CN116066070A - 钻井参数测量短节及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种钻井参数测量短节及其测量方法，该钻井参数测量短节包括短节本体，短节本体内设置有过流通道，短节本体的侧壁上设有与过流通道相连通的安装通孔，安装通孔处且靠近短节本体的外壁一侧设置对安装通孔进行封堵的端盖，安装通孔内能滑动地设置有安装块，安装块内设置有检测短节本体动作数据的传感器，安装块上设有由远离短节本体的轴线至靠近短节本体的轴线方向逐渐向下倾斜的坡面，坡面位于过流通道内，流经过流通道的钻井液冲击坡面，以推动安装块向远离短节本体的轴线方向移动并与端盖的内壁相抵。本发明解决了测量短节上的端盖以及固定端盖的螺钉易受损，而导致端盖难以拆卸的技术问题。

Description

钻井参数测量短节及其测量方法

技术领域

本发明涉及钻井工程技术领域，进一步的，涉及一种钻井参数测量短节及其测量方法，尤其涉及一种耐高压钻井参数测量短节及其测量方法。

背景技术

钻头钻井的过程中，需要将井下参数实时传输到地面设备中，同时配合地面钻井参数以对复杂情况和钻井事故进行实时、精确的预测，降低发生事故的频度，节约钻进时间和资金。

目前，采用如图1、图2所示的测量短节来测量井下参数，其包括短节本体1’，短节本体1’内且沿其轴向开设有喷孔2’，短节本体1’的外柱面上开设有沿短节本体1’的圆周分布的多个沉孔3’，各沉孔3’的孔底内分别固设有轴向振动传感器10’、径向振动传感器11’、轴向应变传感器12’、径向应变传感器13’、转速传感器7’和弯矩传感器9’，每个沉孔3’内均设置有电池8’和无线信号发射短节6’，电池8’与无线信号发射短节6’连接，无线信号发射短节6’与对应的传感器连接，各沉孔3’的顶端口设置有端盖5’，端盖5’经锁紧螺钉4’固定于沉孔3’内。

在工作过程中，将钻杆连接在喷孔2’的顶端口处，将钻头连接在喷孔2’的底端口处，利用钻塔向井中下入钻头，随后向钻杆的内腔中通入钻井液，钻井液顺次穿过钻杆的内腔和短节本体1’的喷孔2’，最后到达钻头处，钻头钻削地层，所产生的返排液沿着井壁与短节本体1’的外壁所形成的环空区域向地面方向流动。在钻孔过程中，轴向振动传感器10’、径向振动传感器11’、轴向应变传感器12’、径向应变传感器13’、转速传感器7’和弯矩传感器9’分别采集短节本体1’的轴向振动数据、径向振动数据、轴向变形数据、径向变形数据、转速和弯矩，并分别经信号线传递至各自对应的无线信号发射短节6’中，无线信号发射短节6’将采集的数据通过电磁波的方式发送至地面无线信号接收短节中，此时地面上的工作人员根据实时反馈的数据，即可实现钻具扭振风险的监测、井壁坍塌分析、气侵漏失风险的预警、卡钻风险等情况的预警，并且建立钻井风险知识库与钻井优化参数样本。

然而，上述测量短节虽然能够测量井下参数，但是仍然存在以下技术缺陷：

一、沿着井壁与短节本体1’之间环空区域向上流动的返排液的高压相当高，从而造成端盖5’受到如图1中箭头所示方向的压力，导致端盖5’凹陷变形，进而导致很难将端盖5’拆卸下来，以对沉孔3’内的传感器、电池8’和/或无线信号发射短节6’进行维修。

二、固定端盖5’的锁紧螺钉4’暴露于井壁与短节本体1’之间环空区域，返排液流经端盖5’表面时会对锁紧螺钉4’的螺帽进行冲蚀，造成工人要拆卸端盖5’时，由于锁紧螺钉4’内冲蚀而缺失受力点，导致检修人员很难将端盖5’从短节本体1’上取下，进而降低了对沉孔3’内的传感器、电池8’或无线信号发射短节6’的维修效率。

针对相关技术中测量短节上的端盖以及固定端盖的螺钉易受损，而导致端盖难以拆卸的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种钻井参数测量短节及其测量方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻井参数测量短节及其测量方法，能够防止端盖凹陷变形以及固定端盖的螺钉被环空区域中的返排液冲蚀磨损，保证高压钻井参数测量的准确性。

