CN110984958B - 一种小尺寸钻井工程监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小尺寸钻井工程监控系统，连接钻铤内部一端设置有定向接头，定向接头与循环套一端相连，循环套与主阀头组件相连，主阀头组件远离循环套一端与坐键脉冲器相连，连接钻铤远离螺杆一端与工程参数测量钻铤一端相连，工程参数测量钻铤另一端与无磁钻铤相连，无磁钻铤内部依次设置有无线接收短节、电池短节A、探管短节及打捞头，工程参数测量钻铤包括钻铤本体、控制电路、钻压扭矩弯矩应变片、发射短节、电池短节B、通信接口、振动传感器、内环空压力传感器及外环空压力传感器，本工程参数测量短节，具有尺寸小，强度高，耐压性强，温度高等特点，从而达到对小井眼井、高温井、超深井适用性进而保证钻井的安全性。

Description

一种小尺寸钻井工程监控系统
技术领域
本发明涉及石油、煤矿及地质勘探中的钻井工程技术领域，具体为一种小尺寸钻井工程监控系统。
背景技术
工程参数用于测量和记录钻具的钻压、扭矩、弯矩、钻具内外环空压力、温度、转速和振动量等参数。测量的数据可以无线通信到MWD系统的接收短节内，再通过MWD系统实时的上传到地面，为钻井工程师提供相应的施工数据参考，同时工程参数测量短节也可以独立使用，将测量数据存储在测量钻铤内的存储器中，供起钻后下载、分析。可以帮助解决实际钻进中存在的许多问题，识别易发生复杂情况的地层，评价地层压力，更重要的是根据短节所获得的各种参数来帮助判断、解决处理复杂事故，保证钻井过程的安全性，以及提高钻井时效。
针对小尺寸石油钻井过程中，由于其井眼过小，温度较高，而现有市场工程参数测量短节直径都在172mm以上，无法满足小井眼中使用，因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小尺寸钻井工程监控系统，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：一种小尺寸钻井工程监控系统，包括钻头、螺杆、定向接头、循环套、主阀头组件、坐键脉冲器、连接钻铤、工程参数测量钻铤、无线接收短节、电池短节A、探管短节、打捞头及无磁钻铤，所述钻头与螺杆一端相连，所述螺杆另一端与连接钻铤相连，所述连接钻铤内部一端设置有定向接头，所述定向接头与循环套一端相连，所述循环套与主阀头组件相连，所述主阀头组件远离循环套一端与坐键脉冲器相连，所述连接钻铤远离螺杆一端与工程参数测量钻铤一端相连，所述工程参数测量钻铤另一端与无磁钻铤相连，所述无磁钻铤内部依次设置有无线接收短节、电池短节A、探管短节及打捞头；
所述工程参数测量钻铤包括钻铤本体、控制电路、钻压扭矩弯矩应变片、发射短节、电池短节B、通信接口、振动传感器、内环空压力传感器及外环空压力传感器，所述钻铤本体内部设置有控制电路，所述钻铤本体内部一端呈环形设置有通信接口、振动传感器、内环空压力传感器及外环空压力传感器，所述钻铤本体内部还呈环形设置有若干钻压扭矩弯矩应变片，所述钻铤本体内部中间位置设置有发射短节及电池短节B，所述控制电路内置转速传感器和温度传感器。
优选的，所述控制电路还与通信电路及转速采集电路相连。
优选的，所述发射短节由发射线圈及通信电路组成。
优选的，所述电池短节A及电池短节B由高温电池组及电池保护板组成。
优选的，所述无线接收短节由主控电路及通信电路组成，其中，所述无线接收短节的主控电路对数据进行存储并传送给MWD，所述无线接收短节的通信电路负责接收测量钻铤的测量数据。
优选的，所述工程参数测量钻铤及无磁钻铤的直径为120-125mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本工程参数测量短节，具有尺寸小，强度高，耐压性强，温度高等特点，从而达到对小井眼井、高温井、超深井适用性进而保证钻井的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为工程参数测量钻铤结构示意图。
