CN107448187B - 井下测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种井下测量装置，该装置包括：第一测量短节，测量井下近钻头处的第一工程参数，第一工程参数包括振动类工程参数和介电特性类工程参数；第二测量短节，在竖直方向上设置于第一测量短节的下方，相对于第一测量短节更接近钻头，测量井下近钻头处的第二工程参数，第二工程参数包括振动类工程参数和介电特性类工程参数，第一工程参数和第二工程参数用于识别井下工况。该方案丰富了测量参数种类，有利于满足井下工况识别对井下测量参数种类的需求；实现了第一测量短节和第二测量短节分别在不同的位置上对同一参数进行测量，实现了井下双点多参数的测量，使得测量得到的第一工程参数和第二工程参数可以用于对比分析、识别井下工况。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探技术领域，特别涉及一种井下测量装置。
背景技术
随着国际油气资源勘探开发的不断深入，全球油气勘探正朝着新层系—深层超深层、新区域—海洋深水和新类型—非常规油气资源的方向发展。同时，在这些深层复杂地层钻井，一些工程问题也日益凸显。比如：(1)井下钻具安全问题：在高温高压的深井中，钻具所受载荷强度大，井下钻压、扭矩不易控制，钻具更容易受到损坏。(2)井眼质量问题：深层地层多为砾石层、碳酸盐岩层、膏盐层，厚度变化大，预测困难，成分复杂。常常伴随井眼垮塌、井壁不稳等情况。(3)水平井、大位移井中水平段拖压问题：由于水平井的钻柱摩阻较大，仅根据悬重表，不能了解钻头的真实钻压。盲目施加钻压，不仅影响井眼尺寸、井身质量，而且影响钻井安全。(4)钻具受力计算问题：在井筒中，多种原因可以引起井下钻具载荷变化。目前众多数学模型因缺少井下实测数据，无法建立边界条件。也因缺少井下实测数据而难以验证模型的准确性。(5)钻井井筒安全问题：深层地层多为碳酸盐层、膏岩层，常存在异常高压、缝隙、溶洞等地质构造，在钻井过程中会引起溢流、气侵、井漏甚至是井喷等恶性事故。造成以上问题的重要原因是无法掌握井下近钻头处真实的工程参数。
现有技术中介绍了一种井下工程参数测量系统，其可以实现钻压、扭矩、压力等工参数的测量；
现有技术还介绍了一种井下工参数随钻测量装置，其可实现钻压、扭矩、钻柱内压力及环空压力的测量；
现有技术还介绍了一种井底工程参数测量装置，其可实现钻压、扭矩、环空压力、环空温度的测量；
以上方案可实现井下钻压、扭矩、温度、压力等工程参数的测量，但是也存在一定的缺陷，具体包括：(1)测量参数种类少，无法满足井下工况识别对井下测量参数种类的需求；(2)以上方案只是在一点处进行测量，无法对不同位置的同一参数进行测量。
发明内容
本发明实施例提供了一种井下测量装置，以解决现有技术中测量参数种类少、只是在一点处进行测量的技术问题。该装置包括：第一测量短节，用于测量井下近钻头处的第一工程参数，所述第一工程参数包括振动类工程参数和介电特性类工程参数；第二测量短节，在竖直方向上，设置于所述第一测量短节的下方，相对于所述第一测量短节更接近钻头，用于测量井下近钻头处的第二工程参数，其中，所述第二工程参数包括振动类工程参数和介电特性类工程参数，所述第一工程参数和所述第二工程参数用于识别井下工况；承压套管，内部设置有通信线缆；第一通信转接器，设置在所述第一测量短节内，用于连接所述第一测量短节的通信线缆与所述承压套管中通信线缆的第一端；第二通信转接器，设置在所述第二测量短节内，用于连接所述第二测量短节的通信线缆与所述承压套管中通信线缆的第二端；第一通信转接器轴向方向一端连接承压套管，另一端封口或安装传感器；第二通信转接器轴向方向一端连接承压套管，另一端封口或连接随钻测量短节或与脉冲发生器连接；所述第一测量短节和所述第二测量短节均包括：第一钻铤；传感器，设置于所述第一钻铤内，分别用于测量所述第一工程参数或所述第二工程参数；所述第一通信转接器，还用于连接所述第一测量短节的电源线缆；所述第二通信转接器，还用于连接所述第二测量短节的电源线缆；数据处理设备，用于根据所述第一工程参数和所述第二工程参数识别井下工况的类型，根据所述第一工程参数和所述第二工程参数中相同参数之间的信号时差进行计算，确定井下工况的位置、井下工况与所述第二测量短节和所述第一测量短节的距离。
在一个实施例中，所述第一工程参数包括：钻压、扭矩、弯矩、轴向振动、横向振动、扭转振动、环空温度、环空压力以及环空介电特性；所述第二工程参数包括：钻压、扭矩、弯矩、轴向振动、横向振动、扭转振动、环空温度、管内温度、环空压力、管内压力、环空介电特性以及管内介电特性。