本发明的目的可采用下列方案来实现：

本发明提供了一种钻井参数测量短节，其顶部和底部分别与钻杆和钻头连接，所述钻井参数测量短节包括短节本体，所述短节本体内设置有沿竖向贯穿所述短节本体的过流通道，所述短节本体的侧壁上设有与所述过流通道相连通的至少一个安装通孔，所述安装通孔处且靠近所述短节本体的外壁一侧设置对所述安装通孔进行封堵的端盖，所述安装通孔内能滑动地设置有安装块，所述安装块内设置有检测所述短节本体动作数据的传感器，所述安装块上设有由远离所述短节本体的轴线至靠近所述短节本体的轴线方向逐渐向下倾斜的坡面，所述坡面位于所述过流通道内，流经所述过流通道的钻井液冲击所述坡面，以推动所述安装块向远离所述短节本体的轴线方向移动并与所述端盖的内壁相抵。

本发明的一较佳实施例中，所述安装通孔的数量为多个，各所述安装通孔沿所述短节本体的周向间隔分布，各所述安装通孔均与所述过流通道相贯通，且各所述安装通孔的轴线方向与所述短节本体的轴线方向相垂直。

本发明的一较佳实施例中，所述安装块上远离所述短节本体的轴线的第一端开设有安装盲孔，所述传感器设置于所述安装盲孔内，所述过流通道内没有钻井液流过状态，所述安装块的第一端位于所述安装通孔内且与所述端盖的内壁之间具有间隙；

所述坡面位于所述安装块上靠近所述短节本体的轴线的第二端，所述过流通道内没有钻井液流过状态，所述安装块的第二端位于所述过流通道内。

本发明的一较佳实施例中，所述过流通道内设置有第二固定板，所述第二固定板上开设有贯穿所述第二固定板的过水孔，所述安装块的第二端沿所述安装块的滑动方向开设有导向孔，所述过流通道内且在所述短节本体的轴向上与所述导向孔相对的位置设置有第一固定板，所述第一固定板上设置有导向柱，所述导向柱能滑动地插入至所述导向孔内，所述第二固定板与所述第一固定板之间连接有连接柱；

所述过水孔的数量为多个，各所述过水孔在所述第二固定板上沿所述短节本体的周向间隔排布，在所述短节本体的轴向上，所述过水孔位于所述坡面的上方。

本发明的一较佳实施例中，所述导向柱上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与所述安装块的第二端和所述第一固定板连接。

本发明的一较佳实施例中，所述安装盲孔内设置有电源和无线信号发射装置，所述电源的供电端分别与所述传感器的电源端和所述无线信号发射装置的电源端连接，所述传感器的检测信号输出端与所述无线信号发射装置的检测信号接收端连接；

所述传感器的数量为多个，各所述传感器至少包括轴向振动传感器、径向振动传感器、轴向应变传感器、径向应变传感器、转速传感器和弯矩传感器，各所述传感器分别设置于对应的所述安装块上的所述安装盲孔内。

本发明的一较佳实施例中，所述端盖与所述短节本体的外壁之间连接有固定件，所述短节本体的外壁上设置有对所述固定件进行遮挡的遮挡装置；

所述遮挡装置包括安装板、滑环、挡圈和第二弹簧，所述安装板为环形结构，5所述安装板套设于所述短节本体上并与所述短节本体的外壁连接，所述滑环和所

述挡圈分别能沿所述短节本体的轴线方向滑动地套设于所述短节本体上，所述第二弹簧设置于所述安装板与所述滑环之间，所述挡圈与所述滑环连接，至少所述挡圈的部分位置压住所述端盖的外壁且所述固定件所在位置，以对所述固定件进行遮挡。

0本发明的一较佳实施例中，所述安装板上沿其周向间隔设置有沿所述短节本

体的轴线方向延伸的滑柱，所述滑柱的一端与所述安装板连接，所述滑环上沿其周向开设有与所述滑柱位置相对的滑孔，所述滑柱能滑动地插设于所述滑孔内，所述第二弹簧套设于所述滑柱上，所述第二弹簧的两端分别与所述安装板和所述滑环连接。

