CN213392125U - 一种随钻压力平衡模块及井下仪器 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种随钻压力平衡模块及井下仪器，该随钻压力平衡模块可拆安装在钻挺外壁，包括设有平衡腔的基体和活塞组件，活塞组件设置在基体内且将平衡腔分成间隔的第一腔体和第二腔体，第二腔体设有连通外界的连通口，基体设有用以将绝缘油引入第一腔体的第一流道。该井下仪器包括钻铤、发射线圈和随钻压力平衡模块，基体可拆安装在所述钻铤外壁，第一腔体与绝缘腔连通，以平衡绝缘腔与外界的压力。本公开涉及石油勘探领域，提供了一种随钻压力平衡模块及井下仪器，该随钻压力平衡模块采用模块式结构，可拆安装在钻铤外壁，无需再在钻铤内加工压力平衡系统，使得钻铤空间可更加有效被利用，同时也可降低加工难度，利于拆装与维修。

Description

一种随钻压力平衡模块及井下仪器

技术领域

本公开涉及但不限于石油勘探领域，更具体地，涉及一种随钻压力平衡模块及井下仪器。

背景技术

随钻高分辨率电成像仪器，作为井下仪器，在工作时需要下入到高温高压的井筒中。其中，发射线圈是该井下仪器重要的功能性部件，为保证发射线圈与钻铤之间绝缘，该发射线圈需安装在该井下仪器的一腔体内且在绝缘油中工作。而为防止井下仪器在高温高压的环境下工作时，外部压力使腔体变形对发射线圈造成破坏，因此需要一套随钻压力平衡模块，以保持腔体与井筒内压力平衡。相关的随钻压力平衡模块是在钻铤上加工出分别连通外界和腔体的平衡腔，并在平衡腔中安装滑动活塞，达到平衡腔体与外界压力的目的，但是该平衡腔加工难度大，而且滑动活塞的拆装与维修都很不方便。

实用新型内容

本公开实施例提供了一种随钻压力平衡模块，可拆安装在钻挺外壁，包括设有平衡腔的基体和活塞组件，所述活塞组件设置在基体内且将所述平衡腔分成间隔的第一腔体和第二腔体，所述第二腔体设有连通外界的连通口，所述基体设有用以将绝缘油引入所述第一腔体的第一流道。

一种可能的设计，所述活塞组件包括固定在所述平衡腔内的活塞杆，以及套设在所述活塞杆上的活塞和弹簧，所述活塞设置为分隔所述第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和/或第二腔体内设有所述弹簧。

一种可能的设计，所述弹簧设置在所述第一腔体内，所述弹簧的一端与所述活塞连接，另一端与所述活塞杆或所述基体连接。

一种可能的设计，所述活塞杆包括相接且直径不同的活塞活动段和弹簧活动段，所述活塞活动段和弹簧活动段相接处形成阶梯面，所述活塞套设在所述活塞活动段上，所述弹簧套设在所述弹簧活动段上。

一种可能的设计，所述基体位于所述第一腔体的一端设有插接槽，所述活塞杆的一端插入所述插接槽内，所述第一流道的一端延伸至所述插接槽的槽壁，所述活塞杆设有连通所述插接槽和第一腔体的第三流道。

一种可能的设计，所述第一流道设置有注油口，所述注油口设有封堵其的螺塞。

一种可能的设计，所述基体包括分体的端盖和主体，所述主体设有空腔且一端设有开口，所述端盖盖设在所述开口处，形成所述平衡腔。

本公开实施例还提供了一种井下仪器，包括钻铤和发射线圈，所述钻铤在靠近其外壁一侧设有封闭的绝缘腔，所述发射线圈设置在所述绝缘腔内，所述绝缘腔内填充有绝缘油，包括上述的随钻压力平衡模块，所述基体可拆安装在所述钻铤外壁，所述第一腔体与所述绝缘腔连通，以平衡所述绝缘腔与外界的压力。

一种可能的设计，所述钻铤的外壁设有凹陷的安装槽，所述随钻压力平衡模块设置在所述安装槽内；所述钻铤设有连通所述绝缘腔与所述第一流道的第二流道，所述第二流道的一端延伸至所述安装槽。

