CN217681708U - 一种锚爪钻具卡点指示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锚爪钻具卡点指示器，包括上锚爪机构、扭矩传感器机构、下锚爪机构，上锚爪机构与下锚爪机构结构相同，四根锚爪臂通过弹簧销二连接在锚爪支架上，四根锚爪臂各成90度，锚爪臂相对于弹簧销可自由活动，两个密封堵头起到密封作用，隔离井下泥浆进入到仪器内部，上壳体机构和下壳体机构为仪器保护外壳，下壳体机构包括下壳体一和下壳体二，下壳体一通过丝扣连接在下壳体二上。本实用新型与现有技术相比的优点在于：整体结构简单实用，零部件选择、连接和整体工作方式合理，制作方式和使用方式便捷，大大降低了人员工作负荷及成本，提高了测量精度和效率，适用性好，便于推广。

Description

一种锚爪钻具卡点指示器

技术领域

本实用新型涉及石油钻井工程技术领域，具体是指一种锚爪钻具卡点指示器。

背景技术

在石油勘探开发过程中，石油钻井是打通地表到深部地层，提供完好井筒和油气开采通道的施工工程作业，是寻找油气最重要的一个环节。在钻井过程中，钻具将钻遇各种地层，如砂岩、石灰岩、泥岩等地层。不同的地层对钻具的作用力是不同的，井壁对钻具的粘卡程度也不尽相同。砂岩、石灰岩对钻具的粘卡相对较弱，而泥岩对钻具的粘卡相对较强。因此泥岩在钻进过程中更容易形成钻具粘卡。同时钻速、钻压、钻井液等对钻具粘卡也具有非常大的影响，如果钻井液处理不好，或钻速与地层不匹配，也极易产生钻具粘卡事故。一旦发生钻具粘卡事故，钻具将卡在井筒内无法活动，钻具也将无法取出。

为了解除钻具遇卡，首先需要确定钻具卡点具体位置，以便在卡点位置处放置火药，通过火药的爆燃震动使卡点周围地层松动，将钻具提出，或在卡点以上连接处实施爆破松扣，将卡点以上钻具提出。因此，卡点位置的测量是解除粘卡的前提条件。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种锚爪钻具卡点指示器，包括上锚爪机构、扭矩传感器机构、下锚爪机构，上锚爪机构与下锚爪机构结构相同，四根锚爪臂通过弹簧销二连接在锚爪支架上，四根锚爪臂各成度，锚爪臂相对于弹簧销二可自由活动，两个密封堵头二起到密封作用，隔离井下泥浆进入到仪器内部，上壳体机构和下壳体机构为仪器保护外壳，下壳体机构包括下壳体一和下壳体二，下壳体一通过丝扣连接在下壳体二上，密封堵头一安装在下壳体二上，承压针安装在密封堵头一上，下壳体二通过丝扣连接在锚爪支架上，密封堵头二安装在下壳体二上，锚爪支架内的丝杠滑套安装在丝杠上，连接杆分别通过弹簧销一、弹簧销二连接在丝杠滑套、锚爪臂上，锚爪臂通过弹簧销二连接在锚爪支架上；

扭矩传感器机构外部包括相互连接的壳体一、壳体二、壳体三、壳体四、壳体五，壳体五通过胶皮囊连接壳体六，壳体六上设有注油孔，壳体六上设有上接头，滑环插装在上接头的内孔中，上接头上部设有三芯承压座，三芯承压座插装在长连接头的内孔中，上接头内部的螺纹与长连接头的外螺纹连接头连接在一起，并将三芯承压座固定在其内孔中，旋转接头插装长连接头的外径上，旋转接头的内螺纹与固定连接头一段的外螺纹连接，连接头另一端的外螺纹与连接头连接为一体，旋转电极通过外螺纹安装在长连接头的内孔中，与长连接头固定为一体，同步旋转运动，连接头的平面上通过螺钉固定有线圈固定座，连接头上方设有四芯接头座，四芯接头座固定在下中连接头的内孔中，四芯接头座上方设有下连接头连接的插头座，插头座安装在下连接头的内孔中并通过锁环使其固定在内孔中。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：整体结构简单实用，零部件选择、连接和整体工作方式合理，制作方式和使用方式便捷，大大降低了人员工作负荷及成本，提高了测量精度和效率，适用性好，便于推广。