5本发明的一较佳实施例中，所述挡圈上且远离所述滑环一侧的内壁上沿所述

挡圈的周向形成有环形的定位槽，所述挡圈压住所述端盖的外壁状态下，所述端盖上所述固定件所在位置位于所述定位槽内且与所述定位槽的内壁相贴合。

本发明提供了一种钻井参数测量方法，其采用上述的钻井参数测量短节对钻

井参数进行测量，所述钻井参数测量方法包括如下步骤：0步骤S1：将所述钻井参数测量短节的顶部和底部分别与钻杆和钻头连接；

步骤S2：向所述钻杆中通入钻井液，钻井液依次通过所述钻杆、所述钻井参数测量短节的内部进入至所述钻头中；

步骤S3：钻井液由所述钻头排出，返排液沿井壁与所述钻井参数测量短节的

外壁之间的环空区域向地面流动；

5在所述步骤S2至所述步骤S3中，钻井液由上向下冲击所述钻井参数测量短

节中安装块的坡面，并推动所述安装块向远离所述钻井参数测量短节的轴线方向移动并与端盖的内壁相抵，传感器检测所述钻井参数测量短节动作数据；

在步骤S2至步骤S3中，所述传感器将检测信号传输至无线信号发射装置，所述无线信号发射装置将检测信号传输至地面的无线信号接收装置中，以使地面的工作人员实时获得钻井参数；

步骤S4：结束钻井作业，并将所述钻井参数测量短节由井内取出。

由上所述，本发明的钻井参数测量短节及其测量方法的特点及优点是：在短节本体的侧壁上设有与其内部的过流通道相连通的安装通孔，安装通孔处且靠近短节本体的外壁一侧设置端盖，通过端盖对安装通孔进行封堵，安装通孔内能滑动地设置有安装块，安装块内设置有传感器，通过传感器可对钻井作业过程中短节本体的动作数据进行检测，由于在安装块上设有坡面，且坡面位于过流通道内，当钻井液流经过流通道时，钻井液对坡面进行冲击，使得安装块不仅在短节本体的轴向上受到向下的推力，在短节本体的径向上还受到向远离短节本体的轴线方向的推力，从而可推动安装块向远离短节本体的轴线方向移动并与端盖的内壁相抵，能够抵消井壁与短节本体的外壁之间环空区域中返排液对端盖的部分甚至全部侧压力，进而有效防止端盖受压凹陷变形的情况发生，提高短节本体的耐高压能力，保证测量短节的长期、稳定工作，高压钻井参数测量的准确性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为现有技术中钻井参数测量短节的正视截面图。

图2：为图1中A-A位置的横截面示意图。

图3：为本发明钻井参数测量短节的正视图。

图4：为本发明钻井参数测量短节的正视截面图。

图5：为图4中B-B位置的横截面示意图。

图6：为本发明钻井参数测量短节中挡圈的正视截面图。

图7：为本发明钻井参数测量短节中挡圈的俯视图。

图8：为本发明钻井参数测量短节的工作状态图。

背景技术中的附图标号为：

1’、短节本体；                 2’、喷孔；

3’、沉孔；                     4’、锁紧螺钉；

5’、端盖；                     6’、无线信号发射短节；

7’、转速传感器；               8’、电池；

9’、弯矩传感器；               10’、轴向振动传感器；

11’、径向振动传感器；          12’、轴向应变传感器；

13’、径向应变传感器。

本发明中的附图标号为：

1、短节本体；                  2、过流通道；

3、安装通孔；                  4、固定件；

5、端盖；                      6、安装块；

7、导向孔；                    8、坡面；

9、安装盲孔；                  10、轴向振动传感器；

11、径向振动传感器；           12、轴向应变传感器；

13、径向应变传感器；           14、转速传感器；

15、弯矩传感器；               16、电源；

17、无线信号发射装置；         18、第二固定板；

19、连接柱；                   20、第一固定板；

21、导向柱；                   22、第一弹簧；

23、过水孔；                   24、遮挡装置；

2401、安装板；                 2402、滑环；

2403、挡圈；                   2404、滑柱；

2405、第二弹簧；               2406、定位槽；

25、第一内螺纹；               26、第一外螺纹。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明中所述的上、下、顶、底等具有指示方向性的词语，均以附图4中的上、下、顶、底等方向为准，在此一并说明。

