连接，其壁内设置有沿轴线方向设置的走线通道31，第一容线槽21连通走线孔22和走线通道31；底部接套4，安装在外壳1的内部，且底部接套4上设置有沿轴线方向设置的第二容线槽41，走线通道31与第二容线槽41相连通；第二流道转换接头5，安装在外壳1的内部、并与底部接套4相连接；和接插件6，安装在第二容线槽41内。
本发明提供的随钻测井仪器短节的内部走线结构，其机械连接可靠，密封有效，电气连接电力、通讯通畅，操作简单，并能够在井场进行连接操作。
使用如密封隔离，电磁隔离等，本发明使用两次流道转换，使仪器的总线在过线外筒与钻铤外壳的内壁之间通过。设计的过线外筒与第一流道转换接头和底部接套之间，有内外密封结构(如密封圈密封)。在现场就可以安装，且此种结构使用了单芯插针，无跳线，连接更加可靠。
可选地，过线外筒3和第一流道转换接头2之间、过线外筒3和底部接套4之间设置有螺钉孔定位结构。
可选地，接插件6为单芯插针。
可选地，随钻测井仪器短节的内部走线结构还包括：减振环7，设置在过线外筒3上。考虑到过线外筒长度较长，为确保仪器的减振隔振效果，设计在过线外筒上增加减振环。
本发明1、利用第一流道转换接头和第二流道转换接头，通过两次流道转换，使总线避开仪器中心。2、利用钻铤内部与过线外筒外壁之间的环隙，在狭小空间内，完成了总线走线。3、其使用安装方便，便于检修，总线在现场就可以完成安装，检修动作。4、连接可靠，此种结构使用了第一流道转换接头和第二流道转换接头，第一流道转换接头和第二流道转换接头内置单芯插针，连接更加方便可靠。4、调整短节可以适应钻铤修扣。
可选地，随钻测井仪器短节的内部走线结构还包括安装在外壳1内的电子骨架、调整短节和适配头。
另外，本发明仪器整体承压140兆帕，没有因为更改钻铤结构，保证了随钻仪器短节的结构强度。2、安装方便，在现场就可以安装，不需要使用滑轨小车等辅助工装。3、连接可靠，此种结构使用了单芯插针，连接更加可靠。4、调整短节能够适应钻铤修扣。5、仪器整体承压140兆帕；
使用两次流道转换，流道由中空流道-环空流道-中空流道，使安装变得简单、可靠。
综上所述，本发明提供的随钻测井仪器短节的内部走线结构，其机械连接可靠，密封有效，电气连接电力、通讯通畅。
在本发明的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种随钻测井仪器短节的内部走线结构，其特征在于，包括：
钻铤保护外壳(1)；
第一流道转换接头(2)，安装在所述外壳(1)的内部，所述第一流道转换接头(2)上设置有第一容线槽(21)和沿轴线方向设置的走线孔(22)；
过线外筒(3)，安装在所述外壳(1)的内部，且其一端与所述第一流道转换接头(2)密封连接、另一端与底部接套(4)密封连接，其壁内设置有沿轴线方向设置的走线通道(31)，所述第一容线槽(21)连通所述走线孔(22)和所述走线通道(31)；
所述底部接套(4)，安装在所述外壳(1)的内部，且所述底部接套(4)上设置有沿轴线方向设置的第二容线槽(41)，所述走线通道(31)与所述第二容线槽(41)相连通；
第二流道转换接头(5)，安装在所述外壳(1)的内部、并与所述底部接套(4)相连接；和
接插件(6)，安装在所述第二容线槽(41)内。
2.根据权利要求1所述的随钻测井仪器短节的内部走线结构，其特征在于，所述过线外筒(3)和所述第一流道转换接头(2)之间、所述过线外筒(3)和所述底部接套(4)之间设置有螺钉孔定位结构。
3.根据权利要求1所述的随钻测井仪器短节的内部走线结构，其特征在于，所述接插件(6)为单芯插针。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的随钻测井仪器短节的内部走线结构，其特征在于，还包括：
减振环(7)，设置在所述过线外筒(3)上。
5.根据权利要求4所述的随钻测井仪器短节的内部走线结构，其特征在于，还包括安装在所述外壳(1)内的电子骨架、调整短节和适配头。
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