CN111305821A - 一种钻井定向角差测量装置及测量方法 - Google Patents

一种钻井定向角差测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钻井定向角差测量装置，包括上部卡瓦总成、下部卡瓦总成、定向短接、下部钻具、对准装置和刻度盘，所述下部卡瓦总成和所述上部卡瓦总成的形状结构均为空心圆筒，所述上部卡瓦总成安装有所述对准装置，所述对准装置位于上部卡瓦总成外表面，所述对准装置的对准孔向下，所述上部卡瓦总成套紧所述定向短接，所述定向短接贯穿所述上部卡瓦总成，所述定向短接的下部与所述下部钻具连接，所述下部卡瓦总成套紧所述下部钻具，所述下部钻具贯穿所述下部卡瓦总成，所述下部卡瓦总成上端安装有所述刻度盘，所述刻度盘与所述对准装置垂直，所述刻度盘的表面向上。本发明解决了手工测量困难且精度不高，手工测量容易造成较大误差的问题。

Description

一种钻井定向角差测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及钻具角差测量工具技术领域，更具体地涉及一种钻井定向角差测量装置及测量方法。
背景技术
在石油钻井过程中，定向井、水平井等井钻井技术在石油工业领域具有广泛的应用前景，已成为世界石油工业的发展趋势之一。其关键技术之一是必须精确的实现井眼轨迹的控制，随钻测量技术作为实时监测井眼轨迹的工具在定向井、水平井等中大量应用。
定向井施工之前需要在井口对随钻仪器定位键和螺杆弯方标志之间的角度偏差进行测量。目前，现场采用的是定向人员在钻台井口进行手工测量。但是，手工测量通常需要至少两名人员共同完成，并且在随钻仪器定位键和螺杆弯方标志距离较远时需要多次操作才能完成，在定位键和螺杆弯方标志之间有外径较大扶正器时手工测量困难且精度不高，手工测量也容易造成较大误差。
发明内容
本发明提供了一种钻井定向角差测量装置及测量方法，以解决手工测量困难且精度不高，手工测量容易造成较大误差的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种钻井定向角差测量装置，包括上部卡瓦总成、下部卡瓦总成、定向短接、下部钻具、对准装置和刻度盘，所述下部卡瓦总成和所述上部卡瓦总成的形状结构均为空心圆筒，所述上部卡瓦总成安装有所述对准装置，所述对准装置位于上部卡瓦总成外表面，所述对准装置的对准孔向下，所述上部卡瓦总成与所述定向短接连接，所述上部卡瓦总成套紧所述定向短接，所述定向短接贯穿所述上部卡瓦总成，所述定向短接的下部与所述下部钻具连接，所述下部卡瓦总成套紧所述下部钻具，所述下部钻具贯穿所述下部卡瓦总成，所述下部卡瓦总成上端安装有所述刻度盘，所述刻度盘与所述对准装置垂直，所述刻度盘的表面向上。
较佳地，所述对准装置为镭射装置。
较佳地，所述镭射装置包括镭射笔和镭射笔固定架，所述镭射笔固定架与所述上部卡瓦总成焊接，所述镭射笔固定架内安装有所述镭射笔，所述镭射笔的发射端向下。
较佳地，所述上部卡瓦总成包括上部左卡瓦和上部右卡瓦，所述上部左卡瓦和所述上部右卡瓦铰接后形成所述上部卡瓦总成。
较佳地，所述上部卡瓦总成还包括上部卡扣装置，所述上部卡扣装置包括定位件和活动件，所述定位件安装在所述上部左卡瓦远离铰接的一端，所述活动件安装在所述上部右卡瓦远离铰接的一端，所述定位件和所述活动件相互配合形成卡扣结构。
较佳地，所述下部卡瓦总成包括下部左卡瓦和下部右卡瓦，所述下部左卡瓦和所述下部右卡瓦铰接后形成所述下部卡瓦总成。
较佳地，所述下部卡瓦总成还包括下部卡扣装置，所述下部卡扣装置包括卡扣和卡合部，所述卡合部安装在所述下部左卡瓦远离铰接的一端，所述卡扣安装在所述下部右卡瓦远离铰接的一端，所述卡扣和所述卡合部相互配合形成卡扣结构。
较佳地，所述下部钻具设置有高边线，所述高边线与所述刻度盘的0度位置对齐。
一种钻井定向角差测量方法，包括如下步骤：
a.打开所述上部卡瓦总成的所述上部卡扣装置，使所述上部卡瓦总成贴紧所述定向短接，扣紧所述上部卡扣装置；
b.打开所述镭射笔电源，所述镭射笔发射出的射线投射到下部；
