CN113982564A - 井深伽马测深跟踪仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井设备技术领域，具体涉及一种井深伽马测深跟踪仪。该装置固定安装在钻机的支架上，包括框架、转轴、线盘、配重块和编码器。框架固定安装在钻机的支架上。转轴通过轴承座固定安装在框架上。转轴具有主动段和测量段。测量段上设置有吊绳。吊绳的一端与转轴相连，另一端连接配重块。线盘固定安装在转轴的主动段。线盘上设置有引导绳。引导绳的一端与线盘相连，另一端与钻杆相连。编码器固定安装在转轴的端部，记录转轴的转动圈数。该装置将钻杆的直线运动通过线盘和转轴转化成旋转运动，利用编码器记录转轴的转动圈数来测量井深。本发明通过对结构的改进，为钻井作业，提供了一种在井外实时测量井深的辅助装置。

Description

井深伽马测深跟踪仪

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，具体涉及一种井深伽马测深跟踪仪。

背景技术

地层自然伽马值能够反映地层岩性的变化。钻井作业中，利用无线随钻测斜仪和随钻伽马测井进行定向钻进，可以测量出所钻地层自然伽马值，使钻井工程和石油地质人员能够准确地分析井下地质情况，并及时优化钻井设计和施工工艺，准确地钻达目的层。

然而，施工用的TSJ-3000钻机无法满足安装无线随钻测斜仪伽马井深传感器的要求。如果没有井深传感器装置，则需要专人进行人工记录伽马数据，不但工作效率低，而且判断层位岩性的准确性降低。同时，在钻井过程中，随时了解地层参数对钻井工程师十分重要，其为调整井眼轨迹提供判断依据，使钻头准确钻达目的层，提高钻井钻遇率。

综上所述，在TSJ-3000钻机钻井过程中，如何设计一种实时测量井深的装置来辅助随钻伽马测井，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，为钻井作业，提供一种在井外实时测量井深的辅助装置。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：提出一种井深伽马测深跟踪仪，固定安装在钻机的支架上，包括框架、转轴、线盘、配重块和编码器，所述框架固定安装在钻机的支架上，为井深伽马测深跟踪仪提供支撑；

所述转轴通过轴承座固定安装在框架上，转轴具有主动段和测量段，测量段上设置有吊绳，吊绳的一端与转轴相连，另一端连接配重块，吊绳随转轴的转动，卷绕在转轴的外圆周上；

所述线盘固定安装在转轴的主动段，线盘上设置有引导绳，引导绳的一端与线盘相连，另一端与钻杆相连，形成钻杆向井下运动通过线盘带动转轴转动；

所述编码器固定安装在转轴的端部，记录转轴的转动圈数。

作为优选，轴承座为带座轴承，两个带座轴承分别安装在转轴的两端，主动段和测量段位于两个带座轴承之间，带座轴承具有突出的调心性和密封性能，能够在恶劣的环境下保持良好的工作性能，适用于钻井作业的现场环境，同时，带座轴承安装和维护方便，降低了该井深跟踪仪的使用和维护成本。

作为优选，编码器连接在转轴靠近测量段的端部，编码器的旋转轴通过螺母与转轴的端部连接，编码器的外壳通过钣金件与框架固定，螺母相当于联轴器，将转轴的端部与编码器的旋转轴联接在一起，编码器的旋转轴随着转轴同步转动，精准地记录转轴旋转的圈数。

作为优选，编码器通过信号线与随钻伽马测井系统相连，将记录的转动圈数传送至随钻伽马测井系统，便于钻井工程师了解钻井实时深度处的岩层的伽马值，进而判断井下钻进的情况。

作为优选，引导绳的一端与线盘相连，另一端连接在游动滑车上，游动滑车与钻杆相连，利用游动滑车的滑轮组结构，有利于降低对引导绳的冲击载荷，便于线盘带动转轴更加平稳地转动，减小编码器的测量误差，使得对井深的测量更加精准，有助于提高钻井的钻遇率。

作为优选，线盘包括内环和外环，内环和外环之间通过肋条连接，多根肋条均匀分布，内环固定安装在转轴上，外环与引导绳相连，线盘采用辐条式结构，有助于降低线盘的重量，减小转轴转动的阻力，同时，减轻了整个井深跟踪仪的重量，降低对原有钻机稳定性的影响。

