一种利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测的装置
技术领域
本发明涉及石油、天然气勘探开发装置领域,特别是一种利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测的装置。
背景技术
石油、天然气勘探钻井过程中,容易出现各种状况的钻具断裂落井,井下特殊功能工具断裂落井,井口各种杂物不慎落井,形成不同类型的、不同尺寸, 不同材质的落鱼,这时必须终止钻井作业,对落鱼进行打捞。打捞落鱼之前需要对鱼顶位置和形状进行探测,目前没有专用的探测工具,造成打捞效率低,施工周期长。
发明内容
为了解决目前没有专用的落鱼探测工具,造成打捞效率低,施工周期长的问题,提供一种高效、廉价、专用的利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测的装置。
本发明解决问题所采用的设计方案是:
一种利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测的装置,包括自上而下依次连接后的连接短节、电路控制短节和超声探测短节;
所述连接短节包括:连接短节外壳、电缆上接头、电缆下接头;
所述电路控制短节包括:连接短节内部导线、电路保护筒、电路板支架、控制及数据处理电路板、控制短节外壳、上高压密封塞、电机导线、传输外圈导线、电机、充油短节、传输外套、传输内套、传输内圈导线 、平衡调节短接和下高压密封塞;
所述超声探测短节包括:悬挂外壳、轴承、旋转密封座、探头前处理电路板、探测本体、超声波探头和前端导线;
其连接关系为:连接短节外壳上部设有与钻杆连接的连接短节上接头,电缆上接头和电缆下接头插接配合后设置在连接短节外壳的内设台肩上,连接短节外壳与电缆上接头和电缆下接头之间预留上下贯通的流道;控制短节外壳上部与连接短节外壳连接构成外部筒体结构,电路保护筒下部与充油短节连接后构成内部筒体结构,内部筒体结构设在外部筒体结构内,且内部筒体结构与外部筒体结构之间形成环形导流通道;电路保护筒上部与连接短节外壳的内设台肩连接,连接短节内部导线、电路板支架、控制及数据处理电路板、上高压密封塞、电机导线、传输外圈导线、电机和传输外套、传输内套、传输内圈导线 、平衡调节短接和下高压密封塞自上而下依次设置在电路保护筒和充油短节构成的内部筒体结构内;传输内套与传输外套构成旋转导电配合,电机导线和传输外圈导线向上通过上高压密封塞与控制及数据处理电路板连接,电机导线向下与电机连接,传输外圈导线向下与传输外套连接,传输内套向下与传输内圈导线 连接,传输内圈导线 贯穿平衡调节短接的中心孔后通过下高压密封塞与前端导线连接,传输内套将平衡调节短接与电机下方的输出轴构成轴向插接联动配合;下高压密封塞设置在平衡调节短接的下接头内;圆筒状的悬挂外壳向上与充油短节,探测本体上部带有与平衡调节短接下接头连接配合的柱状接头,轴承、旋转密封座设在悬挂外壳与探测本体柱状接头之间的环状间隙内,探测本体下部为加粗圆柱体,多个超声波探头设置在圆柱体的下端平面,探头前处理电路板设置在探测本体下部的加粗圆柱体内,并通过探测本体柱状接头中间的中心孔与前端导线连接。
上述方案进一步包括:
在电路保护筒和充油短节构成的内部筒体结构与控制短节外壳和连接短节外壳构成的外部筒体结构之间的环状间隙设置有扶正环,在悬挂外壳与控制短节外壳和连接短节外壳构成的外部筒体结构之间的环状间隙设置有悬挂环,扶正环和悬挂环沿轴向设有导流孔。
在充油短节与平衡调节短接的环状间隙段的充油短节内壁密封设置压力平衡皮囊,压力平衡皮囊外部与充油短节外部环状空隙连通。
压力平衡皮囊呈圆筒状,为非金属材料,质地柔软可变型,上下两端分别密封固定于充油短节上下内壁,上下固定点之间充油短节径向开有通孔,压力平衡皮囊内腔充满液压油。
在控制短节外壳的外部筒体上设置有-个稳定肋板。
所述超声波探头为个以上,并在探测本体前端部平面按在不同半径分布。
