CN207194883U - 钻杆参数仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻杆参数仪，包括转接头、支撑法兰、盖板、振动传感器、转速传感器、悬重传感器、扭矩传感器、电池、无线模块、天线、地面主机。振动传感器、转速传感器、悬重传感器、扭矩传感器、电池固定在转接头或支撑法兰或盖板上，无线模块与振动传感器、转速传感器、悬重传感器、扭矩传感器连接，无线模块与地面主机间进行信号无线传输。本实用新型的钻杆参数仪结构简单，现场安装和维修方便，通用性强，数据实时无线传输，能预测钻井过程中的异常情况，避免事故发生。

Description

钻杆参数仪

技术领域

本实用新型涉及石油勘探与开采领域的钻具，尤其涉及检测石油钻杆工作参数的测试系统。

背景技术

石油钻探过程中常由于地质因素、工程因素、人为因素造成钻井作业中断，或对钻井设备、人员造成重大伤害。钻井工程的高风险已引起人们的重视。如何预防钻井事故发生，成为石油钻探工作者非常关注的问题。

近年来，人们逐渐将更多高新技术用于钻井技术，实现智能钻井，以减少事故发生，并提高生产效率。钻杆是钻柱的基本组成部分，其主要作用是传递扭矩和输送钻井液，因此，钻杆在石油钻井中占有十分重要的地位。解决了智能钻杆的问题就等于获得了智能钻井信息的反馈通道及电力通道，从根本上解决了智能钻井问题。所以，国内外把智能钻杆研究作为智能钻井研究的关键技术。

现有的智能钻杆技术方案，有的采用有线信号传输方式。将用于有线通讯传输的电缆设置于钻杆孔内。钻杆中电缆的铺设和电缆的连接，以及电缆承受钻杆内高压钻井液的压力或高压气体的腐蚀等问题，都是有线信号传输技术中的难题。

现有技术的智能钻杆，通常在钻杆上安装检测部件。为了安装检测部件，必须对钻杆的结构做出改动。而钻杆为细长状，其加工、装配和维修都极不方便。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点，本实用新型解决的技术问题是提供一种钻杆参数仪，将传统的钻具与现代化的传感器结合起来，能实时采集丼下数据，预测井下情况。所有零件安装在转接头上，不必改造钻杆。且数据采用无线传输方式。

本实用新型的技术方案是：一种钻杆参数仪，其特征在于，包括转接头、支撑法兰、盖板、振动传感器、转速传感器、悬重传感器、扭矩传感器、电池、无线模块、天线、地面主机，转接头两端具有螺纹连接部，支撑法兰与盖板套装并紧固在转接头上，支撑法兰与盖板在转接头轴向相隔一段距离布置，振动传感器、转速传感器、悬重传感器、扭矩传感器、电池固定在转接头或支撑法兰或盖板上，无线模块与振动传感器、转速传感器、悬重传感器、扭矩传感器连接，天线与无线模块连接，电池与无线模块连接，无线模块与地面主机的信号传输为无线传输；

悬重传感器包括电阻应变计，电阻应变计贴在转接头外表面；

扭矩传感器包括测量电桥、仪器用放大器、接口电路，组成测量电桥的应变片贴装在转接头外表面；

转速传感器为陀螺仪传感器；

钻杆参数仪还包括支撑杆、保护罩，多个支撑杆安装在支撑法兰和盖板之间，保护罩为圆筒状薄壁零件，安装于支撑法兰和盖板之间，保护罩位于支撑杆外部；

无线模块包括GPRS无线数据传输系统或卫星信号传输系统。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的钻杆参数仪，零部件安装在转接头外表面，或支撑法兰，或盖板上，支撑法兰和盖板均安装在转接头上，因此所有零部件均安装在转接头外部。相比现有技术中将传感器等零部件安装在细长钻杆上，需改造钻杆结构。本实用新型的钻杆参数仪结构更简单，现场安装和维修更方便，通用性强。

本实用新型的钻杆参数仪，各传感器与无线模块相连接，无线模块采用无线传输方式将信号传给地面主机。与有线传输方式相比，无线传输不需要考虑电缆的布置与保护，避免电缆出现问题时查找故障的麻烦。所以本实用新型的无线数据传输更可靠，维修更方便。

通过钻杆参数仪，可检测出钻具上的扭矩、悬重、转速和振动等参数。能预知钻头磨损情况，可提前采取措施，避免钻头过早地提出，有效提高钻井效率；利用地面测量系统提供的实时信号，及时调整钻井参数，避免共振现象，减少钻柱故障，延长钻柱寿命；根据测量参数的变化，能判断出井眼是否发生变化或井眼不规则，引起操作人员注意，避免卡钻等事故。