作为改进，丝杠具有内孔可以穿过三根导线，三个高压的承压针镶嵌在密封堵头一上，分别将三根将导线连接，导线连接于滑环连接头上。

作为改进，丝杠由电机驱动，可顺时针或逆时针方向旋转，安装在丝杠上的丝杠滑套在丝杠旋转时上、下运动。

作为改进，连接杆分别通过弹簧销一、弹簧销二连接于丝杠滑套和锚爪臂上，当丝杠顺时针转动带动丝杠滑套向下移动时，丝杠滑套带动连接杆向下拉，锚爪臂收缩；当丝杠逆时针方向转动时，带动丝杠滑套向上移动，丝杠滑套带动连接杆向上移动，锚爪臂张开。

作为改进，密封堵头二安装有密封圈三和密封圈四，对井下液体密封。

作为改进，壳体六用于与其他的仪器连接，当壳体六端连接的仪器发生旋转位移时，壳体一端连接的仪器为发生旋转位移，此时壳体六会与壳体二、壳体三、壳体四、壳体五发生旋转位移，内部的旋转电极与线圈固定座的电机接触面会发生相对位移，使电信号发生变化，从而反映出仪器旋转的变化。

附图说明

图1是一种锚爪钻具卡点指示器的锚爪机构的外部结构示意图。

图2是一种锚爪钻具卡点指示器的锚爪机构的内部结构示意图。

图3是一种锚爪钻具卡点指示器的扭矩传感器机构的外部结构示意图。

图4是一种锚爪钻具卡点指示器的扭矩传感器机构的内部结构示意图。

图5是一种锚爪钻具卡点指示器工作状态下的结构示意图。

如图所示：1、滑环连接头，2、下壳体一，3、密封圈一，4、密封堵头一，5、密封圈二，6、承压针， 7、胶皮套，8、下壳体二，9、密封堵头二，10、密封圈三，11、密封圈四，12、锚爪支架，13、丝杠， 14、丝杠滑套，15、紧固螺丝，16、弹簧销一，17、弹簧销二，18、连接杆，19、锚爪臂，20、螺丝一， 21、卡圈，22、连接片，23、螺丝二，24、弹簧销三，25、锁环，26、上壳体机构，27、下壳体机构，28、壳体一，29、壳体二，30、壳体三，31、壳体四，32、壳体五，33、胶皮囊，34、壳体六，35、注油孔， 36、滑环，37、密封圈五，38、上接头，39、三芯承压座，40、密封圈六，41、单芯承压插针，42、胶套， 43、长连接头，44、密封堵，45、皮囊，46、旋转接头，47、限位块，48、紧固螺钉一，49、固定连接头， 50、弹簧，51、推力轴承，52、支撑轴承，53、顶丝，54、连接头，55、挡环，56、旋转电极，57、线圈固定座，58、紧固螺钉二，59、下中连接头，60、四芯接头座，61、密封圈七，62、下连接头，63、插头座，64、插头，65、锁环，66、钻具，67、卡点仪器串，68、上锚爪机构，69、扭矩传感器机构，70、下锚爪机构，71、卡点，72、地层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

本实用新型在具体实施时，一种锚爪钻具卡点指示器，包括上锚爪机构68、扭矩传感器机构69、下锚爪机构70，其特征在于：上锚爪机构68与下锚爪机构70结构相同，四根锚爪臂19通过弹簧销二17连接在锚爪支架12上，四根锚爪臂19各成90度，锚爪臂19相对于弹簧销二17可自由活动，两个密封堵头二9起到密封作用，隔离井下泥浆进入到仪器内部，上壳体机构26和下壳体机构27为仪器保护外壳，下壳体机构27包括下壳体一2和下壳体二8，下壳体一2通过丝扣连接在下壳体二8上，密封堵头一4安装在下壳体二8上，承压针6安装在密封堵头一4上，下壳体二8通过丝扣连接在锚爪支架12上，密封堵头二9安装在下壳体二8上，锚爪支架12内的丝杠滑套14安装在丝杠13上，连接杆18分别通过弹簧销一16、弹簧销二17连接在丝杠滑套14、锚爪臂19上，锚爪臂19通过弹簧销二17连接在锚爪支架12 上；

扭矩传感器机构69外部包括相互连接的壳体一28、壳体二29、壳体三30、壳体四31、壳体五32，壳体五32通过胶皮囊33连接壳体六34，壳体六34上设有注油孔35，壳体六34上设有上接头38，滑环36插装在上接头38的内孔中，上接头38上部设有三芯承压座39，三芯承压座39插装在长连接头43的内孔中，上接头38内部的螺纹与长连接头43的外螺纹连接头连接在一起，并将三芯承压座39固定在其内孔中，旋转接头46插装长连接头43的外径上，旋转接头46的内螺纹与固定连接头49一段的外螺纹连接，连接头54另一端的外螺纹与连接头54连接为一体，旋转电极56通过外螺纹安装在长连接头43的内孔中，与长连接头43固定为一体，同步旋转运动，连接头54的平面上通过螺钉固定有线圈固定座57，连接头54上方设有四芯接头座60，四芯接头座60固定在下中连接头59的内孔中，四芯接头座60上方设有下连接头62连接的插头座63，插头座63安装在下连接头62的内孔中并通过锁环65使其固定在内孔中。

