CN111322063A - 一种深探测随钻测井仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深探测随钻测井仪，属于测井领域。一种深探测随钻测井仪，包括钻铤，钻铤上设有若干个接收线圈和若干个发射线圈组成的对称线圈系；钻铤上还设有一个接收线圈和一个发射线圈，接收线圈和发射线圈与对称线圈系的线圈构成非对称线圈系；以上线圈分别与天线相连，构成天线总成；钻铤内套设有芯轴总成，芯轴总成的芯轴上开设凹槽和线槽，凹槽上设有电路板，线槽中的电线将各个电路板连通。本发明的深探测随钻测井仪，采用套筒式的结构，由钻铤总成与芯轴总成两大部分组成，实现了仪器的模块化设计，并采用整体非对称、局部对称的天线结构布局，有效提高了深探测电阻率仪器的探测深度和探测精度。
Description
技术领域
本发明属于测井领域，尤其是一种深探测随钻测井仪。
背景技术
为了评价复杂地质条件，在油田大规模采用水平井钻井的条件下，为提高钻遇率，使井眼轨迹保持在油层之内，增大泄油面积。急需开发一种有探边探深、集成伽马、测压等功能的随钻测井仪器，实现地层的“看”远“看”清、实现地层的多种参数同时测量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的随钻测井仪探测深度过浅的缺点，提供一种深探测随钻测井仪。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种深探测随钻测井仪，包括钻铤，钻铤上设有若干个接收线圈和若干个发射线圈组成的对称线圈系；
钻铤上还设有一个接收线圈和一个发射线圈，所述接收线圈和发射线圈与对称线圈系的线圈构成非对称线圈系；
以上线圈分别与天线相连，构成天线总成；
钻铤内套设有芯轴总成，芯轴总成的芯轴上开设凹槽和线槽，所述凹槽上设有电路板，所述线槽中的电线将各个电路板连通。
进一步的，钻铤外围开设有密封凹槽和常规天线凹槽；
密封凹槽内设有密封基座，密封基座内设有单芯密封插针，密封基座外扣合有常规天线密封盖板；
常规天线凹槽外围上设有常规天线骨架，常规天线骨架上绕有线圈，常规天线骨架外围设有常规天线罩；
所述单芯密封插针与线圈相接触。
进一步的，钻铤上还设有两组方位天线总成，方位天线总成上均设有由互成180°方位的2个天线串联而成；
钻铤开设有密封孔和方位天线安装处，密封孔内设有方位天线密封堵塞，方位天线安装处设有方位天线骨架，方位天线骨架上绕有线圈，所述方位天线安装处扣合有方位天线罩。
进一步的，还包括密封插针，密封插针用于将方位天线罩和钻铤连为一体。
进一步的，方位天线骨架采用磁芯结构。
进一步的，靠近头部处的钻铤上设有测压总成；
测压总成包括水眼固定座、水眼压力传感器、水眼密封盖板、环空固定座、环空压力传感器和环空密封盖板，
水眼固定座与水眼压力传感器组装后设在钻铤上相应的安装处，水眼密封盖板扣合在所述安装处上，水眼密封盖板上设有若干孔洞；
环空固定座环空压力传感器组装后设在钻铤上相应的安装处，环空密封盖板扣合在所述安装处上，环空密封盖板上设有若干孔洞；
以上所述的两个安装处在轴向上有重合。
进一步的，测压总成尾端处的钻铤上设有伽马总成；
伽马总成包括伽马探测器、固定座和伽马密封盖板，伽马探测器和固定座固定后设在钻铤上相应的安装处，伽马密封盖板扣合在所述安装处。
进一步的，伽马探测器外围还设有若干减震胶圈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的深探测随钻测井仪，采用套筒式的结构，由钻铤总成与芯轴总成两大部分组成，实现了仪器的模块化设计，钻铤总成上主要用来测量地层电参数的线圈系、测量泥浆压力的压力传感器、伽马探测器，主要用来接收地层的探测信息，芯轴总成主要用来安装仪器的电路板，用来处理探测器接收到的地层信息。仪器整体模块化程度较高，便于后期仪器的维护保养，探测器部分能够在钻铤上实现维护保养，电路板部分能够在芯轴上实现保养；位于钻铤总成的芯轴上的电线板和过线设置解决了仪器轴向通讯过线的难题；采用整体非对称、局部对称的天线结构布局，线圈系的最大线圈间距是决定电磁波仪器探测的深度的重要因素之一，非对称线圈系能在有限的钻铤长度内实现最大的线圈间距，实现最大距离的探测深；而对称的线圈系，能够消除仪器制造误差、井眼影响等对测量造成的影响；本发明的深探测随钻测井仪，有效提高了深探测电阻率仪器的探测深度和探测精度。
进一步的，随钻仪器工况在井下高温高压的泥浆环境下测井，密封基座设置密封凹槽，安装密封圈用来隔离泥浆，单芯密封插针将天线出来的信号线通过密封插针由高温高压的环境过渡到密封环境。
进一步的，方位天线总成的设置有助于增大天线信号；钻铤的密封孔作用为隔离井筒里面的高压泥浆，保证电路板等工作环境的密封性。
