CN204782986U - 一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，涉及地质钻探钻孔轨迹测量仪器设备技术领域。包括测斜探管机构，所述测斜探管机构的外管由无磁承压管体组成，所述无磁承压管体一端装有堵头，另一端为弧形盲端，所述无磁承压管体内部设有真空绝热无磁保温机构，真空绝热无磁保温机构内部装有可测试钻孔测斜数据的钻孔测斜仪。本实用新型通过采用钻孔测斜仪安装在真空绝热无磁保温机构内部，通过吸热体吸热，保证了在300度温度下可进行测试，通过无磁承压管体,保证了在40Mpa压力环境下可进行测试，最终实现0-300℃超高温环境、40Mpa压力环境条件下钻孔井斜角、方位角、仪器工具面向角的测量。
Description
技术领域
本发明涉及地质钻探钻孔轨迹测量仪器设备技术领域。
背景技术
国外在石油、天然气、地质勘探钻井方面作了大量工作，据查新资料，表明现有钻孔测斜仪种类很多专利也很多。但现都不能配套用于将要开始或有的地区已经开始的干热岩地层勘探和开发需求。美国AGI公司、欧美大地仪器设备有限公司等生产企业，目前没有适用干热岩地层高达300℃超高温环境的钻孔测斜仪，最高环境温度为250℃。
国内地勘市场现用钻孔测斜仪没有考虑干热岩地层地勘钻孔测斜技术方法，如上海地学仪器研究所、南京格能仪器科技有限公司等生产企业，都没有使用钻孔测斜仪适用干热岩地层钻孔测斜，随着干热岩地层地热开发的进行，这对地勘钻进工艺和钻孔测斜技术提出更高的要求，现有的地勘钻孔测斜技术已不能满足高达300℃超高温环境的钻孔测斜要求。
钻孔测斜技术是我国地质勘查关键技术之一，在我国地质调查和国民经济其他领域有着广泛的应用前景。干热岩地层钻孔测斜仪发展趋势：
1)我国地勘现有钻孔测斜仪不能配套用于将要开始或有的地区已经开始的干热岩地层勘探和开发需求。现用地勘钻孔测斜仪适应的工作环境温度最大也只有150℃。
2)我国地勘市场现用钻孔测斜仪没有考虑干热岩地层地勘钻孔测斜技术方法，现阶段钻孔测斜仪不适用干热岩地层钻孔测斜，因此急需研究仪器适用这种需求。
随着干热岩地层地热开发的进行，这对地勘钻进工艺和钻孔测斜技术提出更高的要求，现有的地勘钻孔测斜技术已不能满足高达300℃超高温环境的钻孔测斜要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，通过采用钻孔测斜仪安装在真空绝热无磁保温机构内部，通过吸热体吸热，保证了在300度温度下可进行测试，通过无磁承压管体,保证了在40Mpa压力环境下可进行测试，最终实现0-300℃超高温环境、40Mpa压力环境条件下钻孔井斜角、方位角、仪器工具面向角的测量。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，包括测斜探管机构，所述测斜探管机构的外管由无磁承压管体组成，所述无磁承压管体一端装有堵头，另一端为弧形盲端，所述无磁承压管体内部设有真空绝热无磁保温机构，真空绝热无磁保温机构内部装有可测试钻孔测斜数据的钻孔测斜仪。
进一步的，所述真空绝热无磁保温机构包括封头、隔热管、瓶体、上吸热体、钻孔测斜仪和下吸热体，所述封头与瓶体开口相适配活动插接，所述上吸热体、测斜仪和下吸热体自上而下依次安装在瓶体内部。
进一步的，所述钻孔测斜仪包括数据采集模块、多路转换开关电路模块、单片机控制模块、数据存储模块、通信接口模块和电源模块，数据采集模块将采集的信号经多路转换开关电路模块传送给单片机控制模块处理，单片机控制模块将处理后的信号传动给数据存储模块，通信接口模块可将单片机控制模块处理后的信号传输到外部电脑或智能数据处理终端设备上，电源模块为整个测斜仪提供电能。
进一步的，所述数据采集模块由加速度传感器测量电路、磁阻传感器测量电路、温度传感器测量电路和电压传感器测量电路组成，分别用于采集钻倾角、方位角、温度和电压，所述电源模块由电源控制器和电池组组成。
进一步的，所述瓶体的材质为无磁1Cr18Ni9Ti不锈钢双壁管。
进一步的，所述真空绝热无磁保温机构上下两端分别连接有用于拆卸安装的上变换接头和下变换接头，且所述测斜探管机构内部设有与其相对应的安装接头。
进一步的，所述堵头一端设有与钻相适配连接的螺纹孔。
进一步的，所述弧形盲端设有吊孔。