图3为附图2中A-A处结构示意图。
图4为附图2中B-B处结构示意图。
图5为附图2中C-C处结构示意图。
图中：钻头1、螺杆2、定向接头3、循环套4、主阀头组件5、坐键脉冲器6、连接钻铤7、工程参数测量钻铤8、无线接收短节9、电池短节A10、探管短节11、打捞头12、无磁钻铤13、钻铤本体81、控制电路82、钻压扭矩弯矩应变片83、发射短节84、电池短节B85、通信接口86、振动传感器87、内环空压力传感器88、外环空压力传感器89。
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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种小尺寸钻井工程监控系统，包括钻头1、螺杆2、定向接头3、循环套4、主阀头组件5、坐键脉冲器6、连接钻铤7、工程参数测量钻铤8、无线接收短节9、电池短节A10、探管短节11、打捞头12及无磁钻铤13，钻头1与螺杆2一端相连，螺杆2另一端与连接钻铤7相连，连接钻铤7内部一端设置有定向接头3，定向接头3与循环套4一端相连，循环套4与主阀头组件5相连，主阀头组件5远离循环套4一端与坐键脉冲器6相连，连接钻铤7远离螺杆2一端与工程参数测量钻铤8一端相连，工程参数测量钻铤8另一端与无磁钻铤13相连，无磁钻铤13内部依次设置有无线接收短节9、电池短节A10、探管短节11及打捞头12，无线接收短节9由主控电路及通信电路组成，其中，无线接收短节9的主控电路对数据进行存储并传送给MWD，无线接收短节9的通信电路负责接收测量钻铤的测量数据，电池短节A10由高温电池组及电池保护板组成，工程参数测量钻铤8及无磁钻铤13的直径为120-125mm，材质使用进口P550，用于提高自身强度，密封部分采用进口氟橡胶密封圈，用于提高系统耐压性，电子元器件采用175度以上高温器件，用于保证高温稳定性。
如图2-5所示，工程参数测量钻铤8包括钻铤本体81、控制电路82、钻压扭矩弯矩应变片83、发射短节84、电池短节B85、通信接口86、振动传感器87、内环空压力传感器88及外环空压力传感器89，钻铤本体81内部设置有控制电路82，钻铤本体81内部一端呈环形设置有通信接口86、振动传感器87、内环空压力传感器88及外环空压力传感器89，钻铤本体81内部还呈环形设置有若干钻压扭矩弯矩应变片83，钻铤本体81内部中间位置设置有发射短节84及电池短节B85，电池短节B85由高温电池组及电池保护板组成，发射短节84由发射线圈及通信电路组成，控制电路82内置转速传感器和温度传感器，控制电路82还与通信电路及转速采集电路相连，核心元器件，溅射应变片，此为定制元件，为满足小径工程参数量身定制，即可满足高温稳定性又可以满足高温下的灵敏性，保证测量参数的准确性，能源供给为一次性锂亚硫酰氯高温电池，共两组，既延长仪器工作时间又保证工作过程中的安全性。
工程参数测量钻铤8实时记录井下仪器钻头附近的转速、横向振动、纵向振动、钻杆内环空压力、环空压力、钻压、扭矩、弯矩、温度等多参数存储记录，数据并实时无线传输至地面进行解码显示，其中包括：
1、内外环空压力的测量：监测钻井液循环压力，为实施控压钻井(MPD)及欠平衡钻井(UBD)提供依据，通过监测内外环空压力差可判定井侵和井漏现象。
2、扭矩的测量：监测井下扭矩可适当调整钻具设备，避免出现钻具断裂故障。同时，还可以通过扭矩变化，直观判定钻头磨损情况。
3、弯矩的测量：监测井下弯矩可适当调整钻具设备，避免出现钻具弯曲变形，而影响钻井稳定性。
4、钻压的测量：监测井下钻压，可准确判定施加在钻头上的力度，调整钻压提高钻速。
5、温度的测量：温度传感器位于无磁钻铤外侧，可快速准确测量井下实际温度。
