CN2903368Y - 一种外置式钻井井底数据采集装置 - Google Patents

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CN2903368Y CNU2006200068185U CN200620006818U CN2903368Y CN 2903368 Y CN2903368 Y CN 2903368Y CN U2006200068185 U CNU2006200068185 U CN U2006200068185U CN 200620006818 U CN200620006818 U CN 200620006818U CN 2903368 Y CN2903368 Y CN 2903368Y
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罗维
陶冶
蒲荣
唐亮
鲁济勇
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Karamay Drilling Technology Institute of CNPC Western Drilling Engineering Co Ltd
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Drilling Technology Research Institute of Xinjiang Petroleum Administration
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Abstract

一种用于石油、天然气勘探开发的外置式钻井井底数据采集装置，主要由外筒、探管和弧形盖板组成，外筒(1)外侧中部开有一个凹槽，弧形盖板(4)及固定螺栓(2)将探管(6)固定在外筒(1)的凹槽内，探管(6)内设置有传感器仓(12)、电路板(14)以及传感器(12)，探管(6)上部为电池组(15)，传感器仓(12)上开有被测流体通道(13)。该装置适用于各种欠平衡钻井状态下井底数据的采集，能够在钻井流体中存在气体时使用，具有不改变钻具水眼的流道截面积和形状、不易产生钻具刺漏、探管直径小、维护使用方便等特点。