在探测本体下部的加粗圆柱体内还设置有自定位电路板,自定位电路板通过导线连接于控制及数据处理电路板。
在探测本体下部的加粗圆柱体外周边开设凹槽,自定位电路板和探头前处理电路板设置在凹槽内,并通过保护盖板蜜蜂封盖。
探测本体上部柱状接头外缘成阶梯圆柱状,轴承和旋转密封座自上而下分别安装在阶梯圆柱状外。
所述传输外套和传输内套为电感应式;在连接短节上连接有连接短节上接头;电缆上接头与电缆下接头采用耦合导电方式;所述旋转密封座内设置有旋转密封。
本发明实现了利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测,实际应用中利用电缆下入,不但能够测量落鱼的位置,而且能够测量落鱼的形状。填补了这类工具的空白,为落鱼打捞作业提供了准确的数据,提高了打捞作业的准确性,极大节省打捞作业时间。
附图说明
图1为一种利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测的装置的外形示意图;
图2为一种利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测的装置的剖面示意图;
图3 是图1中连接短节部分的放大结构图;
图4是图1中电路控制短节部分的放大结构示意图;
图5 a是图1中超声探测短节部分的剖面放大结构示意图;
图5 b是图1中超声探测短节部分的立体放大结构示意图;
图6 是超声波探头在半径方向上的投影图。
图中:1 钻杆,2 连接短节,3 电路控制短节,4 超声探测短节;201 连接短节上接头,202 电缆上接头,203 连接短节外壳,204 电缆下接头;301 连接短节内部导线,302 电路保护筒,303 电路板支架,304 控制及数据处理电路板,305 控制短节外壳,306 稳定肋板,307 上高压密封塞,308电机导线,309 感应传输外圈导线,310 电机,311 充油短节,312 扶正环,313 感应传输外套,314 感应传输内套,315 感应传输内圈导线,316平衡调节短接,317压力平衡皮囊,318 下高压密封塞;401 悬挂外壳,402 轴承,403 悬挂环,404 旋转密封座,405 旋转密封,406 探头前处理电路板,407 探测本体,408 超声波探头,409 自定位电路板,410 保护盖板,411 前端导线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1,参照附图1-6,一种利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测的装置,包括自上而下依次连接后的连接短节2、电路控制短节3和超声探测短节4;
所述连接短节2包括:连接短节外壳203、电缆上接头202、电缆下接头204;
所述电路控制短节3包括:连接短节内部导线301、电路保护筒302、电路板支架303、控制及数据处理电路板304、控制短节外壳305、上高压密封塞307、电机导线308、传输外圈导线309、电机310、充油短节311、传输外套313、传输内套314、传输内圈导线315 、平衡调节短接316和下高压密封塞318;
所述超声探测短节4包括:悬挂外壳401、轴承402、旋转密封座404、探头前处理电路板406、探测本体407、超声波探头408和前端导线411;