c.打开所述下部卡瓦总成的所述下部卡扣装置，使所述下部卡瓦总成贴紧所述下部钻具，转动所述下部卡瓦总成，使得所述下部卡瓦总成上的所述刻度盘的0度位置对准所述高边线的位置，扣紧所述下部卡扣装置。
d.读取所述镭射笔投射到所述刻度盘上的射线光点所在的角度值，该角度值即为所述定向短接和所述下部钻具之间的角度差值。
较佳地，步骤c中还包括步骤c11.扣紧所述下部卡扣装置后，将所述定向短接与所述下部钻具连接起来。
优选地，所述镭射笔固定架设置有观察孔，所述观察孔贯穿所述镭射笔固定架和所述上部卡瓦总成。
优选地，所述定向短接设置有定位销，所述观察孔与所述定位销对齐。
优选地，所述刻度盘包括第一刻度盘和第二刻度盘，所述第一刻度盘和所述第二刻度盘拼接后形成360度的刻度盘。
优选地，所述下部卡瓦总成上端设置有安装孔，所述第一刻度盘和所述第二刻度盘通过所述安装孔与所述下部卡瓦总成螺栓连接。
优选地，所述上部卡瓦总成和所述下部卡瓦总成均设置有弹性垫，所述弹性垫均匀布置，所述上部卡瓦总成通过所述弹性垫与所述定向短接连接，所述下部卡瓦总成通过所述弹性垫与所述下部钻具连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用所述对准装置与所述刻度盘分别安装在所述上部卡瓦总成和所述下部卡瓦总成上，所述定向短接和所述下部钻具分别与所述上部卡瓦总成和所述下部卡瓦总成上固定连接，所述对准装置在所述刻度盘上对准的角度值即为所述定向短接和所述下部钻具之间的角度差值，定向作业的操作员即可快速精确地读取角度差值，不会出现手工测量困难且精度不高和较大误差的情况。
附图说明
图1为本发明一种钻井定向角差测量装置的结构示意图。
图2为本发明一种钻井定向角差测量装置的立体示意图。
图3为本发明一种钻井定向角差测量装置的刻度盘的示意图。
图4为本发明一种钻井定向角差测量装置的弹性垫的分布示意图。
附图标记：1为上部卡瓦总成，2为定向短接，3为下部卡瓦总成，4为下部钻具，5为上部卡扣装置，6为下部卡扣装置，7为刻度盘，8为镭射笔，9为镭射笔固定架，10为观察孔，11为高边线，12为第一刻度盘，13为第二刻度盘，14为弹性垫。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语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设备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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如果含有术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，如果存在第一特征在第二特征之上或之下，可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上部和上面包括第一特征在第二特征正上部和斜上部，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。如果存在第一特征在第二特征之下、下部和下面，包括第一特征在第二特征正下部和斜下部，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
请参阅图1至图4，图中所示者为本发明所选用的实施例结构，此仅供说明之用，在专利申请上并不受此种结构的限制。
实施例一
如图1、图2和图3所示，一种钻井定向角差测量装置，包括上部卡瓦总成1、下部卡瓦总成3、定向短接2、下部钻具4、对准装置和刻度盘7，所述下部卡瓦总成3和所述上部卡瓦总成1的形状结构均为空心圆筒，所述上部卡瓦总成1安装有所述对准装置，所述对准装置位于上部卡瓦总成1外表面，所述对准装置的对准孔向下，所述上部卡瓦总成1与所述定向短接2连接，所述上部卡瓦总成1套紧所述定向短接2，所述定向短接2贯穿所述上部卡瓦总成1，所述定向短接2的下部与所述下部钻具4连接，所述下部卡瓦总成3套紧所述下部钻具4，所述下部钻具4贯穿所述下部卡瓦总成3，所述下部卡瓦总成3上端安装有所述刻度盘7，所述刻度盘7与所述对准装置垂直，所述刻度盘7的表面向上。