一种可能的设计，所述安装槽内靠近所述绝缘腔一侧设有向所述钻铤径向凹陷的缓冲槽，所述基体的外壁设有凸起，所述凸起插入所述缓冲槽内，所述凸起的顶部与所述缓冲槽的槽底之间形成缓冲腔，所述第一流道的一端延伸至所述凸起顶部，所述第二流道与所述缓冲腔连通。

一种可能的设计，所述凸起与所述缓冲槽的槽壁之间设有密封件。

一种可能的设计，所述缓冲腔远离所述绝缘腔的腔壁设有的通孔，所述通孔对应所述第二流道设置，所述通孔设有封堵其的密封堵头。

一种可能的设计，所述钻铤套设有由下至上依次设置的第一固定套、玻璃钢绝缘环、线圈外保护环和第二固定套，所述线圈外保护环与所述钻铤外壁间隔设置，形成所述绝缘腔。

一种可能的设计，所述钻铤与所述连通口相邻的外壁设有引导斜面，用以引导外界的高压泥浆进入所述第二腔体。

一种可能的设计，所述基体通过多个螺钉固定在所述钻铤外壁，所述基体远离所述钻铤轴线的端面设置为与所述钻铤的外壁匹配的弧面。

本公开实施例的随钻压力平衡模块采用模块式结构，可拆安装在钻铤外壁，无需再在钻铤内加工压力平衡系统，使得钻铤空间可更加有效被利用，同时也可降低加工难度，利于拆装与维修。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为根据本公开的一实施例的井下仪器示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图2中B处局部放大示意图；

图4为图3中的井下仪器局部示意图；

图5为根据本公开的又一实施例的井下仪器示意图。

附图标记：100-钻铤、101-第一流道、102-引导斜面、103-缓冲槽、104-安装槽、105-通孔、106-密封堵头、200-随钻压力平衡模块、201-基体、202-活塞组件、203-连通口、204-平衡腔、205-活塞杆、206-活塞、207-弹簧、208-第二腔体、209-第一腔体、210-插接槽、211-第三流道、212-第一流道、213-缓冲槽、214-注油口、215-螺塞、216-凸起、217-密封槽、218-主体、219-端盖、220-活塞活动端、221-弹簧活动段、300-保护套组件、301-第一固定套、302-玻璃钢绝缘环、303-线圈外保护环、304-第二固定套、305-绝缘腔、400-螺钉、500-发射线圈、600-单向阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

请参阅图1至图4的本公开实施例的井下仪器。如图1至图3所示，该井下仪器包括钻铤100、发射线圈500和随钻压力平衡模块200，其中，钻铤100在靠近其外壁一侧设有封闭的绝缘腔305，该发射线圈500设置在绝缘腔305内而且通过填充在绝缘腔305内的绝缘油形成与绝缘腔305腔壁的绝缘，该随钻压力平衡模块200可拆安装在钻挺100外壁，以平衡绝缘腔305与外界的压力，防止井下压力使绝缘腔305变形而损坏发射线圈500。该随钻压力平衡模块200采用模块式结构，可拆安装在钻铤100外壁，无需再在钻铤100内加工压力平衡系统，使得钻铤100空间可更加有效被利用，同时也可降低加工难度，利于拆装与维修。

如图2和图3所示，整体呈圆柱状的钻铤100的外壁设有凹陷的安装槽104，上述随钻压力平衡模块200设置在安装槽104内，使得随钻压力平衡模块200未突出钻铤100外壁，未扩大井下仪器径向尺寸，便于仪器下入到井下。而且，该安装槽104与随钻压力平衡模块200为外形相匹配，同时，随钻压力平衡模块200远离钻铤100轴线的端面设置为与钻铤100的外壁匹配的弧面，使得安装随钻压力平衡模块200后的钻铤100表面平整。

就随钻压力平衡模块200而言，如图2和图3所示，该随钻压力平衡模块200包括设有平衡腔204的基体201和活塞组件202，该活塞组件202设置在基体201内且将平衡腔204分成间隔的第一腔体209和第二腔体208，其中，第二腔体208设有连通外界的连通口203，而基体201设有用以将绝缘油引入第一腔体209的第一流道212。

