专利名称：井下钻具(钻头)转速测量方法及井下转速测量用短节的制作方法
技术领域：
本发明涉及井下用参数测量技术领域，具体涉及一种井下钻具(钻头)转 速测量方法及井下转速测量用短节。
背景技术：
为了了解矿用钻具(钻头)在井下钻井的过程中的工作状态，需要掌握井 下钻具(钻头)运行的各种参数。在这些参数中，转速是其中的一个重要数据。 以往所采用的方法是由井上钻具的转速来估算井下钻具(钻头)的转速，目 前还没有直接能测量井下钻具(钻头)转速的方法，由井上钻具的转速来估算 井下钻具(钻头)的转速这种方法存在的问题是没有准确性，因为上千米的钻 杆在井下钻进的过程中毫无刚性可言，井上的钻具转速并不代表着井下钻具(钻 头)的转速。而在采用镙杆泵的钻具(钻头)钻井的情况下，井上钻杆不动， 井下的钻具(钻头)转速则无法估算。
钻具(钻头)在井下钻井转速像井下压力、温度、扭矩、轴力等参数一样 重要，获得这些参数对保证安全钻井非常重要，另外对钻头的失效分析、钻头 的优化设计等方面也是一个不可或缺的信息。目前及将来，大位移井和水平井 是钻井行业的趋势，随着大位移井和水平井的日益增多，采用镙杆泵钻井的情 况也越来越多，没有钻具(钻头)在井下钻井的转速测量是不可想象的事情。
目前还没有能直观、准确地提供钻具(钻头)旋转速度的方法及设备。
发明内容
本发明的目的之一是要提供一种井下钻具(钻头)转速测量方法，目的之 二是提供一种根据上述井下钻具(钻头)转速测量方法而研制的井下转速测量 用短节，以克服现有技术存在的非直观、不准确的问题。
为克服现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案是 一种井下钻具(钻 头)转速测量方法，它是在被测钻具(钻头)上或者被测钻具(钻头)上、下 刚性联接的短节上设置磁通门组件，利用大地磁场的南北极性特点，将磁通门 上测得的圆周变化磁场转变为圆周变化次数，单位时间内圆周变化次数便是圆 周变化速率，即钻具(钻头)的转速。
上述磁通门组件通常设置于钻具(钻头)或短节的外套筒内。与其它常规 组件的设置方式相同，只要有空间即可设置。
一种井下钻具(钻头)转速测量用短节，包括空心的本体1，本体1的两 端设置有内螺纹联接端7和外螺纹联接端5，本体1的外侧设置有无磁的外套
筒2，在本体1与外套筒2之间设置有磁通门组件。从而实现利用磁通门组件
进行井下钻具转速的测量。
上述磁通门组件包括磁通门4和控制采集存储模块3。 上述本体1由无磁材料制成。
本发明填补了钻具(钻头)钻速测量的空白，通过测量钻速可以直观、准 确地了解井下钻具的转速。众所周知，钻具(钻头)在正常的钻井过程中其转 速是基本恒定的，但在常规的地面驱动的井下钻具或钻头在钻井的过程中经常 会遇到卡钻、蹩钻等影响安全钻井的情况，在镙杆泵驱动的钻井过程中，井下 钻具(钻头)的正常钻井由于驱动装置故障或地质情况的变异也会受到破坏， 钻具(钻头)转速是能直接反映钻井工作情况好坏的主要参数。
本发明的优点是
1、 方法简单、成本低充分利用自然界的磁能量来测量转速，测量成本低;
2、 适用范围广可适用于对各种井下工作的钻具转速进行测量，通过钻具 (钻头)转速可以间接地了解井下工作信息，如钻具(钻头)的损坏、地质层
的变化等。本发明尤其适用于镙杆泵的钻具(钻头)钻速的测量。
3、 结构简单本发明方法实施容易，该方法所采用的磁通门组件是一种常 用的设备，以前在钻探行业中常被用于进行钻具方位的静态参数测量，在本发 明中将其应用在钻具的转速的动态测量上。实施中将其设置在任何的常规钻具
