一种随钻测量用脉冲测量装置及测量方法与流程

    技术2025-07-14  7


    本发明属于井下随钻测量工具,特别涉及一种随钻测量用脉冲测量装置及测量方法。


    背景技术:

    1、井下随钻测量(mwd)是一种在钻井过程中实时测量及传输工程参数信息的现代钻井辅助技术。旋转阀是随钻测量系统的重要组成部件之一,其通常情况与下部的脉冲发生器组成旋转阀泥浆脉冲器进行联动工作,泥浆在通过旋转阀内部流通孔与转子进行接触过程中会触发脉冲发生器并产生相应的脉冲信号,进而对泥浆的相关数据进行测量。

    2、随着我国石油勘探开发不断向复杂深部地层延伸发展,井下环境越发恶劣复杂,受井下高温、振动和空间制约影响,钻井过程中阻卡、井漏、溢流、卡钻等井下复杂与事故频发,不利于随钻测量工具的高效稳定工作,严重影响深层油气资源的勘探进程。因此,为了保障井下工器具安全,及时避免事故发生,当前亟须一种能够适应高温振动井况的随钻测量旋转阀及脉冲装置,保障及时、准确获取地下井况工程参数的反馈信息,提升勘探开发保障能力。


    技术实现思路

    1、针对背景技术中的问题,本发明提出一种随钻测量用脉冲测量装置及测量方法。

    2、为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

    3、一种随钻测量用脉冲测量装置,包括打捞矛、旋转阀组件、阀组固定座、驱动单元、供电单元和分析单元;

    4、所述打捞矛一端与旋转阀组件连接;

    5、所述旋转阀组件远离打捞矛的一端与阀组固定座连接,用于周期性正转和反转,与进入的钻井液冲击,产生压力信号;

    6、所述驱动单元安装在阀组固定座远离旋转阀组件的一端,且与旋转阀组件之间传动连接,用于根据压力信号调整旋转阀组件的正转与反转;

    7、所述供电单元与驱动单元连接,用于对驱动单元供电;

    8、所述分析单元与供电单元连接,用于分析压力信号并传输至地面。

    9、进一步地,所述旋转阀组件包括:

    10、阀筒,内部沿轴向依次安装有定子固定器、定子、转子、高压主轴和密封环,且所述阀筒一端与打捞矛连接,另一端与阀组固定座连接;

    11、所述定子固定器通过沿径向安装的紧定螺钉与阀筒连接;

    12、所述定子边缘处设有限位槽,作为销钉安装入口,并通过定子固定器定位;所述定子固定器通过螺纹连接在阀筒上面,并压紧定子的端面;

    13、所述转子一端与定子转动连接,另一端与高压主轴键连接;

    14、所述高压主轴一端穿过阀组固定座与驱动单元传动连接;

    15、所述密封环安装在高压主轴与阀组固定座的环空间隙中,用于密封;

    16、定位螺栓,所述定位螺栓螺纹一侧旋进高压主轴一端并与其相连接,另一端通过六角头压紧转子,从而连接着转子与高压主轴;

    17、转子垫片,所述转子垫片安装在定位螺栓外表面,同时位于转子与高压主轴之间,用于调整转子与高压主轴之间的轴向位置。

    18、进一步地,所述阀筒的内壁还设置有耐磨衬套,所述耐磨衬套位于转子周侧。

    19、进一步地,所述转子包括筒体和月形叶片;

    20、所述月形叶片设置有若干个,均布在筒体表面;

    21、所述筒体一端与定子转动连接,另一端与阀组固定座转动连接,且所述筒体与阀组固定座转动配合处安装有耐磨套;

    22、所述筒体内部通过半圆键与高压主轴连接。

    23、进一步地,所述定子端面开设有扇形孔,所述扇形孔的数量与月形叶片相等。

    24、进一步地,所述密封环包括密封挡圈、端面v型密封环和双面v型密封环;

    25、所述端面v型密封环和双面v型密封环沿轴向依次设置;

    26、所述密封挡圈设置有多个,至少一个位于端面v型密封环和双面v型密封环之间,至少一个位于双面v型密封环远离端面v型密封环的一端。

    27、进一步地,所述驱动单元包括:

    28、无刷电机一端与电路板骨架嵌连,并与供电单元连接,另一端通过联轴器连接有外磁体;

    29、所述外磁体内部安装有深沟球轴承,并通过外磁体内部阶梯孔的端面定位;

    30、所述深沟球轴承内圈安装有隔磁外壳,并通过隔磁外壳上的阶梯轴端面进行定位;

    31、内磁体,通过隔磁外壳与外磁体装配,用于通过磁力耦合作用进行动力传递;

    32、输入轴,与内磁体一端螺纹连接,并通过螺母锁紧;