又如图3所示，该基体201又包括分体的端盖219和主体218，该主体218设有空腔且一端设有开口，而端盖219盖设在开口处，形成上述平衡腔204，该平衡腔204平行于钻铤100的轴线方向延伸。当基体201拆下端盖219时，可将上述活塞组件202由开口塞入或取出平衡腔204内，活塞组件202也平行于钻铤100的轴线方向设置。该活塞组件202包括固定在平衡腔204内的活塞杆205，以及套设在活塞杆205上的活塞206和一根弹簧207，其中，弹簧207设置在第一腔体209内，而弹簧207的一端与活塞207连接，另一端与活塞杆205连接。该活塞杆205包括直径较小的活塞活动段220，和直径较大的弹簧活动段221，上述活塞206套设在活塞活动段220上且在其上滑动，将平衡腔204分隔开，而弹簧活动段221和活塞活动220交界处形成阶梯面，可限制活塞206向下活动，上述弹簧207的一端与弹簧活动段221下端的径向突出部分固定，另一端延伸至活塞活动段220并与活塞206连接，使得受压力作用上移的活塞206可拉长弹簧207，此时弹簧207也提供给活塞206向下的拉力。另外，基体201的主体218对应活塞杆205的一端设有插接槽210，端盖219对应活塞杆205的另一端设有凹槽，使得活塞杆205的两端分别形成插接，将活塞杆205固定在基体201内。上述连通口203设置在具有端盖219的一端，主体218和端盖219上对应的缺口构成了连通口203。上述第一流道212设置在主体218背向开口的一端，连通第一腔体209和绝缘腔305，该第一流道212的一端延伸至插接槽210的槽壁，在一些示例性实施例中第一流道212可延伸至插接槽210的槽底，或者延伸至插接槽210的侧壁。为了将第一流道212连通至第一腔体209，活塞杆205的端部与插接槽210的槽底之间留有间隙，该活塞杆206设有连通插接槽210和第一腔体209的第三流道211，该第三流道211一端设置活塞杆206的端部，该第三流道211先沿活塞杆205的轴线延伸，随后沿活塞杆205的径向延伸至活塞杆205的外壁。

就钻铤100而言，如图2和图3所示，该钻铤100上套设有由下至上依次设置的第一固定套301、玻璃钢绝缘环302、线圈外保护环303和第二固定套304，其中，第一固定套301和第二固定套304分别与钻铤100固定，限位玻璃钢绝缘环302和线圈外保护环303，该线圈外保护环303与钻铤100外壁间隔设置，再配合第二固定套304和玻璃钢绝缘环302，形成了绝缘腔305。发射线圈500处于绝缘腔305，通过绝缘件与钻铤100固定，且与绝缘腔305的各个腔壁存在间隙。该钻铤100还设有连通绝缘腔305与上述第一流道212的第二流道101，该第二流道101由绝缘腔305的腔壁先径向延伸随后平行于钻铤100轴线延伸至安装槽104处与第一流道212相接。

为了连接上述第一流道212和第二流道101，如图4所示，该安装槽104内在靠近绝缘腔305一侧设有凹陷的缓冲槽103，基体201的面向钻铤100的外壁设有突出的凸起216，该凸起216在基体201安装就位时插入该缓冲槽103内且凸起216的顶部与缓冲槽103的槽底存在空隙，形成了缓冲腔213，上述第一流道212的一端延伸至凸起216顶部，连通至缓冲腔213，上述第二流道101也与缓冲腔213连通。为了方便第二流道101的加工，缓冲腔213的腔壁设有通孔105，该通孔105对应第二流道101设置，两者处于同一直线上，加工时加工工具可穿过通孔105后钻出第二流道101平行于钻铤100轴线的部分。而且，为了防止绝缘油泄露，该通孔105设有封堵其的密封堵头106。另外，第一流道212设有注油口214，注油口214设置在基体201背向钻铤100的一侧，注油口214设有螺塞215，可旋紧后封堵注油口214，由此，由注油口214注入的绝缘油会通过第一流道212进入到第一腔体209内，同时会依次通过第一流道212和第二流道101进入到绝缘腔305内。在一些示例性实施例中，上述凸起216的侧壁设有环形的密封槽217，该密封槽217可填充密封件，形成凸起216与缓冲槽103的槽壁之间的密封，防止缓冲腔213内绝缘油泄露。