作为优选，外环的端面上设置有边沿，防止引导绳在线盘上卷绕时，发生脱卷的情况，提升井深跟踪仪的使用可靠性。

作为优选，吊绳与引导绳均为钢丝绳，钢丝绳一方面便于获取，另一方面钢丝绳在受到载荷时的伸长量是可以预测的，在测量井深时，有助于提高测量的精准度。

本发明提供的井深伽马测深跟踪仪使用时，引导绳随着钻杆的钻进向井下运动，在引导绳的牵引下，线盘和转轴同步转动。转轴在转动的过程中，不断地收卷吊绳，配重块随着吊绳的收卷向上运动。编码器记录转轴的转动圈数，便于随钻伽马测井系统计算钻杆下降的距离。

本发明提供的井深伽马测深跟踪仪与现有技术相比，具有如下实质性特点和进步：

1、该井深伽马测深跟踪仪固定安装在钻机的支架上，将钻杆的直线运动通过线盘和转轴转化成旋转运动，利用编码器记录转轴的转动圈数来测量井深，解决了一些钻机难以加装伽马井深传感器来测量井深的问题，减少了人工记录的工作量，提高了钻井的效率；

2、该井深伽马测深跟踪仪设置配重块，使得引导绳在被钻杆牵引的过程中，保持一定的张力，防止转轴空转，提高了测量井深的精准度。

附图说明

图1是本发明实施例中井深伽马测深跟踪仪的示意图。

附图标记：框架1、轴承座2、转轴3、编码器4、线盘5、配重块6、吊绳7、引导绳8、钻机支架9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1所示的一种井深伽马测深跟踪仪，用于在井外实时测量井深，配合即时测量到的地层伽马值，反映地下钻井的情况。该测深跟踪仪将钻杆的直线运动通过线盘和转轴转化成旋转运动。利用编码器记录转轴的转动圈数来测量井深，解决了一些钻机难以加装伽马井深传感器来测量井深的问题，减少了人工记录的工作量，提高了钻井的效率。

如图1所示的一种井深伽马测深跟踪仪，固定安装在钻机支架9上。该井深伽马测深跟踪仪包括框架1、转轴3、线盘5、配重块6和编码器4。框架1固定安装在钻机支架9上，为井深伽马测深跟踪仪提供支撑。其中，框架1可选用多根矩形管焊接而成。框架1与钻机支架9可选用螺栓连接，也可选用焊接的方式连接。

转轴3通过轴承座2固定安装在框架1上。转轴3具有主动段和测量段。测量段上设置有吊绳7。吊绳7的一端与转轴3相连，另一端连接配重块6。吊绳7随转轴3的转动，能够卷绕在转轴3的外圆周上。配重块6可以定制加工，也可以选用钻井现场被废弃的钢管。

线盘5固定安装在转轴3的主动段。线盘5上设置有引导绳8。引导绳8的一端与线盘5相连，另一端与钻杆相连，形成钻杆向井下运动通过线盘5带动转轴3转动。配重块6用于使得引导绳8在被钻杆牵引的过程中，保持一定的张力，防止转轴空转，提高了测量井深的精准度。

编码器4固定安装在转轴3的端部，用于记录转轴3的转动圈数。减少了人工记录测深的工作量，同时避免了因人为因素导致的测量偏差。

优选地，轴承座2为带座轴承。两个带座轴承分别安装在转轴3的两端。主动段和测量段位于两个带座轴承之间。带座轴承具有突出的调心性和密封性能，能够在恶劣的环境下保持良好的工作性能，适用于钻井作业的现场环境，同时，带座轴承安装和维护方便，降低了该井深跟踪仪的使用和维护成本。根据实际使用需求，带座轴承可优选为型号为UCP308带座轴承。

优选地，编码器4连接在转轴3靠近测量段的端部。编码器4的旋转轴通过螺母与转轴3的端部连接。编码器4的外壳通过钣金件与框架1固定。其中，螺母相当于联轴器，将转轴3的端部与编码器4的旋转轴联接在一起。编码器4的旋转轴随着转轴3同步转动，精准地记录转轴3旋转的圈数。

优选地，编码器4通过信号线与随钻伽马测井系统相连，将记录的转动圈数传送至随钻伽马测井系统。便于钻井工程师了解钻井实时深度处的岩层的伽马值，进而判断井下钻进的情况。编码器可优选型号为SM39A的转动码盘，其供电电压为12V。

