CN202381081U - 机械式直井随钻测斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械式直井随钻测斜仪，包括内设置有复位机构和阻尼结构的下密封管、与所述的下密封管密封地上下连接且内设置有测斜机构的上密封管和密封地螺接在上密封管端部的上压帽，所述的上压帽上部螺纹连接有脉冲发生机构，其中所述的测斜机构包括测斜环组和摆锤体，所述的测斜环组的测斜环的下表面形成有与该测斜环所对应的倾斜角相对应的锥度。本实用新型的机械式直井随钻测斜仪就是一种简单的机械工具，没有复杂的电子电路，可用来快速地测量较小的井斜值，测斜过程可在钻进中的任何时刻进行，测斜数据通过泥浆脉冲传递到地面，不需要电缆连接，测量精度不受温度压力影响，可直接在地面脉冲记录仪上读出。

Description

机械式直井随钻测斜仪

技术领域

本实用新型属于一种用于直井及定向井、水平井的直井段，特别适用于深井、超深井、高温、高压井等特殊高难度直井。对需要测量井斜的地层，可以实时检测井斜的测斜仪工具。 

背景技术

随着石油勘探开发的不断深入，地层结构越来越复杂，深井、超深井和高温、高压井等特殊复杂井越来越多，对井身质量的要求越来越高，这些特殊井的井斜测量面临很大的挑战，直井的井斜测量和控制越来越重要。 

中国专利专利公开号为CN 86207607U公开了一种自调机械式随钻测斜仪，其利用偏心摆机构测量井斜，包括内摆、外摆和重力偏心机构；用不同导程的双螺旋机构实现行程的变化。 

但是，虽然可以实现测斜范围自动调节，但其测斜机构结构非常复杂，加工困难，不易实现。且目前的直井测斜还存在着测量费用高，工具尚不满足高温高压条件工作要求，工作压力损失大，成本高等实际问题，有必要研制一种专用直井随钻测斜装置，并具有成本低，可实现快速随钻测斜，可靠性好，操作方便，耐温耐压高等特点，以满足直井测斜的需要，从而达到降低钻井成本的目的。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种在直井中专用的机械式随钻测斜仪工具。 

一种机械式直井随钻测斜仪，包括内设置有复位机构和阻尼结构的下密封管、与所述的下密封管密封地上下连接且内设置有测斜机构的上密封管和密封地螺接在上密封管端部的上压帽，所述的上压帽上部螺纹连接有脉冲发生机构，其中所述的测斜机构包括测斜环组和摆锤体，所述的测斜环组的测斜环的下表面形成有与该测斜环所对应的倾斜角相对应的锥度。 

优选地，阻尼总成设置在测斜环组的下部，阻尼总成包括固定设置在上密封管下端部的阻尼座，所述的阻尼座上设置有贯通其上下的两个通孔，在所述通孔内分别固定嵌设有内设阻尼孔的连接件和内设有单向阀的连接件。 

优选地，所述的上压帽两侧设计有两个注油孔。 

优选地，所述的复位机构包括与下密封管内壁密封地接触的活塞和弹簧。 

本实用新型的测试仪具有以下优点： 

1、工具成本低，经设计简化，其成本较单点测斜仪成本大幅度下降； 

2、可实现随钻测量，实时监测井斜，解决了目前直井专用测斜仪不能实时测斜的问题。 

3、性能可靠稳定，使用安全。全部为机械结构，不存在温漂等问题。 

4、适应性强，耐温耐压高，可在高温井和深井中使用。除密封件外全 部为金属零件，无传感器等受温度压力影响部件，耐温可达200℃，耐压100MPa以上。 

5.操作简单，测量迅速，使用方便。测斜可在接单根或钻井过程中任意井深进行，测量操作简单，整个测斜过程不超过3分钟，测量结果即时显示；井下仪器为纯机械结构，没有复杂的电子电路，不需要电源；仪器加装在近钻头的钻铤短节中，连接操作非常方便。 

附图说明

附图1是本实用新型结构简图。 

附图2是本实用新型直井随钻测斜仪钻井过程的示意图。 

附图3是本实用新型直井随钻测斜仪复位过程的示意图。 

附图4是本实用新型直井随钻测斜仪测斜过程的示意图。 

附图5是摆锤体示意图。 

附图6是阻尼总成示意图。 

图中：1-脉冲头；2-脉冲环组；3-堵头；4-活动杆；5-上压帽；6-油堵；7-摆锤体；8-上密封管；9-测斜环组；10-摆锤座；11-阻尼总成；12-下密封管；13-活塞；14-弹簧；15-弹簧座；16-摆锤套；17-锥形套；18-平衡轴；19-挡圈；20-弹簧；21-摆锤杆；22-摆锤；23-阻尼座；24-阻尼孔；25-单向阀； 

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的结构作进一步的说 明： 

如图1-5所示，本实用新型的机械式直井随钻测斜仪整体呈管状结构，其主体包括下密封管12、与所述的下密封管同轴设置密封地上下连接的上密封管8和密封地螺接在上密封管端部的上压帽5，所述的上密封管内设置有测斜机构、所述的下螺纹管内设置有阻尼结构和复位机构，所述的上压帽上部螺纹连接有脉冲发生机构。其中，在所述的上压帽两侧设计有两个注油孔，注油孔的位置解决了灌满油难，排气难的问题。 