实施方式一

如图3至图5所示，本发明提供了一种钻井参数测量短节，其顶部与钻杆的底部连接，其底部与钻头连接，本发明的钻井参数测量短节随钻杆下入至井内预设位置。该钻井参数测量短节包括短节本体1，短节本体1为竖向设置的、两端开口的筒状结构，短节本体1内设置有沿竖向贯穿短节本体1的过流通道2，过流通道2与钻杆的内腔相连通，以使由钻杆注入的钻井液能够流入至短节本体1的过流通道2中，短节本体1的侧壁上开设有与过流通道2相连通的至少一个安装通孔3，安装通孔3处且靠近短节本体1的外壁一侧设置对安装通孔3进行封堵的端盖5，安装通孔3内能滑动地设置有安装块6，安装块6内设置有检测短节本体1动作数据的传感器，安装块6上设有由远离短节本体1的轴线至靠近短节本体1的轴线方向逐渐向下倾斜的坡面8，坡面8伸出安装通孔3且位于过流通道2内，坡面8面对钻井液的流向设置，使得流经过流通道2的钻井液能够冲击坡面8，以推动安装块6向远离短节本体1的轴线方向移动并与端盖5的内壁相抵。

本发明在短节本体1的侧壁上设有与其内部的过流通道2相连通的安装通孔3，安装通孔3处且靠近短节本体1的外壁一侧固定设置端盖5，通过端盖5可对安装通孔3的开口进行封堵，安装通孔3内能滑动地设置有安装块6，安装块6内设置有传感器，通过传感器可对钻井作业过程中短节本体1的动作数据进行检测，由于在安装块6上设有坡面8，且坡面8位于过流通道2内，当钻井液流经过流通道2时，钻井液对坡面8进行冲击，使得安装块6不仅在短节本体1的轴向上受到向下的推力，在短节本体1的径向上还受到向远离短节本体1的轴线方向的推力，从而可推动安装块6向远离短节本体1的轴线方向移动并与端盖5的内壁相抵，能够抵消井壁与短节本体1的外壁之间环空区域中返排液(进入环空区域内的钻井液由环空区域向地面反流的液体)对端盖5的部分甚至全部侧压力，进而有效防止端盖5受压凹陷变形的情况发生，提高短节本体1的耐高压能力，保证测量短节的长期、稳定工作，高压钻井参数测量的准确性。

本发明的一个可选实施例中，如图4、图5所示，安装通孔3的数量为多个，各安装通孔3沿短节本体1的周向间隔且均匀分布，各安装通孔3均与过流通道2相贯通，且各安装通孔3的轴线方向与短节本体1的轴线方向相垂直。

进一步的，如图4、图5所示，安装块6上远离短节本体1的轴线的第一端开设有安装盲孔9，传感器设置于安装盲孔9内，安装盲孔9的设置可对传感器起到防护作用。当过流通道2内没有钻井液流过时，安装块6的第一端位于安装通孔3内，且安装块6的第一端与端盖5的内壁之间具有间隙；坡面8位于安装块6上靠近短节本体1的轴线的第二端(短节本体1的第二端与第一端分别位于短节本体1的两相对端)，当过流通道2内没有钻井液流过时，安装块6的第二端伸出安装通孔3且位于过流通道2内。

在本发明的一个可选实施例中，如图4、图5所示，过流通道2内设置有第二固定板18，第二固定板18为水平方向设置的板状结构，第二固定板18的环形外缘与过流通道2的内壁焊接，第二固定板18上开设有贯穿第二固定板18的过水孔23，过水孔23连通第二固定板18两侧的过流通道2，以使钻井液能够穿过第二固定板18在过流通道2内流动。安装块6的第二端沿安装块6的滑动方向开设有导向孔7(盲孔)，过流通道2内且在短节本体1的轴向上与导向孔7相对的位置设置有第一固定板20，第一固定板20上设置有导向柱21，导向柱21能滑动地插入至导向孔7内，第二固定板18与第一固定板20之间连接有连接柱19。通过导向孔7与导向柱21相配合，能够对安装块6的滑动方向进行限位，确保安装块6能够沿短节本体1的径向滑动。通过第二固定板18、第一固定板20和连接柱19相配合，由第一固定板20为导向柱21提供安装位置，以使导向柱21能够设置于过流通道2内。

进一步的，如图4、图5所示，过水孔23的数量为多个，各过水孔23在第二固定板18上沿短节本体1的周向间隔且均匀排布，在短节本体1的轴向上，过水孔23位于坡面8的上方。

进一步的，如图4、图5所示，导向柱21上套设有第一弹簧22，第一弹簧22的一端与安装块6的第二端连接，第一弹簧22的另一端与第一固定板20连接。通过第一弹簧22为安装块6提供恢复力，当过流通道2由有钻井液流过变为没有钻井液流过时，在第一弹簧22恢复力(即：第一弹簧22变形所产生的弹力)的作用下，安装块6可向远离端盖5的方向移动至原位。

