CN217106977U - 一种超短半径mwd随钻测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超短半径MWD随钻测量装置，包括地下系统，地下系统包括测量探管，设于靠近钻头的无磁柔性钻杆短节内，用于获取井下数据；主控电路模块和脉冲发生器，所述主控电路模块的井下数据端和测量探管电性连接，且所述主控电路模板的编码输出端与脉冲发生器的接收端电性连接，以使所述脉冲发生器的脉冲信号发生端运行，其中，所述脉冲发生器和主控电路模块均设于直井段的钻铤或钻杆内；电缆，设于贯穿无磁柔性钻杆短节的通道内，用于测量探管和主控电路模块之间的数据传输。本装置有效解决了在定向钻井中对井眼轨迹参数的实时测量，从而更加精准的控制井眼轨迹的钻进。

Description

一种超短半径MWD随钻测量装置

技术领域

本实用新型涉及钻探设备技术领域，特别涉及一种超短半径MWD随钻测量装置。

背景技术

超短半径水平井具有独特的开发优势，作为油田开发的主导技术之一，相较于水平井开发技术在应用以中、长半径水平井为主，其斜井段长、靶前位移大等特点，超短半径水平井曲率半径小，具有入层快、井段利用率高等优势，是老油田开发后期挖潜增效和改善注采井网的有效手段。

而国内的导向式超短半径水平井技术能够定向旋转钻进，仅能够实现钻后测量，描述井眼轨迹，但因现有的常规无线随钻测量仪器受仪器外径、长度、抗弯能力、电路尺寸等因素限制，无法下入超短半径水平井眼中，使得超短半径水平井钻进过程中井眼轨迹无法实时测控，进而使钻进过程仅能依靠导向钻具以固定曲率造斜。

因此，如何如何实现对超短半径水平井钻进的井眼轨迹进行实时检测，是本领域技术人员函待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超短半径MWD随钻测量装置，以有效对超短半径水平井的井眼轨迹参数实时测量，从而更加精准的控制井眼轨迹的钻进。

为实现上述目的，本实用新型提供一种超短半径MWD随钻测量装置，包括地下系统，所述地下系统包括：

测量探管，设于靠近钻头的无磁柔性钻杆短节内，用于获取井下数据；

主控电路模块和脉冲发生器，所述主控电路模块的井下数据端和测量探管电性连接，且所述主控电路模板的编码输出端与脉冲发生器的接收端电性连接，以使所述脉冲发生器的脉冲信号发生端运行，其中，所述脉冲发生器和主控电路模块均设于直井段的钻铤或钻杆内；

电缆，设于贯穿无磁柔性钻杆短节的通道内，用于测量探管和主控电路模块之间的数据传输。

优选地，所述电缆为铠装电缆。

优选地，所述测量探管包括分别与主控电路模块电连接的：

加速度计；

磁通门传感器；

以及温度传感器。

优选地，所述测量探管通过电源载波模块和所述主控电路模块电性连接。

优选地，还包括作为电源的电池短节，所述电池短节置于直井段的钻铤或钻杆内。

优选地，所述电缆的两端均设有高压防水密封接头。

优选地，还包括地面系统，所述地面系统包括：

用于接收井下泥浆脉冲信号的压力传感器；

信号采集模块和处理器，信号采集模块的信号输入端和压力传感器电连接，信号输出端和处理器连接；

显示器，与处理器的数据输出端电连接。

优选地，所述显示器为司钻显示器。

采用本实用新型的超短半径MWD随钻测量装置，利用测量探管与主控电路模块和脉冲发生器分离，形成分体式结构，并配合电缆实现测量探管和主控电路模块之间的数据传输，大大缩小了测量探管的长度和外径尺寸，且通过电缆连接测量探管和主控电路模块也增强无线随钻仪器的抗弯能力，进而解决常规无线随钻测量仪器受仪器外径、长度、抗弯能力等因素限制，无法下入超短半径水平井眼中的问题，实现对井眼轨迹参数实时测量，从而更加精准的控制井眼轨迹的钻进。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种超短半径MWD随钻测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种超短半径MWD随钻测量装置中无磁柔性钻杆短节和钻头的装配图。

其中：1.钻杆，2. 无磁柔性钻杆短节，3.钻头，4.脉冲发生器，5.扶正器，6.电池短节，7. 主控电路模块，8. 高压防水密封接头，9.电缆，10.测量探管。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种超短半径MWD随钻测量装置，以有效对超短半径水平井的井眼轨迹参数实时测量，从而更加精准的控制井眼轨迹的钻进。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图2，本实用新型公开的一种超短半径MWD随钻测量装置，包括地下系统，该地下系统包括：

测量探管10，设于靠近钻头3的无磁柔性钻杆短节2内，用于获取井下数据，该井下数据包括井斜、方位、温度、工具面，以上数据为现有钻井技术中的常见技术，具体不再详细赘述，且该测量探管10仅设有传感器，有效缩减体积；需要说明的是，柔性钻杆1可设为由多个无磁柔性钻杆短节2依次铰接构成，获取更小的曲率半径，以实现超短半径钻井；

主控电路模块7和脉冲发生器4，主控电路模块7的井下数据端用于接收、处理由测量探管10传输的井下数据，且主控电路模板的编码输出端按照编码方式驱动脉冲发生器4的脉冲信号发生端发出泥浆脉冲信号，进而通过钻柱内的钻井液向地面系统传递泥浆脉冲信号，其中，脉冲发生器4和主控电路模块7均设于直井段的钻铤或钻杆1内，且脉冲发生器4通过扶正器5固定于钻铤或钻杆1内；