进一步的，所述钻孔测斜仪将采集的钻孔测斜数据传送给电脑或智能数据处理终端设备上的后宿数据处理软件进行数据处理。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用新材料和新方法研制新型超真空绝热无磁保温机构，当外部环境温度为300℃时，保温机构内部温升小于60℃。将钻孔测斜仪芯片、电路板以及电池置放其中进行绝热保温。这样钻孔测斜仪的部件以及电池都不易被超高温损坏。通过无磁承压管体,保证了在40Mpa压力环境下可进行测试。保温机构、钻孔测斜仪以及电池均置放其中。测斜时将孔下测斜探管机构与钻杆连接或采用钢丝绳打捞器连接(绳索取心钻进工艺)下孔测斜。保温机构中的钻孔测斜仪采集数据方式设计为存储式，下孔测斜探管机构可按规范分段进行全程测量，其测量数据存储在钻孔测斜仪电路中，测斜探管机构提到地面时，将存储的测斜信号取出采用有线或无线方式送到便携式电脑回放读取钻孔测斜的数据。由于测斜探管机构设置可外接充电和取信号装置，测斜探管提到地面后无须拆卸可避免测斜探管机构在超高温下操作和保持长期稳定工作。
附图说明
图1是本发明测斜探管机构的结构示意图；
图2是本发明真空绝热无磁保温机构的结构示意图；
图3是本发明钻孔测斜仪的原理框图；
其中，1测斜探管机构，2无磁承压管体，3堵头，4隔热管，5上吸热体，6瓶体，7钻孔测斜仪，8下吸热体，9螺纹孔，10吊孔，11上变换接头，12封头，13下变换接头。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明是一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，包括测斜探管机构1，所述测斜探管机构1的外管由无磁承压管体2组成，所述无磁承压管体2一端装有堵头3，另一端为弧形盲端，所述无磁承压管体2内部设有真空绝热无磁保温机构，真空绝热无磁保温机构内部装有可测试钻孔测斜数据的钻孔测斜仪7；所述真空绝热无磁保温机构包括封头12、隔热管4、瓶体6、上吸热体5、钻孔测斜仪7和下吸热体8，所述封头12与瓶体6开口相适配活动插接，所述上吸热体5、测斜仪7和下吸热体8自上而下依次安装在瓶体6内部；所述瓶体6的材质为无磁1Cr18Ni9Ti不锈钢双壁管，通过激光焊接、抽真空、调质热处理、消除内部应力、抛光打磨、环境热试验等措施，研制了新型超真空绝热无磁保温瓶；所述真空绝热无磁保温机构上下两端分别连接有用于拆卸安装的上变换接头11和下变换接头13，且所述测斜探管机构1内部设有与其相对应的安装接头；所述堵头3一端设有与钻相适配连接的螺纹孔9；所述弧形盲端设有吊孔10；所述钻孔测斜仪采用投入方式或探头随钻杆下入测斜，从钻杆内投入，在回次下钻或提钻过程中完成测斜工作。
如图3所示，本发明所述的钻孔测斜仪包括数据采集模块、多路转换开关电路模块、单片机控制模块、数据存储模块、通信接口模块和电源模块，数据采集模块将采集的信号经多路转换开关电路模块传送给单片机控制模块处理，单片机控制模块将处理后的信号传动给数据存储模块，通信接口模块可将单片机控制模块处理后的信号传输到外部电脑或智能数据处理终端设备上，电源模块为整个测斜仪提供电能。所述数据采集模块由加速度传感器测量电路、磁阻传感器测量电路、温度传感器测量电路和电压传感器测量电路组成，分别用于采集钻倾角、方位角、温度和电压，所述电源模块由电源控制器和电池组组成；所述钻孔测斜仪将采集的钻孔测斜数据传送给电脑或智能数据处理终端设备上的后宿数据处理软件进行数据处理；加速度计测倾角，磁阻传感器测方位角，温度传感器测温度，电压传感器测电压，电池组及电源控制器提供电源，单片机为测量控制单元，数据存储器存储信息，通信接口提供数据信息交换，笔记本电脑、打印机提供地面数据处理打印；其中加速度计、磁阻传感器、温度传感器、电压传感器、电池组及电源控制器、单片机、数据存储器、通信接口均安装在真空绝热无磁保温瓶内能承受120度以上工作温度，整个测量处理均在单片机控制下进行。
本发明的的工作原理：采用新材料和新方法研制新型超真空绝热无磁保温机构，当外部环境温度为300℃时，保温机构内部温升小于60℃。将钻孔测斜仪芯片、电路板以及电池置放其中进行绝热保温。这样钻孔测斜仪的部件以及电池都不易被超高温损坏。保温机构、钻孔测斜仪以及电池均置放其中。测斜时将孔下测斜探管机构与钻杆连接或采用钢丝绳打捞器连接(绳索取心钻进工艺)下孔测斜。通过无磁承压管体,保证了在40Mpa压力环境下可进行测试。保温机构中的钻孔测斜仪采集数据方式设计为存储式，下孔测斜探管机构可按规范分段进行全程测量，其测量数据存储在钻孔测斜仪电路中，测斜探管机构提到地面时，将存储的测斜信号取出采用有线或无线方式送到便携式电脑回放读取钻孔测斜的数据。由于测斜探管机构设置可外接充电和取信号装置，测斜探管提到地面后无须拆卸可避免测斜探管机构在超高温下操作和保持长期稳定工作。