本实用新型使用陀螺仪作为转速传感器，陀螺仪具有尺寸小、功耗低、抗冲击和振动性好的优点，能够有效保证测量精度。

综上所述，本实用新型提供一种钻杆参数仪，其结构简单、产品小型化，安装及维修方便，传感器测量精度高，数据实时无线传输，能预测钻井过程中的异常情况，避免事故发生。

附图说明

图1：本实用新型钻杆参数仪立体图；

图2：本实用新型钻杆参数仪俯视图；

图3：本实用新型钻杆参数仪俯视图中的A-A半剖视图；

图4：本实用新型钻杆参数仪俯视图中的B-B剖视图；

图5：本实用新型钻杆参数仪移去保护罩后的主视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

如图1-5所示，转接头1为圆柱形中空结构，其一端具有内螺纹，另一端具有外螺纹，两端分别与钻杆连接。支撑法兰2套装于转接头1外圆表面，支撑法兰2外圆周上设置阶梯通孔，螺栓设置于阶梯通孔内，将支撑法兰2固定于转接头1上。盖板3与支撑法兰2在转接头1轴线方向相隔一段距离，盖板3套装并用螺栓固定于转接头1上。

如图5所示，在支撑法兰2与盖板3之间的一段转接头1外表面，粘贴应变片11，组成测量电桥，当转接头1受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化，电信号经无线模块10传送至地面主机，经程序计算可得出实时扭矩。

同样，转接头1的压力、质量变化转换成应变片11电阻值的变化，应变片11组成的电桥将电阻值的变化输出，由地面主机根据测量的信号计算出转接头1的悬重。

陀螺仪具有尺寸小、功耗低、抗冲击和振动性好的优点，所以本实施例的转速传感器5优选陀螺仪。陀螺仪安装在无线模块10上，无线模块10通过无线模块安装板12安装在支撑法兰2上。陀螺仪可测得转接头1的加速度，地面主机利用转接头1的加速度值通过程序计算得出转接头1的转速。

钻头和地层相互作用时产生振动声波，振动声波沿着钻柱传递到钻柱顶部，通过陀螺仪测得的角度及加速度码值可计算出转接头1的振动值。钻头接触到不同岩性的地层，所产生的振动声波具有不同的特征，地面主机根据振动声波自动判断出地层的岩性。

电池13通过电池安装板14安装在支撑法兰2上。电池13位于与无线模块10对称的另一侧。电池13与无线模块10连接， 为无线模块10供电。复位及电源开关15安装于支撑法兰2上，用于控制电池13的通断电及复位。

天线9安装在盖板3上，并与无线模块10连接，天线9将无线模块10收集的信号与地面主机之间进行无线传输。

支撑杆16两端分别与支撑法兰2和盖板3连接，多个支撑杆16均布在支撑法兰2圆周上，用于加固支撑法兰2和盖板3。

支撑法兰2和盖板3靠近外侧均开有环形槽，保护罩4为圆筒状薄壁金属件，置于盖板3和支撑法兰2之间，卡装在环形槽内，位于支撑杆16外侧，用于保护传感器及其他零部件，避免受到磕碰。

无线模块10将检测到的信号通过天线9传输给地面主机，地面主机将收到的信号，通过预先输入的程序进行计算，并输出，工作人员可在地面主机上读取扭矩、悬重、转速和振动等参数，预测井下工作情况，对异常情况预先采取措施，避免事故发生。

无线模块上的无线传输系统是GPRS无线数据传输系统或卫星信号传输系统。

根据本实施例的教导，本技术领域的技术人员完全可实现其它本实用新型保护范围内的技术方案。

Claims (6)

1.一种钻杆参数仪，其特征在于，包括转接头（1）、支撑法兰（2）、盖板（3）、振动传感器、转速传感器（5）、悬重传感器、扭矩传感器、电池（13）、无线模块（10）、天线（9）、地面主机，所述转接头（1）两端具有螺纹连接部，所述支撑法兰（2）与所述盖板（3）套装并紧固在所述转接头（1）上，所述支撑法兰（2）与所述盖板（3）在所述转接头（1）轴向相隔一段距离布置，所述振动传感器、所述转速传感器（5）、所述悬重传感器、所述扭矩传感器、所述电池（13）固定在所述转接头（1）或所述支撑法兰（2）或所述盖板（3）上，所述无线模块（10）与所述振动传感器、所述转速传感器（5）、所述悬重传感器、所述扭矩传感器连接，所述天线（9）与所述无线模块（10）连接，所述电池（13）与所述无线模块（10）连接，所述无线模块（10）与所述地面主机的信号传输为无线传输。

2.根据权利要求1所述的钻杆参数仪，其特征在于，所述悬重传感器包括电阻应变计，电阻应变计贴在所述转接头（1）外表面。

3.根据权利要求1所述的钻杆参数仪，其特征在于，所述扭矩传感器包括测量电桥、仪器用放大器、接口电路，组成测量电桥的应变片（11）贴装在所述转接头（1）外表面。

4.根据权利要求1所述的钻杆参数仪，其特征在于，所述转速传感器（5）为陀螺仪传感器。

5.根据权利要求1所述的钻杆参数仪，其特征在于，所述钻杆参数仪还包括支撑杆（16）、保护罩（4），多个所述支撑杆（16）安装在所述支撑法兰（2）和所述盖板（3）之间，所述保护罩（4）为圆筒状薄壁零件，安装于所述支撑法兰（2）和所述盖板（3）之间，所述保护罩（4）位于所述支撑杆（16）外部。

6.根据权利要求1所述的钻杆参数仪，其特征在于，所述无线模块（10）包括GPRS无线数据传输系统或卫星信号传输系统。