在一些示例性实施例中，如图1所示，该随钻压力平衡模块200的基体通过多个螺钉400固定在钻铤100外壁，上述平衡腔204居中设置在基体201上，两排螺钉400设于平衡腔204两侧，避让开平衡腔204。

在一些示例性实施例中，该钻铤100与上述连通口203相邻的外壁设有引导斜面102，可引导外界的高压泥浆进入第二腔体208内。

相关的井下仪器的随钻压力平衡系统是在钻铤上设置平衡腔，在平衡腔中安装滑动活塞，该平衡腔是利用加工工具切割钻取钻铤100形成，其加工难度大，而且在拆装滑动活塞时需要拆卸断开钻铤100，需要多人操作，耗时也长，导致了拆装与维修很不方便。本公开实施例的随钻压力平衡模块采用模块式结构，可拆安装在钻铤外壁，无需再在钻铤内加工压力平衡系统，使得钻铤空间可更加有效被利用，同时也可降低加工难度，而且随钻压力平衡模块拆卸紧需要拆下紧固的螺钉400即可，无需对钻铤进行操作，可明显提升拆装与维修效率。

在使用该井下仪器时，在下井前，需要打开基体201上的螺塞215，向第一流道212内注油，首先，绝缘油会先充满绝缘腔305，继续注油，绝缘油会依次由第一流道212、插接槽210、第三流道211，进入到第一腔体209内，而且会推动活塞206向上侧运动，同时，克服弹簧207作用使弹簧207拉长。随后将仪器下到井中工作，高压的泥浆会由连通口203进入第二腔体208内，推动活塞206向下运动，使绝缘腔305的内部压力与外部压力达到动态平衡，从而使线圈外保护环303的所受合力为零，达到保护发射线圈500的目的。另外，该绝缘油的可压缩量较小，可应对较高的井下压力。

在一些示例性实施例中，该钻铤100的外壁未设置安装槽，随钻压力平衡模块200直接安装在钻铤100的外壁，使得随钻压力平衡模块200突出钻铤100的外壁，但是仍能够平衡内外压力而保护发射线圈500。

在一些示例性实施例中，具有两根弹簧，另外一根弹簧设置在第二腔体内，处于第二腔体内的弹簧的两端分别与基体和活塞连接。在向第一腔体内注入绝缘油时，处于第二腔体内的弹簧会被压缩，当高压的泥浆进入第二腔体内时，和第二腔体内的弹簧共同推动活塞运动，也会使绝缘腔的内部压力与外部压力达到动态平衡。但是，处于第二腔体内的弹簧会受泥浆影响，受淤而无法变形。

在一些示例性实施例中，一根弹簧设置在第二腔体内，第一腔体内未设置弹簧，该弹簧的两端分别与基体和活塞连接。在向第一腔体内注入绝缘油时，处于第二腔体内的弹簧会被压缩，当高压的泥浆进入第二腔体内时，泥浆和弹簧共同推动活塞运动，也会使绝缘腔的内部压力与外部压力达到动态平衡。但是，该弹簧会受泥浆影响，使得弹簧受淤而无法变形。

在一些示例性实施例中，如图5所示，钻铤100对应第二流道101设有单向阀600，其中，该单向阀600一端具有螺塞，另一端伸入第二流道101内，该单向阀600可阻挡绝缘腔305内的绝缘油向随钻压力平衡模块200流动，但可允许随钻压力平衡模块200注入的绝缘油向绝缘腔305流动。由此，注油管接头接入注油口后，可顺利将绝缘油注入绝缘腔305，而当注油结束后，拆下注油管接头时，绝缘油因单向阀600的作用不会受压力作用反流，如无该单向阀600，拆下注油管接头瞬间绝缘油会反流喷出，甚至喷射到操作人员，同时也会使空气进入，影响设备运作。

结合上述实施例，本公开实施例的随钻压力平衡模块采用模块式结构，可拆安装在钻铤外壁，无需再在钻铤内加工压力平衡系统，使得钻铤空间可更加有效被利用，同时也可降低加工难度，利于拆装与维修。

