CN110331948A - 一种下座键mwd井下多功能短节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下座键MWD井下多功能短节,包括短节本体，短节本体安装在打捞头下方，短节本体前端安装有磁通信组件，短节本体外壁上设置三个肋板，肋板上安装有推靠块组件，短节本体内部设有推靠块油路，推靠块油路上安装有第一差压传感器和第二差压传感器，第一差压传感器和第二差压传感器之间设置常闭二位二通电磁阀，短节本体内部还安装有阀座，阀座上安装有油泵，油泵上安装有电机，短节本体一端内部安装有平衡活塞，短节本体端部还安装有高压密封塞，本发明结构设计新颖，通过地面开关泵组合下传，解决了地面控制井下装置座封和解封的时间问题，并且上传与推靠块油路相连的差压传感器值，可以及时了解井下装置的推靠力的大小。

Description

一种下座键MWD井下多功能短节

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，具体为一种下座键MWD井下多功能短节。

背景技术

随钻仪器的发展带动了水平井技术的推广，当油田进入开发中后期，水平井显得尤为重要，它大大提高了挖掘剩余油气的潜力。下座键MWD仪器属于目前应用比较广泛的一种无线随钻仪器，作为定向井的导向仪器，它在钻井作业的同时，实时测量井身轨迹参数(井斜、方位、工具面角等)，大大提高轨迹控制能力。

但下座键MWD仪器有一个很大的缺陷：仪器通过座键的形式下接在无磁钻铤内，仪器最下端的引鞋部分与定向接头内的循环套导引槽座卡，整串仪器上方并无固定工具。因此在钻进过程中会经常性的脱键，使仪器无法正常工作。据统计由于仪器脱键造成的起钻数占总起钻数的20％。

下座键MWD仪器这种井下安装方式，导致井下仪器振动、冲击的量级较大，井下仪器的测量稳定性会受影响。

另外，由于无磁钻铤的下方公螺纹与定向接头装拆比较频繁，在大狗腿度钻井过程中，由于井身的轨迹位置造成该处应力比较集中，钻具在该处易发生断裂。断裂后，当对整串钻具进行打捞时，由于仪器与无磁钻铤之间没有实际连接关系，因此，下座键MWD仪器不能随钻具一起打捞上来，对其单独进行打捞会加大钻井周期和成本，而且在水平井和大斜度井的打捞尤为费时费力。

目前，典型的下座键MWD仪器改进版在引鞋的上方加工有沟槽，在定向接头内的循环套导引槽上方对应位置安装了三个弹簧分别朝循环套中心顶紧三个钢珠，仪器在下放座封时，钢珠在弹簧的作用下卡在引鞋上方沟槽内，以便在仪器使用过程中防脱。

上述的解决方案并没有从根本上解决下座键MWD仪器防脱问题，仪器在下放的过程中，如果速度过快，引起泥浆倒灌，也有可能造成脱键。另外在钻进过程中，由于振动、冲击等因素，会把仪器从键槽冲出；尤其在水平钻进时，由于仪器自身的重量并未施加到座封键槽内，所以很容易脱键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下座键MWD井下多功能短节，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种下座键MWD井下多功能短节,包括短节本体，所述短节本体安装在打捞头下方，所述短节本体前端安装有磁通信组件，所述短节本体外壁上设置三个肋板，所述肋板上安装有推靠块组件，所述推靠块包括第一推靠块、第二推靠块和第三推靠块，所述短节本体内部设有推靠块油路，所述推靠块油路上安装有第一差压传感器和第二差压传感器，所述第一差压传感器和第二差压传感器之间设置常闭二位二通电磁阀，所述短节本体内部还安装有阀座，所述阀座上安装有油泵，所述油泵上安装有电机，所述短节本体一端内部安装有平衡活塞，所述短节本体端部还安装有高压密封塞。

优选的，所述第一推靠块、第二推靠块和第三推靠块分别连接第二差压传感器一端、常闭二位二通电磁阀一端，所述常闭二位二通电磁阀另一端连接第一差压传感器一端，所述第一差压传感器、第二差压传感器、常闭二位二通电磁阀另一端通过信号线穿过高压密封塞连接外部控制电路，所述外部控制电路连接主控电路，所述主控电路接收井口开停泵指令。