其中，所述对准装置为镭射装置。所述定向短接2是定向仪器中必不可少的一部分，用作固定循环套。
本实施例中，所述镭射装置包括镭射笔8和镭射笔固定架9，所述镭射笔固定架9与所述上部卡瓦总成1焊接，所述镭射笔固定架9内安装有所述镭射笔8，所述镭射笔8的发射端向下。
其中，所述镭射笔8发射出的射线能直观在所述刻度盘7上指示数值。所述镭射笔固定架9固定所述镭射笔8，使得所述镭射笔8跟随所述定向短接2移动。
实施例二
如图1、图2和图4所示，所述上部卡瓦总成1包括上部左卡瓦和上部右卡瓦，所述上部左卡瓦和所述上部右卡瓦铰接后形成所述上部卡瓦总成1。
本方案中，所述上部卡瓦总成1还包括上部卡扣装置5，所述上部卡扣装置5包括定位件和活动件，所述定位件安装在所述上部左卡瓦远离铰接的一端，所述活动件安装在所述上部右卡瓦远离铰接的一端，所述定位件和所述活动件相互配合形成卡扣结构。
更好地，所述定位件和所述活动件相互配合形成可拆卸卡扣结构。
实施例三
如图1和图2所示，所述下部卡瓦总成3包括下部左卡瓦和下部右卡瓦，所述下部左卡瓦和所述下部右卡瓦铰接后形成所述下部卡瓦总成3。
此方案中，所述下部卡瓦总成3还包括下部卡扣装置6，所述下部卡扣装置6包括卡扣和卡合部，所述卡合部安装在所述下部左卡瓦远离铰接的一端，所述卡扣安装在所述下部右卡瓦远离铰接的一端，所述卡扣和所述卡合部相互配合形成卡扣结构。
更优地，所述卡扣和所述卡合部相互配合形成按压式卡扣结构。
优选的实施例中，所述下部钻具4设置有高边线11，所述高边线11与所述刻度盘7的0度位置对齐。
其中，所述高边线11为定向作业过程中设定的初始参考基准线。
实施例四
如图1和图2所示，一种钻井定向角差测量方法，包括如下步骤：
a.打开所述上部卡瓦总成1的所述上部卡扣装置5，使所述上部卡瓦总成1贴紧所述定向短接2，扣紧所述上部卡扣装置5；
b.打开所述镭射笔8电源，所述镭射笔8发射出的射线投射到下部；
c.打开所述下部卡瓦总成3的所述下部卡扣装置6，使所述下部卡瓦总成3贴紧所述下部钻具4，转动所述下部卡瓦总成3，使得所述下部卡瓦总成3上的所述刻度盘7的0度位置对准所述高边线11的位置，扣紧所述下部卡扣装置6。
d.读取所述镭射笔8投射到所述刻度盘7上的射线光点所在的角度值，该角度值即为所述定向短接2和所述下部钻具4之间的角度差值。
本方法中，步骤c中还包括步骤c11.扣紧所述下部卡扣装置6后，将所述定向短接2与所述下部钻具4连接起来。
该实施例中，所述镭射笔固定架9设置有观察孔10，所述观察孔10贯穿所述镭射笔固定架9和所述上部卡瓦总成1。所述定向短接2设置有定位销，所述观察孔10与所述定位销对齐。
其中，所述观察孔10用于确定所述上部卡瓦总成1和所述定向短接2是否安装在设定初始位置。
如图3所示，该方案中，所述刻度盘7包括第一刻度盘12和第二刻度盘13，所述第一刻度盘12和所述第二刻度盘13拼接后形成360度的刻度盘。
在实际中，可将所述刻度盘7均分为三个或四个或更多个小刻度盘，根据实际情况分析，均分为几个小刻度盘时，对于安装和测量更方便，即均分为几个小刻度盘。
进一步地，所述下部卡瓦总成3上端设置有安装孔，所述第一刻度盘12和所述第二刻度盘13通过所述安装孔与所述下部卡瓦总成3螺栓连接。
如图4所示，优选的方案中，所述上部卡瓦总成1和所述下部卡瓦总成3均设置有弹性垫14，所述弹性垫14均匀布置，所述上部卡瓦总成1通过所述弹性垫14与所述定向短接2连接，所述下部卡瓦总成3通过所述弹性垫14与所述下部钻具4连接。
其中，所述弹性垫14采用弹性材料制作而成，用于增加附着力。
实施例五