在本发明的一个可选实施例中，如图4、图5所示，安装盲孔9内还设置有电源16和无线信号发射装置17，电源16的供电端分别与传感器的电源端和无线信号发射装置17的电源端连接，传感器的检测信号输出端与无线信号发射装置17的检测信号接收端连接。通过电源16分别为传感器和无线信号发射装置17进行供电，传感器将检测信号传输至无线信号发射装置17，无线信号发射装置17将检测信号传输至地面的无线信号接收装置(未示出)中，以使地面的工作人员实时获得钻井参数。其中，无线信号发射装置17和无线信号接收装置均为现有无线传输设备，无线信号发射装置17与无线信号接收装置之间可通过电磁波的方式传输信号。当然，无线信号发射装置17与无线信号接收装置之间也可采用其他方式传输信号，具体方式均为现有手段，在此不做限定。

进一步的，电源16可为但不限于电池。

具体的，如图4、图5所示，传感器的数量为多个，各传感器至少包括轴向振动传感器10、径向振动传感器11、轴向应变传感器12、径向应变传感器13、转速传感器14和弯矩传感器15，各传感器分别设置于对应的安装块6上的安装盲孔9内。轴向振动传感器10、径向振动传感器11、轴向应变传感器12、径向应变传感器13、转速传感器14和弯矩传感器15分别采用短节本体1的轴向振动数据、径向振动数据、轴向变形数据、径向变形数据、转动数据和弯矩数据，以便地面工作人员能够根据实时反馈的检测数据，来实现钻具扭矩风险的监测、井壁坍塌分析、气侵漏失风险的预警、卡钻风险的预警等，并且可根据长期监测的数据建立钻井风险知识库以及形成钻井优化参数样本等。

在本发明的一个可选实施例中，如图4、图5所示，端盖5与短节本体1的外壁之间连接有固定件4，通过固定件4将端盖5可拆卸地设置于安装通孔3的开口处，短节本体1的外壁上设置有遮挡装置24，通过遮挡装置24可对固定件4进行遮挡，避免固定件4与返排液相接触，从而有效防止固定件4内返排液冲蚀，延长固定件4的使用寿命，保证工作人员可顺利对固定件4进行拆卸，以便对传感器、电源16和无线信号发射装置17进行维修或更换。

进一步的，固定件4可为但不限于锁紧螺钉。

进一步的，如图4、图5所示，遮挡装置24包括安装板2401、滑环2402、挡圈2403和第二弹簧2405，安装板2401为圆环形结构，安装板2401套设于短节本体1上并与短节本体1的外壁焊接固定，滑环2402和挡圈2403分别能沿短节本体1的轴线方向滑动地套设于短节本体1上，第二弹簧2405设置于安装板2401与滑环2402之间，挡圈2403与滑环2402焊接，至少挡圈2403的部分位置压住端盖5的外壁且固定件4所在位置，以对固定件4进行遮挡。通过第二弹簧2405的设置便于挡圈2403的移动和复位，当结束钻井作业，可将钻井参数测量短节由井内取出，工作人员按压挡圈2403向靠近安装板2401的方向滑动，以使挡圈2403与端盖5相分离，固定件4露出至外部，此时，工作人员即可拆卸下固定件4并取下端盖5，对传感器、电源16和无线信号发射装置17进行维修或更换。

进一步的，如图4、图5所示，安装板2401上沿其周向间隔且均匀设置有沿短节本体1的轴线方向延伸的滑柱2404，滑柱2404的一端与安装板2401连接，滑环2402上沿其周向开设有与滑柱2404位置相对的滑孔(未示出)，滑柱2404能滑动地插设于滑孔内，多个第二弹簧2405分别套设于对应的滑柱2404上，第二弹簧2405的一端与安装板2401连接，第二弹簧2405的另一端与安滑环2402连接。通过滑柱2404与滑孔相配合，对滑环2402和挡圈2403起到导向作用。

进一步的，如图6、图7所示，挡圈2403上且远离滑环2402一侧的内壁上沿挡圈2403的周向形成有圆环形的定位槽2406，当挡圈2403压住端盖5的外壁时，端盖5上固定件4所在位置位于定位槽2406内且与定位槽2406的内壁相贴合。

进一步的，如图4、图5所示，每个端盖5对应设置至少两个固定件4和遮挡装置24，两个固定件4分别位于端盖5的上部和下部，且两个遮挡装置24对称设置于端盖5的上方和下方，通过两个遮挡装置24分别对两个固定件4进行遮挡。