优选的，所述常闭二位二通电磁阀另一端安装在油箱油路上，所述油箱油路上还安装有并联连接的溢流阀和安全阀，所述油箱的出油管与轴向柱塞泵连接，所述轴向柱塞泵通过管路与油箱油路连接，所述轴向柱塞泵还通过电机连接外部控制电路。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

A、当MWD在井口下放至定向接头完成座封，井口泥浆循环确认仪器信号正常后，由地面开关循环泵给井下装置发送下传指令，装置检测到地面指令后，开始执行预设好的动作；

B、由控制电路打开液压系统中控制油路通断的常闭二位二通阀，控制电路打开电机并检测泵输出第一差压传感器采集的压力值；

C、泵输出压力值达到设定值后并保持2分钟以上，关闭常闭二位二通阀，关闭电机；

D、该装置在执行该动作后，开启地面泥浆循环泵，地面系统可以检测到装置上与推靠块油路相连的第二差压传感器值，该值与预设值相同后，仪器可与钻具仪器下放至当前钻深位置，然后开启泥浆泵循环钻进；

E、在钻进的过程中，井下仪器可以随时监测与推靠块油路相连的第二差压传感器值，如果该值下降至设定最小值以下，井下控制电路将打开电磁阀，再次执行上述预设好的动作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设计新颖，通过地面开关泵组合下传，解决了地面控制井下装置座封和解封的时间问题，并且上传与推靠块油路相连的差压传感器值，可以及时了解井下装置的推靠力的大小，从根本上解决了下座键MWD仪器的脱键问题，使下座键MWD仪器在水平井、大井斜井得到更广泛的应用，并保障了在无磁钻铤下端公扣发生意外断裂时，打捞钻具就可以把MWD仪器一起打捞出井。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明液压控制系统原理图；

图3为本发明井口解封原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种下座键MWD井下多功能短节,包括短节本体，所述短节本体安装在打捞头1下方，所述短节本体前端安装有磁通信组件2，所述短节本体外壁上设置三个肋板，所述肋板上安装有推靠块组件3，所述推靠块组件包括第一推靠块12、第二推靠块13和第三推靠块14，所述短节本体内部设有推靠块油路，所述推靠块油路上安装有第一差压传感器6和第二差压传感器4，所述第一差压传感器6和第二差压传感器4之间设置常闭二位二通电磁阀5，所述短节本体内部还安装有阀座7，所述阀座7上安装有油泵8，所述油泵8上安装有电机9，所述短节本体一端内部安装有平衡活塞10，所述短节本体端部还安装有高压密封塞11。

本发明中，第一推靠块12、第二推靠块13和第三推靠块14分别连接第二差压传感器一端4、常闭二位二通电磁阀5一端，所述常闭二位二通电磁阀5另一端连接第一差压传感器6一端，所述第一差压传感器6、第二差压传感器4、常闭二位二通电磁阀5另一端通过信号线穿过高压密封塞11连接外部控制电路15；常闭二位二通电磁阀5另一端安装在油箱16油路上，所述油箱16油路上还安装有并联连接的溢流阀17和安全阀18，所述油箱16的出油管与轴向柱塞泵19连接，所述轴向柱塞泵19通过管路与油箱油路连接，所述轴向柱塞泵19还通过电机9连接外部控制电路15，所述外部控制电路15连接主控电路20，所述主控电路20接收井口开停泵指令。

工作原理：本发明的使用方法包括以下步骤：

A、当MWD在井口下放至定向接头完成座封，井口泥浆循环确认仪器信号正常后，由地面开关循环泵给井下装置发送下传指令，装置检测到地面指令后，开始执行预设好的动作；

B、由控制电路打开液压系统中控制油路通断的常闭二位二通阀，控制电路打开电机并检测泵输出第一差压传感器采集的压力值；

C、泵输出压力值达到设定值后并保持2分钟以上，关闭常闭二位二通阀，关闭电机；

D、该装置在执行该动作后，开启地面泥浆循环泵，地面系统可以检测到装置上与推靠块油路相连的第二差压传感器值，该值与预设值相同后，仪器可与钻具仪器下放至当前钻深位置，然后开启泥浆泵循环钻进；