电缆9，设于贯穿无磁柔性钻杆短节2的通道内，用于测量探管10和主控电路模块7之间的数据传输，即电缆9的两端分别与主控制电路模块和测量探管10连接。

应用本实用新型提供的超短半径MWD随钻测量装置时，利用测量探管10与主控电路模块7和脉冲发生器4分离，形成分体式结构，并配合电缆9实现测量探管10和主控电路模块7之间的数据传输，大大缩小了测量探管10的长度和外径尺寸，且通过电缆9连接测量探管10和主控电路模块7也增强无线随钻仪器的抗弯能力，进而解决常规无线随钻测量仪器受仪器外径、长度、抗弯能力等因素限制，无法下入超短半径水平井眼中的问题，实现对井眼轨迹参数的实时测量，从而更加精准的控制井眼轨迹的钻进。

在上述实施例的基础之上，电缆9选用铠装电缆9，以保证电缆9的强度，避免钻井过程中发生断裂，优选地，电缆9为可级联铠装电缆9，进而使电缆9的长度可根据施工需要进行级联调整。

在上述实施例的基础之上，作为测量探管10的一种具体结构，测量探管10包括：

加速度计；磁通门传感器；以及温度传感器，为行业内随钻测量仪器的常用传感器，均与主控电路模板电性连接，用于实现对井底井斜、方位、温度等参数进行测量，具体原理不再详细赘述。

为了更好的技术效果，在上述实施例的基础之上，测量探管10通过电源载波模块和所述主控电路模块7电性连接，即通过电源载波模块配合电缆9，采用调制解调方式，将测量探管10传输的测量数据信号由电缆9进行双向通信，将测量数据信号传递给主控电路模块7。

在上述实施例中，直井段的钻铤或钻杆1内设有作为电源的电池短节6，以为上述电器部件供电。

在实际生产中，电缆9的两端均设有高压防水密封接头8，已通过高压防水密封接头8分别连接主控电路模块7和测量探管10，且高压防水密封接头8具有方便可拆卸功能，以便更换检修。

在上述实施例的基础之上，还包括与地下系统电性连接的地面系统，所述地面系统包括：

压力传感器，用于采集井下的泥浆脉冲信号，具体地，即通过压力传感器感知钻井液压力的波动，进而获取泥浆脉冲信号；

信号采集模块，其信号输入端接收并将由压力传感器传输的泥浆脉冲信号，信号输出端用于向处理器输送由泥浆脉冲信号转换的电信号；

处理器，用于接收由信号采集模块传输的电信号，并将电信号解码成钻井工程所需的有效参数；

显示器，与处理器的数据输出端电性连接，用于显示所述钻井工程所需的有效参数，且有效参数包括井斜、方位、温度、工具面等，以便供工作人员直观查看。

其中，针对超短半径水平井工艺要求，地面系统优化了组合码编码方式，能够满足于超短半径水平井施工所需小排量、小信号的技术要求。

具体地，在这种编码中，数据按时间帧的方式进行传送，时间帧是指将一段确定的时间间隔分为N 个小时间等份，根据事先约定好的表格，对应一个不同的二进制数，由主控电路模块7的程序控制脉冲发生器4在这个指定的时间间隔的不同位置产生不同数目的M个脉冲，当地面系统接收信号时，再把对应在指定时间间隔里的脉冲位置和脉冲数目译为二进制数据，从而恢复出实际井下数据，这种编码方式只采用两个基本参数：脉冲个数M 和时间槽个数N。

这种优化组合码的优点，在于测量数据的二进制位数确定后，传输数据的时间长度不随二进制数值的变化而变化；实现全部井下参数的自由定制发码，提高小排量下信号传输的抗干扰性，提高地面解码成功率。

更为具体地，显示器选为司钻显示器。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种超短半径MWD随钻测量装置，包括地下系统，其特征在于，所述地下系统包括：

测量探管，设于靠近钻头的无磁柔性钻杆短节内，用于获取井下数据；

主控电路模块和脉冲发生器，所述主控电路模块的井下数据端和测量探管电性连接，且所述主控电路模板的编码输出端与脉冲发生器的接收端电性连接，以使所述脉冲发生器的脉冲信号发生端运行，其中，所述脉冲发生器和主控电路模块均设于直井段的钻铤或钻杆内；

电缆，设于贯穿无磁柔性钻杆短节的通道内，用于测量探管和主控电路模块之间的数据传输。

2.如权利要求1所述的超短半径MWD随钻测量装置，其特征在于，所述电缆为铠装电缆。

3.如权利要求1所述的超短半径MWD随钻测量装置，其特征在于，所述测量探管包括分别与主控电路模块电连接的：

加速度计；

磁通门传感器；

以及温度传感器。

4.如权利要求1或3所述的超短半径MWD随钻测量装置，其特征在于，所述测量探管通过电源载波模块和所述主控电路模块电性连接。

5.如权利要求1所述的超短半径MWD随钻测量装置，其特征在于，还包括作为电源的电池短节，所述电池短节置于直井段的钻铤或钻杆内。

6.如权利要求1所述的超短半径MWD随钻测量装置，其特征在于，所述电缆的两端均设有高压防水密封接头。

7.如权利要求1所述的超短半径MWD随钻测量装置，其特征在于，还包括地面系统，所述地面系统包括：

用于接收井下泥浆脉冲信号的压力传感器；

信号采集模块和处理器，信号采集模块的信号输入端和压力传感器电连接，信号输出端和处理器连接；

显示器，与处理器的数据输出端电连接。

8.如权利要求7所述的超短半径MWD随钻测量装置，其特征在于，所述显示器为司钻显示器。

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