在本发明的一个可选实施例中，如图3所示，短节本体1的顶部内壁上设置有第一内螺纹25，短节本体1的底部外壁上设置有第一外螺纹26，短节本体1通过第一内螺纹25与钻杆底部的第二外螺纹配合连接，短节本体1通过第一外螺纹26与钻头顶部的第二内螺纹配合连接。

本发明的钻井参数测量短节的特点及优点是：

一、该钻井参数测量短节中，由于在安装块6上设有坡面8，且坡面8位于过流通道2内，当钻井液流经过流通道2时，钻井液对坡面8进行冲击，使得安装块6不仅在短节本体1的轴向上受到向下的推力，在短节本体1的径向上还受到向远离短节本体1的轴线方向的推力，从而可推动安装块6向远离短节本体1的轴线方向移动并与端盖5的内壁相抵，能够抵消井壁与短节本体1的外壁之间环空区域中返排液对端盖5的侧压力，进而有效防止端盖5受压凹陷变形的情况发生，提高短节本体1的耐高压能力，保证测量短节的长期、稳定工作，高压钻井参数测量的准确性。

二、该钻井参数测量短节中，在短节本体1的外壁上设置有遮挡装置24，通过遮挡装置24可固定端盖5的固定件4进行遮挡，避免固定件4与返排液相接触，从而有效防止固定件4内返排液冲蚀，延长固定件4的使用寿命；另外，还可通过推动遮挡装置24移动，使得固定件4显露于外部，工作人员即可顺利对固定件4进行拆卸，方便端盖5的打开，方便对传感器、电源16和无线信号发射装置17进行维修或更换。

三、该钻井参数测量短节具有结构紧凑、耐高压等优点。

实施方式二

如图3至图8所示，本发明提供了一种钻井参数测量方法，其采用上述的钻井参数测量短节对钻井参数进行测量，该钻井参数测量方法包括如下步骤：

步骤S1：将钻井参数测量短节的顶部和底部分别与钻杆和钻头连接；

步骤S2：向钻杆中通入钻井液，钻井液依次通过钻杆、钻井参数测量短节的内部进入至钻头中；

步骤S3：钻井液由钻头排出，返排液沿井壁与钻井参数测量短节的外壁之间的环空区域向地面流动；

在步骤S2至步骤S3中，钻井液由上向下冲击钻井参数测量短节中安装块6的坡面8，并推动安装块6向远离钻井参数测量短节的轴线方向移动并与端盖5的内壁相抵，传感器检测短节本体1动作数据。

进一步的，在步骤S2至步骤S3中，传感器将检测信号传输至无线信号发射装置17，无线信号发射装置17将检测信号传输至地面的无线信号接收装置中，以使地面的工作人员实时获得钻井参数。

进一步的，在步骤S3之后，还包括：

步骤S4：结束钻井作业，并将钻井参数测量短节由井内取出；

步骤S5：按压钻井参数测量短节中的挡圈2403向靠近安装板2401的方向滑动，以使挡圈2403与端盖5相分离，端盖5上的固定件4露出至外部；

步骤S6：拆卸固定件4并取下端盖5，对传感器、电源16和无线信号发射装置17进行维修或更换。

本发明的钻井参数测量方法的具体实现过程为：首先，将钻杆连接在短节本体1顶部的第一内螺纹25上，将钻头连接在短节本体1底部的第一外螺纹26上，利用钻塔将钻头、短节本体1和钻杆下入至井中，启动钻塔上的动力装置，动力装置带动钻杆旋转，钻杆带动短节本体1和钻头同步旋转，钻头钻削地层；在钻井过程中，向钻杆的内腔中注入钻井液，钻井液顺次穿过钻杆的内腔、短节本体1内的过流通道2后到达钻头处，所产生的返排液沿着井壁与短节本体1的外壁之间所形成的环空区域向地面流动。在向过流通道2内注入钻井液的过程中，钻井液冲击各安装块6上的坡面8，在钻井液的冲击作用下，各安装块6在短节本体1的径向上向靠近端盖5的方向滑动，如图8所示，直至各安装块6分别与对应的各端盖5的内壁相抵，同时短节本体1上的轴向振动传感器10、径向振动传感器11、轴向应变传感器12、径向应变传感器13、转速传感器14和弯矩传感器15分别采集短节本体1的轴向振动数据、径向振动数据、轴向变形数据、径向变形数据、转速数据和弯矩数据，并分别经信号线传递给对应的无线信号发射装置17，无线信号发射装置17将采集的数据通过电磁波的方式发送至地面无线信号接收装置，此时地面的工作人员根据实时反馈的数据，即可实现钻具扭振风险的监测、井壁坍塌分析、气侵漏失风险的预警和卡钻风险的预警等，并且建立钻井风险知识库与钻井优化参数样本；在该过程中，由于各个安装块6在钻井液的作用下，其分别与对应的各端盖5的内壁相抵，从而安装块6对端盖5的压力以及返排液对端盖5的侧压力分别作用于端盖5的两侧，因此，能够抵消返排液施加给端盖5的部分甚至全部侧压力，进而避免了端盖5受压变形，因此该测量短节具有极高的耐高压能力，此外，无需采用更高强度的材料做成的短节本体1，从而极大的节省了短节本体的制造成本。