在一个实施例中，所述承压套管包括：电池；所述第一通信转接器，还用于连接所述承压套管中所述电池的电源线缆的第一端；所述第二通信转接器，还用于连接所述承压套管中所述电源的电源线缆的第二端。在一个实施例中，还包括：第二钻铤，用于连接所述第一测量短节和所述第二测量短节，所述承压套管设置在所述第二钻铤内。
在本发明实施例中，通过第一测量短节测量包括振动类工程参数和介电特性类工程参数的第一工程参数，同时，通过第二测量短节测量包括振动类工程参数和介电特性类工程参数的第二工程参数，第一工程参数和第二工程参数丰富了测量参数种类，有利于满足井下工况识别对井下测量参数种类的需求；此外，第一工程参数和第二工程参数分别是由第一测量短节和第二测量短节测量得到的，实现了第一测量短节和第二测量短节分别在不同的位置上对同一参数进行测量，进而实现了井下双点多参数的测量，使得测量得到的第一工程参数和第二工程参数可以用于对比分析、识别井下工况。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种井下测量装置的结构示意图。
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，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本发明实施例中，提供了一种井下测量装置，如图1所示，该装置包括：
第一测量短节100，用于测量井下近钻头处的第一工程参数，所述第一工程参数包括振动类工程参数和介电特性类工程参数；
第二测量短节200，在竖直方向上，设置于所述第一测量短节的下方，相对于所述第一测量短节更接近钻头，用于测量井下近钻头处的第二工程参数，其中，所述第二工程参数包括振动类工程参数和介电特性类工程参数，所述第一工程参数和所述第二工程参数用于识别井下工况。
由图1所示可知，在本发明实施例中，通过第一测量短节测量包括振动类工程参数和介电特性类工程参数的第一工程参数，同时，通过第二测量短节测量包括振动类工程参数和介电特性类工程参数的第二工程参数，第一工程参数和第二工程参数丰富了测量参数种类，有利于满足井下工况识别对井下测量参数种类的需求；此外，第一工程参数和第二工程参数分别是由第一测量短节和第二测量短节测量得到的，实现了第一测量短节和第二测量短节分别在不同的位置上对同一参数进行测量，进而实现了井下双点多参数的测量，使得测量得到的第一工程参数和第二工程参数可以用于对比分析、识别井下工况。
具体实施时，所述第一工程参数可以包括：钻压、扭矩、弯矩、轴向振动、横向振动、扭转振动、环空温度、环空压力以及环空介电特性等9个近钻头工程参数；所述第二工程参数包括：钻压、扭矩、弯矩、轴向振动、横向振动、扭转振动、环空温度、管内温度、环空压力、管内压力、环空介电特性以及管内介电特性等12个近钻头工程参数。
具体实施时，为了实现所述第一工程参数和所述第二工程参数的测量，在本实施例中，所述第一测量短节和所述第二测量短节均包括：第一钻铤；传感器，设置于所述第一钻铤内，分别用于测量所述第一工程参数或所述第二工程参数。
具体实施时，为了实现所述第一测量短节和所述第二测量短节之间的通信，在本实施例中，如图1所示，还包括：承压套管4，内部设置有通信线缆；第一通信转接器101，设置在所述第一测量短节内，用于连接所述第一测量短节的通信线缆与所述承压套管中通信线缆的第一端，同时，起到密封的作用；第二通信转接器201，设置在所述第二测量短节内，用于连接所述第二测量短节的通信线缆与所述承压套管中通信线缆的第二端，也起到密封的作用。
具体实施时，所述承压套管包括：电池，该电池为井下高温电池，可为第一测量短节和第二测量短节提供电源；所述第一通信转接器101，还用于连接所述第一测量短节的电源线缆与所述承压套管中所述电池的电源线缆的第一端；所述第二通信转接器201，还用于连接所述第二测量短节的电源线缆与所述承压套管中所述电源的电源线缆的第二端。
具体实施时，为了保护承压套管并连接所述第一测量短节和所述第二测量短节，在本实施例中，如图1所示，还包括：第二钻铤3，用于连接所述第一测量短节100和所述第二测量短节200，所述承压套管4设置在所述第二钻铤3内。
具体实施时，例如，如图1所示，所述第一测量短节100和所述第二测量短节200包括的第一钻铤可以采用第二钻铤3的结构。