其连接关系为:连接短节外壳203上部设有与钻杆连接的连接短节上接头201,电缆上接头202和电缆下接头204插接配合后设置在连接短节外壳203的内设台肩上,连接短节外壳203与电缆上接头202和电缆下接头204之间预留上下贯通的流道;控制短节外壳305上部与连接短节外壳203连接构成外部筒体结构,电路保护筒302下部与充油短节311连接后构成内部筒体结构,内部筒体结构设在外部筒体结构内,且内部筒体结构与外部筒体结构之间形成环形导流通道;电路保护筒302上部与连接短节外壳203的内设台肩连接,连接短节内部导线301、电路板支架303、控制及数据处理电路板304、上高压密封塞307、电机导线308、传输外圈导线309、电机310和传输外套313、传输内套314、传输内圈导线315 、平衡调节短接316和下高压密封塞318自上而下依次设置在电路保护筒302和充油短节311构成的内部筒体结构内;传输内套314与传输外套313构成旋转导电配合,电机导线308和传输外圈导线309向上通过上高压密封塞307与控制及数据处理电路板304连接,电机导线308向下与电机310连接,传输外圈导线309向下与传输外套313连接,传输内套314向下与传输内圈导线315 连接,传输内圈导线315 贯穿平衡调节短接316的中心孔后通过下高压密封塞318与前端导线411连接,传输内套314将平衡调节短接316与电机310下方的输出轴构成轴向插接联动配合;下高压密封塞318设置在平衡调节短接316的下接头内;圆筒状的悬挂外壳401向上与充油短节311,探测本体407上部带有与平衡调节短接316下接头连接配合的柱状接头,轴承402、旋转密封座404设在悬挂外壳401与探测本体407柱状接头之间的环状间隙内,探测本体407下部为加粗圆柱体,多个超声波探头408设置在圆柱体的下端平面,探头前处理电路板406设置在探测本体407下部的加粗圆柱体内,并通过探测本体407柱状接头中间的中心孔与前端导线411连接。
在实施例1的基础上进一步包括:
在电路保护筒302和充油短节311构成的内部筒体结构与控制短节外壳305和连接短节外壳203构成的外部筒体结构之间的环状间隙设置有扶正环312,在悬挂外壳401与控制短节外壳305和连接短节外壳203构成的外部筒体结构之间的环状间隙设置有悬挂环403,扶正环312和悬挂环403沿轴向设有导流孔。
在充油短节311与平衡调节短接316的环状间隙段的充油短节311内壁密封设置压力平衡皮囊317,压力平衡皮囊317外部与充油短节311外部环状空隙连通。
压力平衡皮囊316呈圆筒状,为非金属材料,质地柔软可变型,上下两端分别密封固定于充油短节311上下内壁,上下固定点之间充油短节311径向开有通孔,压力平衡皮囊316内腔充满液压油。
在控制短节外壳305的外部筒体上设置有3-5个稳定肋板306。
所述超声波探头408为3个以上,并在探测本体407前端部平面按在不同半径分布。
在探测本体407下部的加粗圆柱体内还设置有自定位电路板409,自定位电路板409通过导线连接于控制及数据处理电路板304。
在探测本体407下部的加粗圆柱体外周边开设凹槽,自定位电路板409和探头前处理电路板406设置在凹槽内,并通过保护盖板410蜜蜂封盖。
探测本体407上部柱状接头外缘成阶梯圆柱状,轴承402和旋转密封座404自上而下分别安装在阶梯圆柱状外。
所述传输外套313和传输内套314为电感应式;在连接短节4上连接有连接短节上接头201;电缆上接头202与电缆下接头204采用耦合导电方式;所述旋转密封座404内设置有旋转密封405。
典型实施例:
参见图1~2,一种利用超声波原理进行石油钻井落鱼探测的装置,其主要由连接短节2、电路控制短节3和超声探测短节4三部分组成;连接短节2直接与钻杆1连接,下部与电路控制短节3连接,电路控制短节3下部与超声探测短节4连接。
参见图3,连接短节2包括连接短节上接头201、电缆上接头202、连接短节外壳203和电缆下接头204。
圆筒状连接短节上接头201直接与钻杆1连接,下部与圆筒状连接短节外壳203连接,其内腔安装有电缆上接头202和电缆下接头204。电缆上接头202上部直接连接有测井电缆,可以与电缆下接头204耦合导电,电缆下接头204安装在连接短节外壳203内腔中的台肩上,电缆下接头204外缘与连接短节外壳203内腔形成环状钻井液流道。