所述的脉冲发生机构包括脉冲环组2和脉冲头1，脉冲环组2由10个脉冲环及下端扶正套组成，脉冲环组2与上压帽5螺纹连接，下端扶正套引导结构设计，增大了泥浆的排出量，减小内部环空压力；脉冲头1是一个固装在活动杆4上端的蘑菇状结构，所述的活动杆4可上下滑动并保证密封地穿过上压帽5，活动杆4设计了较小的外径且表面做特殊硬化处理，极大减轻了工具上部的重量，不需要很大的排量就可以推动活动杆的下移。 

测斜环组9置于上密封管8内，测斜环组9由设计有上平面结构的摆锤体7、10个测斜环及一个摆锤座10构成，摆锤体可任意方向摆动地铰接在活动杆4下方并一直处于垂直状态，优选地该连接结构采用由摆锤16套、锥形套17、平衡轴18、挡圈19和弹簧20所构成的弹簧吊支架结构，以尽量减小位移应力提高测试精准度。其中10个测斜环精确计算了每个测斜环的尺寸，以保证测斜精度，10个测斜环直径不同而高度相同，一起组成同心阶梯状环体；每个测斜环都设计有与该处所的倾斜角度匹配的锥 度，即，如果该测斜环所设计角度为10°时，那么摆锤杆21带动摆锤体也会发生10°的倾斜，将测斜环的锥度设计为10°，这样能保证与摆锤体的上平面与测斜环的锥面良好的钩挂效果。 

在测斜环组9下端设置有阻尼总成11，阻尼总成11包括固定设置在上密封管下端部的阻尼座23，所述的阻尼座上设置有贯通其上下的两个通孔，在所述通孔内分别固定嵌设有内设阻尼孔24的连接件和内设有单向阀25的连接件，其中利用内设有小孔阻尼24及单向阀25的连接件结构可以方便调换，实现了对测斜活动体上下运动活动速度的控制。在上压帽5、测斜环组9内部以及阻尼总成11形成的上密闭腔a，阻尼总成11到活塞13之间形成的下密闭腔b内充满了液压油，当活动杆4向下移动进入上密闭腔a时，将会引起上密闭腔a的容积变小，这时上密闭腔a内的液压油将通过阻尼孔流向下密闭腔b，下密闭腔b的液压油将推动活塞13向下移动。当活动杆4向上移动从上密闭腔a出来时，上密闭腔a容积变大，下密闭腔b的压力大于上密闭腔a的压力，这时单向阀打开，液压油从下密闭腔b快速流向上密闭腔a，活塞13在弹簧14的作用下向上移动。即阻尼总成的两个方向的不同阻尼效果用来控制活动杆4的运动速度，以保证脉冲信号的清晰，易于接收和分辨。同时，在仪器的测斜机构在腔室a内，这些机构的零件全部与外部隔开，并充分润滑，保证各个部件的正常工作，提高了测斜的灵敏度及工作可靠性。 

复位机构置于下密封管12内，复位机构包括与下密封管内壁密封地接触的活塞13和弹簧14，活塞13能沿着下密封管12上下移动且在其下 侧装有复位弹簧14，所述的弹簧设计的非标准细长复位弹簧，并确定了弹簧弹力，即保证弹力小于脉冲头所受泥浆冲力，又要克服刮泥环、密封件的摩阻，且压缩、复位过程中弹簧受力变化小，保证脉冲头上行、下行过程的平稳性。对应地在下密封管12上螺纹连接弹簧座15以给弹簧提供下端支持。 

直井随钻测斜仪的工作原理：当正常钻井时，循环泥浆推动脉冲头下行至钻井位置，使摆锤被摆锤座限位。当进行测斜时，停止循环泥浆，复位弹簧压缩下密闭腔中得油使活动杆带动摆锤上移，当摆锤处于垂直状态时，则摆锤可以通过所有的测斜环，当工具处于倾斜状态时，摆锤就会钩住某一个对应的测斜环后停止不动，脉冲头也就停留在脉冲环中间。当需要测量井斜时，开泵循环泥浆并迅速达到测斜排量，泥浆冲击脉冲头下行并通过下面的几个脉冲环，由于流通面积的变化，将在泥浆中产生间断的脉冲信号并传递到地面，并由脉冲记录仪记录下来，根据脉冲数量判断井斜值。 

本实用新型的机械式直井随钻测斜仪就是一种简单的机械工具，没有复杂的电子电路，可用来快速地测量较小的井斜值，测斜过程可在钻进中的任何时刻进行，测斜数据通过泥浆脉冲传递到地面，不需要电缆连接，测量精度不受温度压力影响，可直接在地面脉冲记录仪上读出。 

Claims (4)

1.一种机械式直井随钻测斜仪，其特征在于：包括内设置有复位机构和阻尼结构的下密封管、与所述的下密封管密封地上下连接且内设置有测斜机构的上密封管和密封地螺接在上密封管端部的上压帽，所述的上压帽上部螺纹连接有脉冲发生机构，其中所述的测斜机构包括测斜环组和摆锤体，所述的测斜环组的测斜环的下表面形成有与该测斜环所对应的倾斜角相对应的锥度。

2.如权利要求1所述的机械式直井随钻测斜仪，其特征在于：阻尼总成设置在测斜环组的下部，阻尼总成包括固定设置在上密封管下端部的阻尼座，所述的阻尼座上设置有贯通其上下的两个通孔，在所述通孔内分别固定嵌设有内设阻尼孔的连接件和内设有单向阀的连接件。

3.如权利要求1或2所述的机械式直井随钻测斜仪，其特征在于：所述的上压帽两侧设计有两个注油孔。

4.如权利要求1或2所述的机械式直井随钻测斜仪，其特征在于：所述的复位机构包括与下密封管内壁密封地接触的活塞和弹簧。 

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