进一步的，方位天线骨架沿长度方向设计磁芯凹槽结构，在凹槽内镶嵌磁芯，再在天线骨架上缠绕天线，相对于无磁芯的结构天线信号强度得到增强。
附图说明
图1为深探测随钻测井仪的天线系统的结构示意图；
图2为本发明的深探测随钻测井仪的爆炸图，其中，图2(a)为钻铤总成的爆炸图，图2(b)为芯轴总成的爆炸图；
图3为测压总成的爆炸图；
图4为伽马总成的爆炸图；
图5为常规天线总成的爆炸图；
图6为方位天线总成的爆炸图；
图7为深探测随钻测井仪的局部结构示意图；
图8为图7的剖视图，其中，图8(a)为A-A向的剖视图，图8(b)为B-B向的剖视图。
其中：1-钻铤；2-对称线圈系部分；3-非对称线圈系部分；4-钻铤总成；5-芯轴总成；6-测压总成；7-伽马总成；8-常规天线总成；9-方位天线总成；10-上导流套总成；11-下导流套总成；12-锁环总成，13-芯轴；14-定位销；15-数据口；16-水眼固定座；17-水眼压力传感器；18-环空固定座；19-环空压力传感器；20-环空密封盖板；21-水眼密封盖板；22-伽马探测器；23-固定座；24-减震胶圈；25-伽马密封盖板；26-单芯密封插针；27-常规天线密封盖板；28-密封基座；29-密封凹槽；30-常规天线凹槽；31-常规天线骨架；32-常规天线罩；33-方位天线密封堵塞；34-密封孔；35-方位天线骨架；36-密封插针；37-方位天线罩；38-定位销凹槽；39-多芯接插件。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明解决了深探测电阻率仪器“看”远“看”清与仪器长度的设计难题；采用套筒式的仪器结构实现了仪器最大程度的模块化设计；解决了电阻率仪器的探边的水平天线、常规天线、伽马探测器与测压模块的集成设计与仪器轴向通讯过线的难题；采用磁芯镶嵌结构与灌封工艺解决天线信号强度、可靠性与保养难题，使得仪器结构有了可持续改进与商业化的设计基础。
深探测随钻测井仪在常规电阻率仪器的基础上增加了方位天线，使得仪器具有了探测地层边界的功能，采用整体非对称局部对称的天线系统结构，使得仪器的电阻率探测深度可达10米；同时仪器集成了伽马探测器用来识别地层岩性。测压功能可以实时判断钻井工况，可以更好的服务于复杂地层的油气测井与评价，更好的发挥随钻仪器的地质导向与集成化测量功能。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为深探测随钻测井仪天线系统结构示意图；仪器为了实现“看”远“看”清的探测目的，设计了整体非对称线圈系统3、局部对称线圈系统2的天线系统结构，同时兼顾硬件的设计局限，发挥方法处理优势，降低仪器硬件设计难度。图1所示，对称线圈系统2包括4个接收线圈分别为R1、R1’、R2、R2’和4个发射线圈分别为T1、T1’、T2、T2’，接收线圈和发送线圈的位置关系，接收T2′，R2′，T1′，R1′与R1，T1，R2，T2以R1′，R1中心点左右对称排布，线圈间距以线圈R1′，R1中点左右对称。如图1中的线圈系2所示，非对称线圈系统3包括:对称线圈系2与线圈R1″和线圈T3，线圈整体布局呈现非对称结构。线圈R1″和线圈T线圈的间距最大，保证仪器有较大的探测深度。
参见图2，图2为深探测随钻测井仪总体结构示意图，仪器总体分成钻铤总成4与芯轴总成5两部分，仪器结构采用套筒式结构，芯轴总成5套设在钻铤总成4内部，实现了电阻率模块、测压模块与伽马模块的集成设计。参见图2(a)，图2(a)为钻铤总成的爆炸图，钻铤1上集成有测压总成6、伽马总成7、常规天线总成8和方位天线总成9，锁紧环总成12安装在钻铤内孔中与钻铤通过螺纹，实现对芯轴总成的轴向锁紧。图2(b)为芯轴总成的爆炸图，芯轴总成5两端分别设有导流套总成10和下导流套总成11；导流套总成10与11分别是实现仪器上、下通讯的结构。上述部件的设置，提高了仪器设计的集成化的程度，最大程度实现了仪器设计的模块化程度，缩短了仪器的整体长度。
参见图3，图3为测压总成的爆炸图，测压总成6包括水眼压力传感器17、水眼固定座16、水眼密封盖板21、空压力传感器19、环空固定座18和环空密封盖板20，组装时，将探测压力的水眼压力传感器17安装在水眼固定座16上，通过水眼密封盖板21实现密封，将探测压力的环空压力传感器19安装在环空固定座18上，通过环空密封盖板20实现密封；环空密封盖板20和水眼密封盖板21上设有密封圈与小孔，实现泥浆隔离与压力的传递；其中，测压模块位于在钻铤1的同一圆周的横截面上，能实现钻铤空间的充分利用。
参见图4，图4为伽马总成的爆炸图，伽马总成7包括伽马探测器22、减震胶圈24和固定座23，安装时，在伽马探测器22上安装减震胶圈24，再用固定座23将伽马探测器组件固定在钻铤1上，再用螺钉将伽马密封盖板25固定在钻铤1上实现伽马探测器的压紧与密封。