参见图4,电路控制短节3包括连接短节内部导线301、电路保护筒302、电路板支架303、控制及数据处理电路板304、控制短节外壳305、稳定肋板306、上高压密封塞307、电机导线308、感应传输外圈导线309、电机310、充油短节311、扶正环312、感应传输外套313、感应传输内套314、感应传输内圈导线315、平衡调节短节316、压力平衡皮囊317和下高压密封塞318。
圆筒状控制短节外壳305上部与连接短节外壳203外缘连接,下部与超声探测短节4的外壳体连接,控制短节外壳305外壁固定安装有3-5个稳定肋板306。控制短节外壳305内壁通过扶正环312与充油短节311连接;充油短节311下部连接有悬挂外壳401,充油短节311内壁安装有压力平衡皮囊317,悬挂外壳401外缘与超声探测短节4的外壳体之间安装有悬挂环403。圆筒状电路保护筒302上部与连接短节外壳203内台肩连接,电路保护筒302内部安装有电路板支架303,电路板支架303上面安装有控制及数据处理电路板304,控制及数据处理电路板304上部通过连接短节内部导线301与电缆下接头204连接,下部通过导线与上高压密封塞307连接,上高压密封塞307向下设置有电机导线308和感应传输外圈导线309,电机导线308和感应传输外圈导线309向下分别与电机310和感应传输外套313连接,电机310输出轴与感应传输内套314连接,感应传输内套314与平衡调节短节316插接,传递旋转动力。压力平衡皮囊317呈圆筒状,为非金属材料,质地柔软可变型,上下两端分别密封固定于充油短节311上下内壁,上下固定点之间充油短节311径向开有小孔,钻井液可以自由出入,压力平衡皮囊317的外壁与充油短节311内壁之间的环状间隙充满钻井液,压力平衡皮囊317内腔充满液压油。
参见图5a和b,超声探测短节4包括悬挂外壳401、轴承402、悬挂环403、旋转密封座404、旋转密封405、探头前处理电路板406、探测本体407、超声波探头408、自定位电路板409、保护盖板410和前端导线411。
圆筒状悬挂外壳401上部与充油短节311连接,探测本体407上部带有柱状上接头,下部外周边轴向设计有两个(或两个以上)独立的腔体,腔体外部安装保护盖板410,内部分别安装有探头前处理电路板406和自定位电路板409,探测本体407前端部为平面,平面内安装有数个超声波探头408。悬挂外壳401套在探测本体407上接头外,悬挂外壳401与探测本体407上接头的环状间隙内安装有轴承402和旋转密封座404,旋转密封座404内部安装有旋转密封405,悬挂外壳401外部通过悬挂环403与超声探测短节4外壳体连接,探测本体407上接头与平衡调节短节317下接头连接。探测本体407上接头中间有中心孔,中心孔内设有下高压密封塞318,下高压密封塞318下部连接有前端导线411。
进一步的,探测本体407上部外缘成阶梯圆柱状,自上而下分别安装有轴承402和旋转密封座404,探头前处理电路板406与超声波探头408之间由导线连接,探头前处理电路板406和自定位电路板409分别由导线与下高压密封塞连接。
超声波探头408分别安装在a、b、c、d、e五个不同半径的径向位置,在探测本体407旋转过程中实现超声波探头的全覆盖扫描。由电缆下接头204、电路保护筒302组成的内腔和电路板支架303、上高压密封塞307轮廓组成的封闭空间为空气介质常压环境;由上高压密封塞307部分轮廓与电路保护筒302、充油短节311组成的内腔,压力平衡皮囊317全部内腔、平衡调节短接316内外腔,下高压密封塞318与旋转密封座404、旋转密封405组成的封闭空间为液压油介质,与外界钻井液压力保持一致的环境;由下高压密封塞318部分轮廓与探测本体407、保护盖板410内腔、超声波探头408组成的封闭空间为空气介质常压环境。
本发明通过超声波原理进行石油钻井落鱼探测,它是一种模块化电能及信号耦合传递装置,装置内通过轴承连接确保耦合线圈之间的间隙小且均匀,内外耦合线圈相对转动灵活,提高了传递效率和可靠性,同时通过电能线圈和信号线圈分别传递电能和信号,保证了电能传递的高效性和信号传递的准确性。提高了落鱼打捞的效率与成功率。