具体实施时，为了快速识别钻井井涌、井喷等井下复杂情况，监测钻头磨损、钻井疲劳、钻井刺穿等井下事故，在本实施例中，还包括：数据处理设备，用于根据所述第一工程参数和所述第二工程参数识别井下工况的类型，根据所述第一工程参数和所述第二工程参数中相同参数之间的信号时差，确定井下工况的位置或井下工况与所述第二测量短节和所述第一测量短节的距离。例如，通过所述第一工程参数和所述第二工程参数识别井下工况的类型后，通过所述第一工程参数和所述第二工程参数中钻压、扭矩、弯矩、轴向振动、横向振动、扭转振动、环空温度、环空压力、环空介电特性等9个相同近钻头工程参数分析计算相同参数之间的信号时差，例如，相同参数以钻压为例，计算所述第一工程参数中钻压和所述第二工程参数中钻压之间的信号时差，根据所述第一工程参数和所述第二工程参数中相同参数之间的信号时差，可以确定井下工况的位置或井下工况与所述第二测量短节和所述第一测量短节的距离。
具体实施时，所述第一测量短节100与所述第一通信转接器101之间相对固定，工作状态下不能发生相对运动(轴向运动和周向运动)。一般可以通过定位销将所述第一通信转接器101固定在所述第一测量短节100上。
所述第二测量短节200与所述第二通信转接器201之间相对固定，工作状态下不能发生相对运动(轴向运动和周向运动)。一般可以通过定位销将所述第而通信转接器201固定在所述第二测量短节200上。
第一通信转接器101与第二通信转接器201都是通信转接器，功能相同，但是结构不同。101轴向方向一端连接承压套管，另外一端封口或安装传感器。201轴向方向一端连接承压套管，另外一端封口或者连接随钻测量短节MWD或者直接与脉冲发生器连接。
在本发明实施例中，通过第一测量短节测量包括振动类工程参数和介电特性类工程参数的第一工程参数，同时，通过第二测量短节测量包括振动类工程参数和介电特性类工程参数的第二工程参数，第一工程参数和第二工程参数丰富了测量参数种类，有利于满足井下工况识别对井下测量参数种类的需求；此外，第一工程参数和第二工程参数分别是由第一测量短节和第二测量短节测量得到的，实现了第一测量短节和第二测量短节分别在不同的位置上对同一参数进行测量，进而实现了井下双点多参数的测量，使得测量得到的第一工程参数和第二工程参数可以用于对比分析、识别井下工况。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种井下测量装置，其特征在于，包括：
第一测量短节，用于测量井下近钻头处的第一工程参数，所述第一工程参数包括振动类工程参数和介电特性类工程参数；
第二测量短节，在竖直方向上，设置于所述第一测量短节的下方，相对于所述第一测量短节更接近钻头，用于测量井下近钻头处的第二工程参数，其中，所述第二工程参数包括振动类工程参数和介电特性类工程参数，所述第一工程参数和所述第二工程参数用于识别井下工况；
承压套管，内部设置有通信线缆；
第一通信转接器，设置在所述第一测量短节内，用于连接所述第一测量短节的通信线缆与所述承压套管中通信线缆的第一端；
第二通信转接器，设置在所述第二测量短节内，用于连接所述第二测量短节的通信线缆与所述承压套管中通信线缆的第二端；
第一通信转接器轴向方向一端连接承压套管，另一端封口或安装传感器；第二通信转接器轴向方向一端连接承压套管，另一端封口或连接随钻测量短节或与脉冲发生器连接；
所述第一测量短节和所述第二测量短节均包括：
第一钻铤；
传感器，设置于所述第一钻铤内，分别用于测量所述第一工程参数或所述第二工程参数；
所述第一通信转接器，还用于连接所述第一测量短节的电源线缆；
所述第二通信转接器，还用于连接所述第二测量短节的电源线缆；
数据处理设备，用于根据所述第一工程参数和所述第二工程参数识别井下工况的类型，根据所述第一工程参数和所述第二工程参数中相同参数之间的信号时差进行计算，确定井下工况的位置、井下工况与所述第二测量短节和所述第一测量短节的距离。
2.如权利要求1所述的井下测量装置，其特征在于，所述第一工程参数包括：钻压、扭矩、弯矩、轴向振动、横向振动、扭转振动、环空温度、环空压力以及环空介电特性；
所述第二工程参数包括：钻压、扭矩、弯矩、轴向振动、横向振动、扭转振动、环空温度、管内温度、环空压力、管内压力、环空介电特性以及管内介电特性。
3.如权利要求1所述的井下测量装置，其特征在于，所述承压套管包括：
电池；
所述第一通信转接器，还用于连接所述承压套管中所述电池的电源线缆的第一端；
所述第二通信转接器，还用于连接所述承压套管中所述电源的电源线缆的第二端。
4.如权利要求1所述的井下测量装置，其特征在于，还包括：
第二钻铤，用于连接所述第一测量短节和所述第二测量短节，所述承压套管设置在所述第二钻铤内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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