如图1和图2所示，打开所述上部卡瓦总成1的所述上部卡扣装置5，使所述上部卡瓦总成1贴紧所述定向短接2，通过所述镭射笔固定架9上的所述观察孔10观察是否和所述定向短接2的所述定位销对齐，对齐后扣紧所述上部卡扣装置5使得所述上部卡瓦总成1抱紧所述定向短接2；然后打开所述镭射笔8的电源，所述镭射笔8发射出的光源通过所述镭射笔固定架9下方小孔投射到下方；打开所述下部卡瓦总成3的所述下部卡扣装置6，使所述下部卡瓦总成3贴紧所述下部钻具4，转动所述下部卡瓦总成3，使得所述下部卡瓦总成3上的所述刻度盘7的0度位置对准所述下部钻具4的所述高边线11的位置，然后扣紧所述下部卡扣装置6。所述镭射笔8投射到所述刻度盘7上的光点所在的角度即为所述定向短接2和所述下部钻具4之间的角度差值。
以上所述实施例是用以说明本发明，并非用以限制本发明，所以举例数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本发明的范畴。
由以上详细说明，可使本领域普通技术人员明了本发明的确可达成前述目的，实已符合专利法的规定，现提出专利申请。

Claims (10)

1.一种钻井定向角差测量装置，其特征在于，包括上部卡瓦总成、下部卡瓦总成、定向短接、下部钻具、对准装置和刻度盘，所述下部卡瓦总成和所述上部卡瓦总成的形状结构均为空心圆筒，所述上部卡瓦总成安装有所述对准装置，所述对准装置位于上部卡瓦总成外表面，所述对准装置的对准孔向下，所述上部卡瓦总成与所述定向短接连接，所述上部卡瓦总成套紧所述定向短接，所述定向短接贯穿所述上部卡瓦总成，所述定向短接的下部与所述下部钻具连接，所述下部卡瓦总成套紧所述下部钻具，所述下部钻具贯穿所述下部卡瓦总成，所述下部卡瓦总成上端安装有所述刻度盘，所述刻度盘与所述对准装置垂直，所述刻度盘的表面向上。
2.如权利要求1所述的一种钻井定向角差测量装置，其特征在于，所述对准装置为镭射装置。
3.如权利要求2所述的一种钻井定向角差测量装置，其特征在于，所述镭射装置包括镭射笔和镭射笔固定架，所述镭射笔固定架与所述上部卡瓦总成焊接，所述镭射笔固定架内安装有所述镭射笔，所述镭射笔的发射端向下。
4.如权利要求1所述的一种钻井定向角差测量装置，其特征在于，所述上部卡瓦总成包括上部左卡瓦和上部右卡瓦，所述上部左卡瓦和所述上部右卡瓦铰接后形成所述上部卡瓦总成。
5.如权利要求4所述的一种钻井定向角差测量装置，其特征在于，所述上部卡瓦总成还包括上部卡扣装置，所述上部卡扣装置包括定位件和活动件，所述定位件安装在所述上部左卡瓦远离铰接的一端，所述活动件安装在所述上部右卡瓦远离铰接的一端，所述定位件和所述活动件相互配合形成卡扣结构。
6.如权利要求1所述的一种钻井定向角差测量装置，其特征在于，所述下部卡瓦总成包括下部左卡瓦和下部右卡瓦，所述下部左卡瓦和所述下部右卡瓦铰接后形成所述下部卡瓦总成。
7.如权利要求6所述的一种钻井定向角差测量装置，其特征在于，所述下部卡瓦总成还包括下部卡扣装置，所述下部卡扣装置包括卡扣和卡合部，所述卡合部安装在所述下部左卡瓦远离铰接的一端，所述卡扣安装在所述下部右卡瓦远离铰接的一端，所述卡扣和所述卡合部相互配合形成卡扣结构。
8.如权利要求1所述的一种钻井定向角差测量装置，其特征在于，所述下部钻具设置有高边线，所述高边线与所述刻度盘的0度位置对齐。
9.一种钻井定向角差测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.打开所述上部卡瓦总成的所述上部卡扣装置，使所述上部卡瓦总成贴紧所述定向短接，扣紧所述上部卡扣装置；
b.打开所述镭射笔电源，所述镭射笔发射出的射线投射到下部；
c.打开所述下部卡瓦总成的所述下部卡扣装置，使所述下部卡瓦总成贴紧所述下部钻具，转动所述下部卡瓦总成，使得所述下部卡瓦总成上的所述刻度盘的0度位置对准所述高边线的位置，扣紧所述下部卡扣装置。
d.读取所述镭射笔投射到所述刻度盘上的射线光点所在的角度值，该角度值即为所述定向短接和所述下部钻具之间的角度差值。
10.如权利要求9所述的一种钻井定向角差测量方法，其特征在于，步骤c中还包括步骤c11.扣紧所述下部卡扣装置后，将所述定向短接与所述下部钻具连接起来。
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