当钻井作业结束后，将短节本体1从井下取出，取出后工作人员按压钻井参数测量短节中的挡圈2403向靠近安装板2401的方向滑动，以使挡圈2403与端盖5相分离，端盖5上的锁紧螺钉露出至外部，此时工作人员可拧出各端盖5内的锁紧螺钉，拆卸掉端盖5，以对安装盲孔9内的传感器、无线信号发射装置17和/或电池进行维修或更换。由于遮挡装置24中的挡圈2403在第二弹簧2405的弹力作用下，挡圈2403的定位槽2406压住端盖5的，以将端盖5上的锁紧螺钉遮挡住，从而有效的避免了流经井壁与短节本体1的外壁之间所形成的环空区域的返排液对锁紧螺钉的螺帽进行冲蚀，进而方便了工作人员拆卸端盖5，极大方便了工作人员对安装盲孔9内的传感器、电池和/或无线信号发射装置17进行维修或更换。

本发明的钻井参数测量方法的特点及优点是：

该钻井参数测量方法能够防止端盖凹陷变形以及固定端盖的固定件4被环空区域中的返排液冲蚀磨损，保证高压钻井参数测量的准确性。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种钻井参数测量短节，其顶部和底部分别与钻杆和钻头连接，其特征在于，所述钻井参数测量短节包括短节本体(1)，所述短节本体(1)内设置有沿竖向贯穿所述短节本体(1)的过流通道(2)，所述短节本体(1)的侧壁上设有与所述过流通道(2)相连通的至少一个安装通孔(3)，所述安装通孔(3)处且靠近所述短节本体(1)的外壁一侧设置对所述安装通孔(3)进行封堵的端盖(5)，所述安装通孔(3)内能滑动地设置有安装块(6)，所述安装块(6)内设置有检测所述短节本体(1)动作数据的传感器，所述安装块(6)上设有由远离所述短节本体(1)的轴线至靠近所述短节本体(1)的轴线方向逐渐向下倾斜的坡面(8)，所述坡面(8)位于所述过流通道(2)内，流经所述过流通道(2)的钻井液冲击所述坡面(8)，以推动所述安装块(6)向远离所述短节本体(1)的轴线方向移动并与所述端盖(5)的内壁相抵。

2.如权利要求1所述的钻井参数测量短节，其特征在于，所述安装通孔(3)的数量为多个，各所述安装通孔(3)沿所述短节本体(1)的周向间隔分布，各所述安装通孔(3)均与所述过流通道(2)相贯通，且各所述安装通孔(3)的轴线方向与所述短节本体(1)的轴线方向相垂直。

3.如权利要求2所述的钻井参数测量短节，其特征在于，所述安装块(6)上远离所述短节本体(1)的轴线的第一端开设有安装盲孔(9)，所述传感器设置于所述安装盲孔(9)内，所述过流通道(2)内没有钻井液流过状态，所述安装块(6)的第一端位于所述安装通孔(3)内且与所述端盖(5)的内壁之间具有间隙；

所述坡面(8)位于所述安装块(6)上靠近所述短节本体(1)的轴线的第二端，所述过流通道(2)内没有钻井液流过状态，所述安装块(6)的第二端位于所述过流通道(2)内。

4.如权利要求3所述的钻井参数测量短节，其特征在于，所述过流通道(2)内设置有第二固定板(18)，所述第二固定板(18)上开设有贯穿所述第二固定板(18)的过水孔(23)，所述安装块(6)的第二端沿所述安装块(6)的滑动方向开设有导向孔(7)，所述过流通道(2)内且在所述短节本体(1)的轴向上与所述导向孔(7)相对的位置设置有第一固定板(20)，所述第一固定板(20)上设置有导向柱(21)，所述导向柱(21)能滑动地插入至所述导向孔(7)内，所述第二固定板(18)与所述第一固定板(20)之间连接有连接柱(19)；