    33、减速器,与输入轴远离内磁体的一端连接;

    34、输出轴,一端与减速器远离输入轴的一端连接,另一端与高压主轴传动连接。

    35、进一步地,所述隔磁外壳靠近无刷电机的端部设置有锁紧螺母,所述锁紧螺母用于对轴承轴向定位与锁紧。

    36、进一步地,所述供电单元包括:

    37、壳体,内部安装有电路板骨架、密封圈、堵头和电机接头;

    38、所述电路板骨架用于集成高温电池和电路板;

    39、所述密封圈和堵头用于从壳体一端部堵住电路板骨架;

    40、所述电机接头一端与电路板骨架远离堵头的一端连接,另一端与无刷电机连接。

    41、一种测量方法,应用于上述的一种随钻测量用脉冲测量装置,包括以下步骤:

    42、采集压力信号;

    43、通过分析单元对压力信号进行分析,将测量参数转化为控制信号;

    44、通过驱动单元基于控制信号对旋转阀组件的工作参数进行调整,实现压力信号的不断脉动循环和阀体总成的不断打开、闭合。

    45、本发明的有益效果:

    46、1、本发明通过设置旋转阀组件、驱动单元、供电单元和分析单元,在工作时通过驱动单元给旋转阀组件通过动力,通过旋转阀组件与钻井液进行冲击,从而获取压力信息,然后分析单元通过对压力信息进行分析,并将控制信号反馈至驱动单元,从而调整旋转阀组件的工作参数,实现压力信号的不断脉动循环和阀体总成的不断打开、闭合;

    47、2、本发明的装置信号传输稳定,抗高温能力、防堵防磨能力强,可以精准、及时地掌握钻进过程中井下工程参数变化,为保障高温井况钻采作业信号实时稳定传输提供重要工具支撑,为完善高温井况工程参数随钻测量技术提供装备支撑;

    48、3、本发明的装置首先针对高温振动井况的恶劣钻采条件,采用耐热涂层和耐磨环设计方案对井下电子元器件和电路板骨架等进行了优化设计,保证高温井况下工程参数信号的测量精度,采用磁力耦合以及v型密封环双重密封,结合无刷电机的驱动效果,降低泥浆液冲损效应的影响,保障测量信号通过泥浆脉冲旋转阀进行连续压力波的形式传输至地面。经现场实际数据测试表明,该方法简便可靠,能有效诊断井下复杂与低效事件,具有很大的实用价值。

    49、本发明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,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。



    技术特征:

    1.一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,包括打捞矛(1)、旋转阀组件(2)、阀组固定座(3)、驱动单元、供电单元和分析单元;

    2.根据权利要求1所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,所述旋转阀组件(2)包括:

    3.根据权利要求2所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,所述阀筒(205)的内壁还设置有耐磨衬套(204),所述耐磨衬套(204)位于转子(203)周侧。

    4.根据权利要求2所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,所述转子(203)包括筒体(2031)和月形叶片(2032);

    5.根据权利要求4所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,所述定子(202)端面开设有扇形孔(2021),所述扇形孔(2021)的数量与月形叶片(2032)相等。

    6.根据权利要求2所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,所述密封环包括密封挡圈(208)、端面v型密封环(212)和双面v型密封环(213);

    7.根据权利要求2所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,所述驱动单元包括:

    8.根据权利要求7所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,所述隔磁外壳(17)靠近无刷电机(12)的端部设置有锁紧螺母(10),所述锁紧螺母(10)用于对轴承(19)轴向定位与锁紧。

    9.根据权利要求7所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,所述供电单元包括:

    10.一种测量方法,应用于权利要求1-9任一项所述的一种随钻测量用脉冲测量装置,其特征在于,包括以下步骤:


    技术总结
    本发明属于井下随钻测量工具技术领域,提供了一种随钻测量用脉冲测量装置及测量方法,包括打捞矛、旋转阀组件、阀组固定座、驱动单元、供电单元和分析单元;打捞矛一端与旋转阀组件连接;旋转阀组件远离打捞矛的一端与阀组固定座连接;驱动单元安装在阀组固定座远离阀岛固定座的一端,且与旋转阀组件之间传动连接。本发明通过设置旋转阀组件、驱动单元、供电单元和分析单元,在工作时通过驱动单元给旋转阀组件通过动力,通过旋转阀组件与钻井液进行冲击,从而获取压力信息,然后分析单元通过对压力信息进行分析,并将控制信号反馈至驱动单元,从而调整旋转阀组件的工作参数,实现压力信号的不断脉动循环和阀体总成的不断打开、闭合。

    技术研发人员:张贵仪,张文远,李富强,陈刚,谢天涯,李振宝,张东,张磊
    受保护的技术使用者:中国石油天然气集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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