Description

一种外置式钻井井底数据采集装置
技术领域
本实用新型涉及石油、天然气勘探开发领域，特别涉及一种用于欠平衡钻井井底数据采集装置。
背景技术
在欠平衡钻井过程中，允许地层流体进入井筒内，循环出井筒，并在地面利用节流管汇进行控制，由于该过程中处于多相流状态及时间延迟的影响，通过计算得到的井下数据与实际数据相差很大，井底某些参数的微小变化常常造成欠平衡钻井状态的消失，只有准确测量欠平衡钻井时井底的各项钻井工程数据，才能解决整个钻井过程中是否一直都处于欠平衡状态，欠压值处于合理范围等一系列问题。
目前在全世界范围内能够采集井底数据的仪器主要有MWD和PWD，MWD和PWD的基本原理是将探管测得的参数按照一定的方式编码，这种编码是脉冲形式的，然后通过泥浆流通面积产生压力的变化，从而在钻柱内产生了一个泥浆压力脉冲，在井台上安装的压力传感器就可以获得这个脉冲序列，再通过相应的解码过程，在地面上就可以得到井下测得的参数。这两种仪器存在的不足之处为：①MWD系统主要用于定向井钻井技术，采集的数据主要为井斜角、井眼方位角等参数，无法采集井底压力、环空压力等一系列参数，所采集的数据不能满足欠平衡钻井的需要；而PWD主要用于采集井底压力，不能采集温度等其他重要参数。②由于MWD和PWD都是使用泥浆压力脉冲来传送数据，在欠平衡钻井的空气钻井方式、雾化钻井方式、泡沫钻井方式及充气泥浆钻井等方式下无法工作。③MWD和PWD的探管均布置在钻具水眼内部，要探测井底环空参数就必须在钻具内外开设流体通道，容易产生钻具刺漏。④探管内置使钻具水眼的流道截面积减小，导致投入式单流阀、旁通阀、投入式测量工具等欠平衡钻井常用工具不能使用。
发明内容
本实用新型提供一种能在钻井流体中存在气体时使用的具有不改变钻具水眼的流道截面积和形状的外置式钻井井底数据采集装置。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：主要由外筒和探管两大部分组成，外筒1的两端有螺纹，用来与井下钻具连接，外侧中部开有一个60°的槽，槽的底部为半径16mm的圆弧，探管6放置其中，探管的下部有一橡胶纵向减震块3，探管的上部有一纵向压紧弹簧8，探管与外筒之间设有三个横向减震橡胶环7，探管由弧形盖板4通过两端的十二颗固定螺栓2固定在外筒1上。在弧形盖板4上，开有两个与探管连通孔13相对的流体连通孔5，用于探管传感器仓11与井下钻柱外环形空间的流体连通。外筒的主要功能是为探管在井下提供一个载体。压力、温度传感器12等将采集到的信号传给电路板14，由电路板14对传感器采集到的数据进行处理和存储，电池组15为电子系统的电源。弧形盖板4上有固定螺孔17、弧形空间18、弧形护翼19、固定端20及流体连通孔5。
该外置式钻井井底数据采集的装置，压力传感器能够在0～140Mpa的高压和150℃的高温下正常工作，监测的精度达到±0.03％。温度传感器可以对井底温度进行监测，能够在105MPa的高压下正常工作，监测的精度达到±0.2℃。采用锂电池为电子系统提供电源，可以在井底连续工作达300小时以上。系统的抗震指数在6～9g(10～150Hz)。该装置的抗压程度可达105Mpa。
该钻井井底数据采集装置无需改变钻具水眼的流道截面积和形状，在空气钻井方式、雾化钻井方式、泡沫钻井方式及充气泥浆钻井等欠平衡钻井方式下能正常工作并传递数据，具有不易产生钻具刺漏、探管直径小、维护使用方便等特点。
附图说明
图1本实用新型结构图
图2本实用新型外筒凹槽剖视图
图3本实用新型弧形盖板结构图
图4本实用新型探测管结构图
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的说明。图1为本实用新型的结构示意图，外置式钻井井底数据采集装置主要由外筒和探管组成，外筒1的两端有螺纹，用来与井下钻具连接，外侧中部开有一个60°的槽，槽的底部为半径16mm的圆弧，探管6放置其中，探管的下部有一橡胶纵向减震块3，探管的上部有一纵向压紧弹簧8，探管与外筒之间设有三个横向减震橡胶环7，探管由弧形盖板4通过两端的十二颗固定螺栓2固定在外筒1上。在弧形盖板4上，开有两个与探管连通孔13相对的流体连通孔5，用于探管传感器仓11与井下钻柱外环形空间的流体连通。外筒的主要功能是为探管在井下提供一个载体。压力、温度传感器12等将采集到的信号传给电路板14，由电路板14对传感器采集到的数据进行处理和存储，电池组15为电子系统的电源。
对于外筒1用于防止探管的碰撞和摩擦，提供被测流体通路，提供连接井下钻具将装置送入井底的作用。
其中探管6用于探测被测温度、压力等，并对所采集到的信号进行调整、A/D转换后转换为数字信息，然后按规定的频率采样，将所采集到的数据作进一步处理，比如滤波、变换和规整，按照设定的时间间隔对数据进行存储。
井底工程参数的物理量通过传感器变换为模拟电信号，经过电路板14进行模数转换、采集、处理、滤波后，成为离散的静态数据，然后被存储。
对于减震块3，用于减小钻具振动对探管的影响。
对于纵向压紧弹簧8，用于将探管沿纵向压在减震块3上，防止探管纵向活动。
对于横向减震橡胶圈7，用于防止探管横向活动，减小横向振动。
图3是本实用新型的弧形盖板，包括两端的固定螺孔17、弧形空间18、弧形护翼19、固定端20及流体连通孔5。
对于两端的固定螺孔17，每端设有六个螺栓面孔，用于连接固定。
对于弧形空间18与弧形护翼19，弧形空间18是放置探管的位置，弧形护翼19保护探管，防止其横向活动。
对于固定端20，用于固定弧形盖板，并提高结构强度。
对于流体连通孔5，设置了两个，用于连通探管的传感器仓12和井下环形空间，为装置提供被测介质通道。
图4是本实用新型的探测管结构图。
参见图3，根据本实用新型的外置式钻井井底数据采集装置的探管包括下部的传感器仓12，中部的电路板14及上部的电池组15，外壳上有三道环形沟槽10，连通孔13及弹簧芯16。
对于下部的传感器仓12，用于安装压力传感器和温度传感器等。
对于中部的电路板14，布置了用于数据采集的电子电路。
对于及上部的电池组15，提供了该装置的电源。
对于外壳上的三道环形沟槽10，连通孔13及弹簧芯16，沟槽10内装橡胶环用于防止探管横向活动和减震，连通孔13用于提供被测介质通道，弹簧芯16用于防止弹簧脱落。
在不脱离本实用新型的范围和构思可以做出许多其他的改变和改型。本实用新型并不限于特定的实施例，本实用新型的范围由所附权利要求限定。

Claims (5)

1.一种外置式钻井井底数据采集装置，主要由外筒、探管和弧形盖板组成，其特征在于：外筒(1)的两端有螺纹，外侧中部开有凹槽，弧形盖板(4)及固定螺栓(2)将探管(6)固定在外筒(1)的凹槽内，探管(6)内设置有传感器仓(12)、电路板(14)以及传感器(12)，探管(6)上部为电池组(15)，传感器仓(12)上开有被测流体通道(13)，探管(6)的下部、中部及上部开有三个环形槽，安装减震橡胶环。
2.如权利要求1所述的外置式钻井井底数据采集装置，其特征在于：外筒(1)外侧凹槽为60°的槽，槽的底部为半径16mm的圆弧。
3.如权利要求1所述的外置式钻井井底数据采集装置，其特征在于：弧形盖板(4)上有固定螺孔(17)、弧形空间(18)、弧形护翼(19)、固定端(20)及流体连通孔(5)。
4.如权利要求1所述的外置式钻井井底数据采集装置，其特征在于：探管(6)下部装有减震橡胶块，上部装有压紧弹簧，横向装有减震橡胶圈。
5.如权利要求1所述的外置式钻井井底数据采集装置，其特征在于：传感器(12)为压力传感器和温度传感器。
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