在本实用新型中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本公开实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (15)

1.一种随钻压力平衡模块，其特征在于，可拆安装在钻挺外壁，包括设有平衡腔的基体和活塞组件，所述活塞组件设置在基体内且将所述平衡腔分成间隔的第一腔体和第二腔体，所述第二腔体设有连通外界的连通口，所述基体设有用以将绝缘油引入所述第一腔体的第一流道。

2.根据权利要求1所述的随钻压力平衡模块，其特征在于，所述活塞组件包括固定在所述平衡腔内的活塞杆，以及套设在所述活塞杆上的活塞和弹簧，所述活塞设置为分隔所述第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和/或第二腔体内设有所述弹簧。

3.根据权利要求2所述的随钻压力平衡模块，其特征在于，所述弹簧设置在所述第一腔体内，所述弹簧的一端与所述活塞连接，另一端与所述活塞杆或所述基体连接。

4.根据权利要求3所述的随钻压力平衡模块，其特征在于，所述活塞杆包括相接且直径不同的活塞活动段和弹簧活动段，所述活塞活动段和弹簧活动段相接处形成阶梯面，所述活塞套设在所述活塞活动段上，所述弹簧套设在所述弹簧活动段上。

5.根据权利要求3所述的随钻压力平衡模块，其特征在于，所述基体位于所述第一腔体的一端设有插接槽，所述活塞杆的一端插入所述插接槽内，所述第一流道的一端延伸至所述插接槽的槽壁，所述活塞杆设有连通所述插接槽和第一腔体的第三流道。

6.根据权利要求1所述的随钻压力平衡模块，其特征在于，所述第一流道设置有注油口，所述注油口设有封堵其的螺塞。

7.根据权利要求1所述的随钻压力平衡模块，其特征在于，所述基体包括分体的端盖和主体，所述主体设有空腔且一端设有开口，所述端盖盖设在所述开口处，形成所述平衡腔。

8.一种井下仪器，包括钻铤和发射线圈，所述钻铤在靠近其外壁一侧设有封闭的绝缘腔，所述发射线圈设置在所述绝缘腔内，所述绝缘腔内填充有绝缘油，其特征在于，包括如权利要求书1-7任一所述的随钻压力平衡模块，所述基体可拆安装在所述钻铤外壁，所述第一腔体与所述绝缘腔连通，以平衡所述绝缘腔与外界的压力。

9.根据权利要求8所述的井下仪器，其特征在于，所述钻铤的外壁设有凹陷的安装槽，所述随钻压力平衡模块设置在所述安装槽内；所述钻铤设有连通所述绝缘腔与所述第一流道的第二流道，所述第二流道的一端延伸至所述安装槽。

10.根据权利要求9所述的井下仪器，其特征在于，所述安装槽内靠近所述绝缘腔一侧设有向所述钻铤径向凹陷的缓冲槽，所述基体的外壁设有凸起，所述凸起插入所述缓冲槽内，所述凸起的顶部与所述缓冲槽的槽底之间形成缓冲腔，所述第一流道的一端延伸至所述凸起顶部，所述第二流道与所述缓冲腔连通。

11.根据权利要求10所述的井下仪器，其特征在于，所述凸起与所述缓冲槽的槽壁之间设有密封件。

12.根据权利要求10所述的井下仪器，其特征在于，所述缓冲腔远离所述绝缘腔的腔壁设有的通孔，所述通孔对应所述第二流道设置，所述通孔设有封堵其的密封堵头。

13.根据权利要求8-12任一所述的井下仪器，其特征在于，所述钻铤套设有由下至上依次设置的第一固定套、玻璃钢绝缘环、线圈外保护环和第二固定套，所述线圈外保护环与所述钻铤外壁间隔设置，形成所述绝缘腔。

14.根据权利要求9-12任一所述的井下仪器，其特征在于，所述钻铤与所述连通口相邻的外壁设有引导斜面，用以引导外界的高压泥浆进入所述第二腔体。

15.根据权利要求9-12任一所述的井下仪器，其特征在于，所述基体通过多个螺钉固定在所述钻铤外壁，所述基体远离所述钻铤轴线的端面设置为与所述钻铤的外壁匹配的弧面。

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