丝杠13具有内孔可以穿过三根导线，三个高压的承压针6镶嵌在密封堵头一4上，分别将三根将导线连接，导线连接于滑环连接头1上。

丝杠13由电机驱动，可顺时针或逆时针方向旋转，安装在丝杠13上的丝杠滑套14在丝杠13旋转时上、下运动。

连接杆18分别通过弹簧销一16、弹簧销二17连接于丝杠滑套14和锚爪臂19上，当丝杠13顺时针转动带动丝杠滑套14向下移动时，丝杠滑套14带动连接杆18向下拉，锚爪臂19收缩；当丝杠13逆时针方向转动时，带动丝杠滑套14向上移动，丝杠滑套14带动连接杆18向上移动，锚爪臂19张开。

密封堵头二9安装有密封圈三10和密封圈四11，对井下液体密封。

壳体一28、壳体六34用于与其他的仪器连接，当壳体六34端连接的仪器发生旋转位移时，壳体一28端连接的仪器为发生旋转位移，此时壳体六34会与壳体二29、壳体三30、壳体四31、壳体五32发生旋转位移，内部的旋转电极56与线圈固定座57的电机接触面会发生相对位移，使电信号发生变化，从而反映出仪器旋转的变化。

本实用新型的工作原理：如图5所示，本装置的卡点测量技术原理如下：如果钻具在F点被地层粘卡，将F点称之为卡点。在钻具上分别标记A、B、C、D四点，其中A、B两点在卡点以上，而C、D两点在卡点以下。钻具在不受扭矩作用下，A、B、C、D四点在同一条垂直线L上。在钻具顶部沿顺时针方向施加一定大小的扭矩，钻具在扭矩作用下，沿圆周方向旋转。钻具的卡点F以上的钻具将被转动，A、B两点沿圆周方向产生位移，且A点位移大于B点位移。施加的扭矩越大，A点相对于B点的位移越大。相反，由于卡点F以下钻具没有受到扭矩作用，钻具将不会发生转动，即C、D两点同在L垂直线上。如果我们能够检测到A、B两点的位移，C、D两点没有位移，卡点F的位置就可以基本确定。旋转的位移大小与钻具的结构、钻具强度、扭矩大小、卡点的深度等因素相关。

仪器串由上锚爪、传感器、下锚爪组成。钻具被卡在F点处，F点以下钻具无法活动。仪器串下放到钻具内孔中。第一步，上锚爪张开，锚爪张开后紧紧锚定在钻具的内壁上。第二步，张开下锚爪，锚爪张开后紧紧锚定在钻具的内壁上。第三步，在钻具顶驱顺时针施加扭矩，钻具将转动。如果上锚爪和下锚爪同时在卡点F的上方，则上、下锚爪有相对旋转位移，两锚爪产生1.08°/米的相对转动角度。两个锚爪之间的距离即A与B之间的距离为2.1米，则两锚爪可以产生2.26°的相对转动角度。第四步，传感器测量两个锚爪之间的相对转动所产生的信号。

当井台顶驱转动钻具时，钻具在扭矩的作用下沿圆周方向上将发生转动，钻具扭力只能传递到F点，而F点以下钻具没有受到扭矩的作用。如果上、下锚爪同时在钻具卡点以上位置时，钻具扭转时两个锚爪会产生相对转动，因此传感器信号将会产生扭矩信号。如果上、下锚爪同时在钻具卡点以下位置时，钻具扭转时两个锚爪不会产生相对转动，因此传感器信号不会产生扭矩信号。

通过对传感器扭矩信号的变化情况，可以判定仪器串是在钻具卡点以上还是以下。在实际测量中采用逐点逼近法。

1)如卡点预测深度为DP(Depth Predicated)。将仪器串下放到预测深度点DP以上100米，测量扭矩变化。

2)如果传感器产生扭矩信号，说明两个锚爪在卡点以上位置，则继续下放仪器100米进行测量扭矩。

3)如果传感器无扭矩信号，说明两个锚爪在卡点以下位置，则上提仪器50米进行测量扭矩。

4)如果传感器扭矩仍没有变化，说明两个锚爪在卡点以下位置，则继续上提仪器25米进行测量扭矩。

5)如果传感器扭矩发生变化，说明两个锚爪在卡点以上位置，则下放仪器12.5米进行测量扭矩.