优选地，引导绳8的一端与线盘5相连，另一端连接在游动滑车上。游动滑车与钻杆相连。利用游动滑车的滑轮组结构，有利于降低钻井过程中对引导绳8的冲击载荷，便于线盘5带动转轴3更加平稳地转动，减小编码器4的测量误差，使得对井深的测量更加精准，有助于提高钻井的钻遇率。游动滑车与钻杆可通过吊耳连接，便于安装和拆卸。

优选地，如图1所示，线盘5包括内环和外环。内环和外环之间通过肋条连接，多根肋条均匀分布。内环固定安装在转轴3上。外环与引导绳8相连。线盘5采用辐条式结构，有助于降低线盘5的重量，减小转轴3转动的阻力。同时，减轻了整个井深跟踪仪的重量，降低对原有钻机稳定性的影响。

优选地，外环的端面上设置有边沿，防止引导绳在线盘上卷绕时，发生脱卷的情况，提升井深跟踪仪的使用可靠性。

优选地，吊绳7与引导绳8均为钢丝绳。钢丝绳一方面便于获取，另一方面钢丝绳在受到载荷时的伸长量是可以预测的，在测量井深时，有助于提高测量的精准度。

本实施例中提供的井深伽马测深跟踪仪使用时，引导绳随着钻杆的钻进向井下运动，在引导绳的牵引下，线盘和转轴同步转动。转轴在转动的过程中，不断地收卷吊绳，配重块随着吊绳的收卷向上运动。编码器记录转轴的转动圈数，便于随钻伽马测井系统计算钻杆下降的距离。

其中，转轴在测量段的卷绕直径优选为50mm。线盘的卷绕直径优选为600mm。如此设置，在框架安装高度有限时，有利于缩短吊绳的长度，便于配重块的安装。

测量井深时，由于钻杆的长度都是9-11米，可以通过累加加装的钻杆根数，来大致推测井深。该井深伽马测深跟踪仪的测深原理可以理解为，不断地测量每一根加装的钻杆的长度并累加得到累加值。同时可以实时测得钻杆某一位置距离钻杆底端的长度得到实时值。随钻伽马测井系统将累加值与实时值相加，即可得到实时井深。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种井深伽马测深跟踪仪，固定安装在钻机的支架上，其特征在于包括：框架、转轴、线盘、配重块和编码器，所述框架固定安装在钻机的支架上，为井深伽马测深跟踪仪提供支撑；

所述转轴通过轴承座固定安装在框架上，转轴具有主动段和测量段，测量段上设置有吊绳，吊绳的一端与转轴相连，另一端连接配重块，吊绳随转轴的转动，卷绕在转轴的外圆周上；

所述线盘固定安装在转轴的主动段，线盘上设置有引导绳，引导绳的一端与线盘相连，另一端与钻杆相连，形成钻杆向井下运动通过线盘带动转轴转动；

所述编码器固定安装在转轴的端部，记录转轴的转动圈数。

2.根据权利要求1所述的井深伽马测深跟踪仪，其特征在于，所述轴承座为带座轴承，两个带座轴承分别安装在转轴的两端，主动段和测量段位于两个带座轴承之间。

3.根据权利要求1所述的井深伽马测深跟踪仪，其特征在于，所述编码器连接在转轴靠近测量段的端部，编码器的旋转轴通过螺母与转轴的端部连接，编码器的外壳通过钣金件与框架固定。

4.根据权利要求1所述的井深伽马测深跟踪仪，其特征在于，所述编码器通过信号线与随钻伽马测井系统相连，将记录的转动圈数传送至随钻伽马测井系统。

5.根据权利要求1所述的井深伽马测深跟踪仪，其特征在于，所述引导绳的一端与线盘相连，另一端连接在游动滑车上，游动滑车与钻杆相连。

6.根据权利要求1所述的井深伽马测深跟踪仪，其特征在于，所述线盘包括内环和外环，内环和外环之间通过肋条连接，多根肋条均匀分布，内环固定安装在转轴上，外环与引导绳相连。

7.根据权利要求6所述的井深伽马测深跟踪仪，其特征在于，所述外环的端面上设置有边沿。

8.根据权利要求1所述的井深伽马测深跟踪仪，其特征在于，所述吊绳与引导绳均为钢丝绳。

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