6、振动的测量：监测井下振动量，可根据井下的振动情况，及时调整钻压，避免过大振动量对钻具和井下仪器造成疲劳失效。
7、转速的测量：监测井下钻具组合转速，井下钻进速度随井下钻具转速增加而成指数关系增加，对牙轮磨损速度也加快，工程师根据钻速及其它相关的工程参数，对钻井施工进行相应的调整，保证井下设备使用寿命的前提下达到最大的机械钻进速度。
8、记录存储工程参数各参数的时间标签和具体数值，可以通过泥浆脉冲信号传输至地面解码显示，也方便下载导出TXT文档，导出的记录数据可以供存档、数据分析。
9、记录存储工程参数使用时长的具体数值，根据记录的时长，界定该仪器是否进行保养。
工程参数测量钻铤8用于采集扭矩、钻压、内外环空压力、转速、振动及温度等参数，并通过近距离无线通信方式将数据传输给无线接收短节9；
无线接收短节9将接收到的工程参数数据保存起来，并将预先设置的参数数据发送给MWD主控短节，从而将数据通过泥浆脉冲发送到地面；连接钻铤7用于将无线接收短节9的位置调整到工程参数测量钻铤8的近距离无线发送区域内。
本工程参数测量短节，具有尺寸小，强度高，耐压性强，温度高等特点，从而达到对小井眼井、高温井、超深井适用性进而保证钻井的安全性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种小尺寸钻井工程监控系统，其特征在于：包括钻头(1)、螺杆(2)、定向接头(3)、循环套(4)、主阀头组件(5)、坐键脉冲器(6)、连接钻铤(7)、工程参数测量钻铤(8)、无线接收短节(9)、电池短节A(10)、探管短节(11)、打捞头(12)及无磁钻铤(13)，所述钻头(1)与螺杆(2)一端相连，所述螺杆(2)另一端与连接钻铤(7)相连，所述连接钻铤(7)内部一端设置有定向接头(3)，所述定向接头(3)与循环套(4)一端相连，所述循环套(4)与主阀头组件(5)相连，所述主阀头组件(5)远离循环套(4)一端与坐键脉冲器(6)相连，所述连接钻铤(7)远离螺杆(2)一端与工程参数测量钻铤(8)一端相连，所述工程参数测量钻铤(8)另一端与无磁钻铤(13)相连，所述无磁钻铤(13)内部依次设置有无线接收短节(9)、电池短节A(10)、探管短节(11)及打捞头(12)，所述工程参数测量钻铤(8)及无磁钻铤(13)的直径为120-125mm；
所述工程参数测量钻铤(8)包括钻铤本体(81)、控制电路(82)、钻压扭矩弯矩应变片(83)、发射短节(84)、电池短节B(85)、通信接口(86)、振动传感器(87)、内环空压力传感器(88)及外环空压力传感器(89)，所述钻铤本体(81)内部设置有控制电路(82)，所述钻铤本体(81)内部一端呈环形设置有通信接口(86)、振动传感器(87)、内环空压力传感器(88)及外环空压力传感器(89)，所述钻铤本体(81)内部还呈环形设置有若干钻压扭矩弯矩应变片(83)，所述钻铤本体(81)内部中间位置设置有发射短节(84)及电池短节B(85)，所述控制电路(82)内置转速传感器和温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种小尺寸钻井工程监控系统，其特征在于：所述控制电路(82)还与通信电路及转速采集电路相连。
3.根据权利要求1所述的一种小尺寸钻井工程监控系统，其特征在于：所述发射短节(84)由发射线圈及通信电路组成。
4.根据权利要求1所述的一种小尺寸钻井工程监控系统，其特征在于：所述电池短节A(10)及电池短节B(85)由高温电池组及电池保护板组成。
5.根据权利要求1所述的一种小尺寸钻井工程监控系统，其特征在于：所述无线接收短节(9)由主控电路及通信电路组成，其中，所述无线接收短节(9)的主控电路对数据进行存储并传送给MWD，所述无线接收短节(9)的通信电路负责接收测量钻铤的测量数据。
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