6)循环这种测量模式，直至找到卡点深度。由于两个锚爪之间的距离为2.1米，所以卡点测量的精度大于2.1米。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种锚爪钻具卡点指示器，包括上锚爪机构(68)、扭矩传感器机构(69)、下锚爪机构(70)，其特征在于：所述上锚爪机构(68)与下锚爪机构(70)结构相同，四根锚爪臂(19)通过弹簧销二(17)连接在锚爪支架(12)上，四根锚爪臂(19)各成90度，锚爪臂(19)相对于弹簧销二(17)可自由活动，两个密封堵头二(9)起到密封作用，隔离井下泥浆进入到仪器内部，上壳体机构(26)和下壳体机构(27)为仪器保护外壳，下壳体机构(27)包括下壳体一(2)和下壳体二(8)，所述下壳体一(2)通过丝扣连接在下壳体二(8)上，密封堵头一(4)安装在下壳体二(8)上，承压针(6)安装在密封堵头一(4)上，所述下壳体二(8)通过丝扣连接在锚爪支架(12)上，密封堵头二(9)安装在下壳体二(8)上，所述锚爪支架(12)内的丝杠滑套(14)安装在丝杠(13)上，连接杆(18)分别通过弹簧销一(16)、弹簧销二(17)连接在丝杠滑套(14)、锚爪臂(19)上，所述锚爪臂(19)通过弹簧销二(17)连接在锚爪支架(12)上；

所述扭矩传感器机构(69)外部包括相互连接的壳体一(28)、壳体二(29)、壳体三(30)、壳体四(31)、壳体五(32)，所述壳体五(32)通过胶皮囊(33)连接壳体六(34)，所述壳体六(34)上设有注油孔(35)，所述壳体六(34)上设有上接头(38)，滑环(36)插装在上接头(38)的内孔中，上接头(38)上部设有三芯承压座(39)，所述三芯承压座(39)插装在长连接头(43)的内孔中，上接头(38)内部的螺纹与长连接头(43)的外螺纹连接头连接在一起，并将三芯承压座(39)固定在其内孔中，旋转接头(46)插装长连接头(43)的外径上，旋转接头(46)的内螺纹与固定连接头(49)一段的外螺纹连接，连接头(54)另一端的外螺纹与连接头(54)连接为一体，旋转电极(56)通过外螺纹安装在所述长连接头(43)的内孔中，与长连接头(43)固定为一体，同步旋转运动，所述连接头(54)的平面上通过螺钉固定有线圈固定座(57)，所述连接头(54)上方设有四芯接头座(60)，所述四芯接头座(60)固定在下中连接头(59)的内孔中，所述四芯接头座(60)上方设有下连接头(62)连接的插头座(63)，所述插头座(63)安装在下连接头(62)的内孔中并通过锁环(65)使其固定在内孔中。

2.根据权利要求1所述的一种锚爪钻具卡点指示器，其特征在于：所述丝杠(13)具有内孔可以穿过三根导线，三个高压的承压针(6)镶嵌在密封堵头一(4)上，分别将三根将导线连接，导线连接于滑环连接头(1)上。

3.根据权利要求1所述的一种锚爪钻具卡点指示器，其特征在于：所述丝杠(13)由电机驱动，可顺时针或逆时针方向旋转，安装在丝杠(13)上的丝杠滑套(14)在丝杠(13)旋转时上、下运动。

4.根据权利要求1所述的一种锚爪钻具卡点指示器，其特征在于：所述连接杆(18)分别通过弹簧销一(16)、弹簧销二(17)连接于丝杠滑套(14)和锚爪臂(19)上，当丝杠(13)顺时针转动带动丝杠滑套(14)向下移动时，丝杠滑套(14)带动连接杆(18)向下拉，锚爪臂(19)收缩；当丝杠(13)逆时针方向转动时，带动丝杠滑套(14)向上移动，丝杠滑套(14)带动连接杆(18)向上移动，锚爪臂(19)张开。

5.根据权利要求1所述的一种锚爪钻具卡点指示器，其特征在于：所述密封堵头二(9)安装有密封圈三(10)和密封圈四(11)，对井下液体密封。

6.根据权利要求1所述的一种锚爪钻具卡点指示器，其特征在于：所述壳体一(28)、壳体六(34)用于与其他的仪器连接，当壳体六(34)端连接的仪器发生旋转位移时，壳体一(28)端连接的仪器为发生旋转位移，此时壳体六(34)会与壳体二(29)、壳体三(30)、壳体四(31)、壳体五(32)发生旋转位移，内部的旋转电极(56)与线圈固定座(57)的电机接触面会发生相对位移，使电信号发生变化，从而反映出仪器旋转的变化。

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