参见图5，图5为常规天线总成的爆炸图；常规天线总成8包括单芯密封插针26、常规天线密封盖板27、密封基座28、常规天线凹槽30、常规天线骨架31和常规天线罩32；常规天线骨架31为两半式结构，安装在常规天线凹槽30内，再安装常规天线罩32加以保护；单芯密封插针26安装在密封基座28上，再将密封基座28安装在钻铤1的密封凹槽29内，用螺钉将常规天线密封盖板27固定在钻铤1上。
参见图6，图6为方位天线总成的爆炸图；方位天线总成9包括方位天线密封堵塞33、方位天线骨架35、密封插针36、方位天线罩7；在方位天线骨架35绕天线，与密封接插件36对焊后，并通过密封插针36安装在密封孔34内，用方位天线密封堵塞33，实现密封，再用螺钉将方位天线罩37紧固在钻铤1上；通过方位天线罩37的缝隙来灌封胶，灌封胶由缝隙进入到方位天线罩37与方位天线骨架35安装后形成的缝隙里，来实现对磁芯与天线的保护；采用磁芯结构，在同样的天线尺寸下，可增大线圈的磁通量、增强信号强度，减小线圈尺寸。
图7为深探测随钻测井仪的局部结构示意图，图8(a)为A-A向的剖视图，定位销14安装在钻铤1的凹槽38中实现定位防转；图8(b)为B-B向的剖视图，多芯接插件39安装在芯轴13上，数据口15位于钻铤1上，通过多芯接插件39插在数据口15内从而实现密封与读取数据。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种深探测随钻测井仪，其特征在于，包括钻铤(1)，钻铤(1)上设有若干个接收线圈和若干个发射线圈组成的对称线圈系(2)；
钻铤(1)上还设有一个接收线圈和一个发射线圈，所述接收线圈和发射线圈与对称线圈系(2)的线圈构成非对称线圈系(3)；
以上线圈分别与天线相连，构成天线总成；
钻铤(1)内套设有芯轴总成(5)，芯轴总成(5)的芯轴(13)上开设凹槽和线槽，所述凹槽上设有电路板，所述线槽中的电线将各个电路板连通。
2.根据权利要求1所述的深探测随钻测井仪，其特征在于，钻铤(1)外围开设有密封凹槽(29)和常规天线凹槽(30)；
密封凹槽(28)内设有密封基座(28)，密封基座(28)内设有单芯密封插针(26)，密封基座(28)外扣合有常规天线密封盖板(27)；
常规天线凹槽(30)外围上设有常规天线骨架(31)，常规天线骨架(31)上绕有线圈，常规天线骨架(31)外围设有常规天线罩(32)；
所述单芯密封插针(26)与线圈相接触。
3.根据权利要求1所述的深探测随钻测井仪，其特征在于，钻铤(1)上还设有两组方位天线总成(9)，方位天线总成(9)上均设有由互成180°方位的2个天线串联而成；
钻铤(1)开设有密封孔(34)和方位天线安装处，密封孔(34)内设有方位天线密封堵塞(33)，方位天线安装处设有方位天线骨架(35)，方位天线骨架(35)上绕有线圈，所述方位天线安装处扣合有方位天线罩(37)。
4.根据权利要求3所述的深探测随钻测井仪，其特征在于，还包括密封插针(36)，密封插针(36)用于将方位天线罩(37)和钻铤(1)连为一体。
5.根据权利要求3所述的深探测随钻测井仪，其特征在于，方位天线骨架(35)采用磁芯结构。
6.根据权利要求1所述的深探测随钻测井仪，其特征在于，靠近头部处的钻铤(1)上设有测压总成(6)；
测压总成(6)包括水眼固定座(16)、水眼压力传感器(17)、水眼密封盖板(21)、环空固定座(18)、环空压力传感器(19)和环空密封盖板(20)，
水眼固定座(16)与水眼压力传感器(17)组装后设在钻铤(1)上相应的安装处，水眼密封盖板(21)扣合在所述安装处上，水眼密封盖板(21)上设有若干孔洞；
环空固定座(18)环空压力传感器(19)组装后设在钻铤(1)上相应的安装处，环空密封盖板(20)扣合在所述安装处上，环空密封盖板(20)上设有若干孔洞；
以上所述的两个安装处在轴向上有重合。
7.根据权利要求6所述的深探测随钻测井仪，其特征在于，测压总成(6)尾端处的钻铤(1)上设有伽马总成(7)；
伽马总成(7)包括伽马探测器(22)、固定座(23)和伽马密封盖板(25)，伽马探测器(22)和固定座(23)固定后设在钻铤(1)上相应的安装处，伽马密封盖板(25)扣合在所述安装处。
8.根据权利要求7所述的深探测随钻测井仪，其特征在于，伽马探测器(22)外围还设有若干减震胶圈(24)。
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2020
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