所述过水孔(23)的数量为多个，各所述过水孔(23)在所述第二固定板(18)上沿所述短节本体(1)的周向间隔排布，在所述短节本体(1)的轴向上，所述过水孔(23)位于所述坡面(8)的上方。

5.如权利要求4所述的钻井参数测量短节，其特征在于，所述导向柱(21)上套设有第一弹簧(22)，所述第一弹簧(22)的两端分别与所述安装块(6)的第二端和所述第一固定板(20)连接。

6.如权利要求3所述的钻井参数测量短节，其特征在于，所述安装盲孔(9)内设置有电源(16)和无线信号发射装置(17)，所述电源(16)的供电端分别与所述传感器的电源端和所述无线信号发射装置(17)的电源端连接，所述传感器的检测信号输出端与所述无线信号发射装置(17)的检测信号接收端连接；

所述传感器的数量为多个，各所述传感器至少包括轴向振动传感器(10)、径向振动传感器(11)、轴向应变传感器(12)、径向应变传感器(13)、转速传感器(14)和弯矩传感器(15)，各所述传感器分别设置于对应的所述安装块(6)上的所述安装盲孔(9)内。

7.如权利要求1所述的钻井参数测量短节，其特征在于，所述端盖(5)与所述短节本体(1)的外壁之间连接有固定件(4)，所述短节本体(1)的外壁上设置有对所述固定件(4)进行遮挡的遮挡装置(24)；

所述遮挡装置(24)包括安装板(2401)、滑环(2402)、挡圈(2403)和第二弹簧(2405)，所述安装板(2401)为环形结构，所述安装板(2401)套设于所述短节本体(1)上并与所述短节本体(1)的外壁连接，所述滑环(2402)和所述挡圈(2403)分别能沿所述短节本体(1)的轴线方向滑动地套设于所述短节本体(1)上，所述第二弹簧(2405)设置于所述安装板(2401)与所述滑环(2402)之间，所述挡圈(2403)与所述滑环(2402)连接，至少所述挡圈(2403)的部分位置压住所述端盖(5)的外壁且所述固定件(4)所在位置，以对所述固定件(4)进行遮挡。

8.如权利要求7所述的钻井参数测量短节，其特征在于，所述安装板(2401)上沿其周向间隔设置有沿所述短节本体(1)的轴线方向延伸的滑柱(2404)，所述滑柱(2404)的一端与所述安装板(2401)连接，所述滑环(2402)上沿其周向开设有与所述滑柱(2404)位置相对的滑孔，所述滑柱(2404)能滑动地插设于所述滑孔内，所述第二弹簧(2405)套设于所述滑柱(2404)上，所述第二弹簧(2405)的两端分别与所述安装板(2401)和所述滑环(2402)连接。

9.如权利要求7所述的钻井参数测量短节，其特征在于，所述挡圈(2403)上且远离所述滑环(2402)一侧的内壁上沿所述挡圈(2403)的周向形成有环形的定位槽(2406)，所述挡圈(2403)压住所述端盖(5)的外壁状态下，所述端盖(5)上所述固定件(4)所在位置位于所述定位槽(2406)内且与所述定位槽(2406)的内壁相贴合。

10.一种钻井参数测量方法，其采用权利要求1至9中任一项所述的钻井参数测量短节对钻井参数进行测量，其特征在于，所述钻井参数测量方法包括如下步骤：

步骤S1：将所述钻井参数测量短节的顶部和底部分别与钻杆和钻头连接；

步骤S2：向所述钻杆中通入钻井液，钻井液依次通过所述钻杆、所述钻井参数测量短节的内部进入至所述钻头中；

步骤S3：钻井液由所述钻头排出，返排液沿井壁与所述钻井参数测量短节的外壁之间的环空区域向地面流动；

在所述步骤S2至所述步骤S3中，钻井液由上向下冲击所述钻井参数测量短节中安装块(6)的坡面(8)，并推动所述安装块(6)向远离所述钻井参数测量短节的轴线方向移动并与端盖(5)的内壁相抵，传感器检测所述钻井参数测量短节动作数据；

在步骤S2至步骤S3中，所述传感器将检测信号传输至无线信号发射装置(17)，所述无线信号发射装置(17)将检测信号传输至地面的无线信号接收装置中，以使地面的工作人员实时获得钻井参数；

步骤S4：结束钻井作业，并将所述钻井参数测量短节由井内取出。

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