本发明是集成多性能创新体，所述的无磁承压管体可抗压40Mp，真空绝热无磁保温瓶隔热300度保证保温瓶内温低于80度，钻孔斜测仪本体机芯抗120度超高温。整个装置的可达到的主要技术指标如下：
1)在XP操作系统环境下开发后宿数据处理软件；
2)外径φ65mm；
3)钻孔顶角测量范围和精度：0—90°，≤±0.2°；
4)钻孔方位角测量范围和精度：0—360°(顶角≤5°)≤5°，(顶角＞5°)≤2°；
5)测量温度范围和精度：0—300℃，±1℃；
6)测量方式回次钻进，下钻过程中送入或投入测斜探管，用钢绳或用打捞器在钻杆内下放及上拉探管进行单、多点测量；
7)记录方式：信息存储读取，移动电脑直接读数；
8)最大抗水压：40MPa；
9)使用孔深：4000m；
10)适用温度：0°至300℃。
Claims (9)
1.一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，包括测斜探管机构(1)，其特征在于：所述测斜探管机构(1)的外管由无磁承压管体(2)组成，所述无磁承压管体(2)一端装有堵头(3)，另一端为弧形盲端，所述无磁承压管体(2)内部设有真空绝热无磁保温机构，真空绝热无磁保温机构内部装有可测试钻孔测斜数据的钻孔测斜仪(7)。
2.根据权利要求1所述的一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，其特征在于：所述真空绝热无磁保温机构包括封头(12)、隔热管(4)、瓶体(6)、上吸热体(5)、钻孔测斜仪(7)和下吸热体(8)，所述封头(12)与瓶体(6)开口相适配活动插接，所述上吸热体(5)、测斜仪(7)和下吸热体(8)自上而下依次安装在瓶体(6)内部。
3.根据权利要求1所述的一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，其特征在于：所述钻孔测斜仪(7)包括数据采集模块、多路转换开关电路模块、单片机控制模块、数据存储模块、通信接口模块和电源模块，数据采集模块将采集的信号经多路转换开关电路模块传送给单片机控制模块处理，单片机控制模块将处理后的信号传动给数据存储模块，通信接口模块可将单片机控制模块处理后的信号传输到外部电脑或智能数据处理终端设备上，电源模块为整个测斜仪提供电能。
4.根据权利要求3所述的一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，其特征在于：所述数据采集模块由加速度传感器测量电路、磁阻传感器测量电路、温度传感器测量电路和电压传感器测量电路组成，分别用于采集钻倾角、方位角、温度和电压，所述电源模块由电源控制器和电池组组成。
5.根据权利要求2所述的一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，其特征在于：所述瓶体(6)的材质为无磁1Cr18Ni9Ti不锈钢双壁管。
6.根据权利要求1或2所述的一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，其特征在于：所述真空绝热无磁保温机构上下两端分别连接有用于拆卸安装的上变换接头(11)和下变换接头(13)，且所述测斜探管机构(1)内部设有与其相对应的安装接头。
7.根据权利要求1所述的一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，其特征在于：所述堵头(3)一端设有与钻相适配连接的螺纹孔(9)。
8.根据权利要求1所述的一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，其特征在于：所述弧形盲端设有吊孔(10)。
9.根据权利要求3所述的一种超高温钻孔轨迹测斜组件装置，其特征在于：所述钻孔测斜仪(7)将采集的钻孔测斜数据传送给电脑或智能数据处理终端设备上的后宿数据处理软件进行数据处理。
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