E、在钻进的过程中，井下仪器可以随时监测与推靠块油路相连的第二差压传感器值，如果该值下降至设定最小值以下，井下控制电路将打开电磁阀，再次执行上述预设好的动作。

当仪器出井，在井口需要打捞时，该装置需要解封，解封的方式可由两种方式解决。一是正常出井，无磁钻铤下部螺纹正常，此时可由地面开关泵组合下传一组解封的指令，完成解封。二是，出井时发现无磁钻铤根部断裂，此时如果按第一种方式解封，MWD仪器串会有脱落的风险，因此在井下装置上设置了磁通讯解封装置。钻具起钻到钻台井口位置时，下放打捞杆组件与MWD仪器串上方打捞头连接牢固，然后由从无磁钻铤上端下放细杆组件，该组件可给井下装置供电并通讯，发送命令打开常闭二位二通阀。

综上所述，本发明结构设计新颖，通过地面开关泵组合下传，解决了地面控制井下装置座封和解封的时间问题，并且上传与推靠块油路相连的差压传感器值，可以及时了解井下装置的推靠力的大小，从根本上解决了下座键MWD仪器的脱键问题，使下座键MWD仪器在水平井、大井斜井得到更广泛的应用，并保障了在无磁钻铤下端公扣发生意外断裂时，打捞钻具就可以把MWD仪器一起打捞出井。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种下座键MWD井下多功能短节,包括短节本体，其特征在于：所述短节本体安装在打捞头(1)下方，所述短节本体前端安装有磁通信组件(2)，所述短节本体外壁上设置三个肋板，所述肋板上安装有推靠块组件(3)，所述推靠块组件包括第一推靠块(12)、第二推靠块(13)和第三推靠块(14)，所述短节本体内部设有推靠块油路，所述推靠块油路上安装有第一差压传感器(6)和第二差压传感器(4)，所述第一差压传感器(6)和第二差压传感器(4)之间设置常闭二位二通电磁阀(5)，所述短节本体内部还安装有阀座(7)，所述阀座(7)上安装有油泵(8)，所述油泵(8)上安装有电机(9)，所述短节本体一端内部安装有平衡活塞(10)，所述短节本体端部还安装有高压密封塞(11)。

2.根据权利要求1所述的一种下座键MWD井下多功能短节，其特征在于：所述第一推靠块(12)、第二推靠块(13)和第三推靠块(14)分别连接第二差压传感器一端(4)、常闭二位二通电磁阀(5)一端，所述常闭二位二通电磁阀(5)另一端连接第一差压传感器(6)一端，所述第一差压传感器(6)、第二差压传感器(4)、常闭二位二通电磁阀(5)另一端通过信号线穿过高压密封塞(11)连接外部控制电路(15)，所述外部控制电路(15)连接主控电路(20)，所述主控电路(20)接收井口开停泵指令。

3.根据权利要求1所述的一种下座键MWD井下多功能短节，其特征在于：所述常闭二位二通电磁阀(5)另一端安装在油箱(16)油路上，所述油箱(16)油路上还安装有并联连接的溢流阀(17)和安全阀(18)，所述油箱(16)的出油管与轴向柱塞泵(19)连接，所述轴向柱塞泵(19)通过管路与油箱油路连接，所述轴向柱塞泵(19)还通过电机(9)连接外部控制电路(15)。

4.实现权利要求1所述的一种下座键MWD井下多功能短节的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

A、当MWD在井口下放至定向接头完成座封，井口泥浆循环确认仪器信号正常后，由地面开关循环泵给井下装置发送下传指令，装置检测到地面指令后，开始执行预设好的动作；

B、由控制电路打开液压系统中控制油路通断的常闭二位二通阀，控制电路打开电机并检测泵输出第一差压传感器采集的压力值；

C、泵输出压力值达到设定值后并保持2分钟以上，关闭常闭二位二通阀，关闭电机；

D、该装置在执行该动作后，开启地面泥浆循环泵，地面系统可以检测到装置上与推靠块油路相连的第二差压传感器值，该值与预设值相同后，仪器可与钻具仪器下放至当前钻深位置，然后开启泥浆泵循环钻进；

E、在钻进的过程中，井下仪器可以随时监测与推靠块油路相连的第二差压传感器值，如果该值下降至设定最小值以下，井下控制电路将打开电磁阀，再次执行上述预设好的动作。