(钻头)上或者被测的钻具(钻头)上下，即可通过本发明的方法来实现测量。 为了更进一步说明本发明方法的实施容易，在具体的结构方面本发明还特别提 供了一种结构简单，容易制造加工的短节。
4、 安全性高由于结构简单，实施容易，不影响其他钻具钻井的安全。
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图l是本发明的原理示意图2是测量原理示意图3是应用实施例的结构示意图。
l-本体；2-外套筒；3-控制采集存储模块；4-磁通门；5-外螺纹联接端； 6-电池；7-内螺纹联接端。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明进行详细地说明。
本发明提供一种井下钻具(钻头)转速测量方法，它是在被测钻具(钻头)
上或者与被测钻具(钻头)上、下刚性联接的短节上设置磁通门组件，利用大 地磁场的南北极性特点，从磁通门上测得的圆周变化磁场转变为圆周变化次数， 单位时间内圆周变化次数便是圆周变化速率，即钻具(钻头)的转速。
上述磁通门组件通常设置于钻具(钻头)或短节的外套筒内。与其它常规 组件的设置方式相同，只要有空间即可设置。
参见图1和图2，其具体的原理说明如下自然界中的磁场是按南北极方 向分布，将磁通门组件安装到钻具(钻头)上或者与被测钻具(钻头)上、下 刚性联接的短节上，钻具(钻头)或者短节旋转一周，对应磁通门组件测得的 磁场信号显示为正弦波形， 一个完整的波形即代表转动一周。
参见图3， 一种井下转速测量用短节，包括空心的本体l，本体l的两端设
置有内螺纹联接端7和外螺纹联接端5，本体1的外侧设置有外套筒2，在本体 1与外套筒2之间设置有磁通门组件。所说的磁通门组件包括磁通门4和控制 采集存储模块3，还包括电池6。整个短节均为无磁材料制成。
控制采集存储模块3按下井之前预先设置的工作制度(流程)将采集到的 数据信息储存起来，待提钻后将短节取出进行数据回放至计算机中，供技术人 员研究分析。如果钻井过程中采用了MWD (随钻测量系统)，也可将井下采集 的数据信息通过MWD适时传输到地面以供技术人员研究分析。
本实施例所提供的短节通常是在被测钻具(钻头)上或者其上、下刚性联 接的常用短节上无空间设置磁通门组件时专门设计的。它作为一个短节，与被 测钻具(钻头)之间采用刚性联接，其内部还可以设置其它测量设备，以便充 分利用该短节的空间。
权利要求
1、一种井下钻具(钻头)转速测量方法，它是在被测钻具(钻头)上或者被测钻具(钻头)上、下刚性联接的短节上设置磁通门组件，从磁通门上测得的圆周变化磁场转变为圆周变化次数，单位时间内圆周变化次数便是圆周变化速率，即钻具(钻头)的转速。
2、 根据权利要求1所述的一种井下钻具(钻头)转速测量方法，其特征在于所述磁通门组件通常设置于钻具(钻头)或短节的外套筒内。
3、 根据权利要求1所述的一种井下钻具(钻头)转速测量方法所采用的一 种井下钻具(钻头)转速测量用短节，包括空心的本体(1)，本体(1)的两端设置有内螺纹联接端(7)和外螺纹联接端(5)，本体(1)的外侧设置有无磁 的外套筒(2)，在本体(1)与外套筒(2)之间设置有磁通门组件。
4、 根据权利要求3所述的一种井下钻具(钻头)转速测量用短节，其特征 在于所述磁通门组件包括磁通门(4)和控制采集存储模块(3)。
5、 根据权利要求3或4所述的一种井下钻具(钻头)转速测量用短节，其 特征在于所述本体(1)由无磁材料制成。
全文摘要
本发明涉及井下用参数测量技术领域，具体涉及一种井下钻具(钻头)转速测量方法及井下转速测量用短节。为克服现有技术存在的非直观的问题，本发明提供的技术方案是一种井下钻具(钻头)转速测量方法，它是在被测钻具(钻头)上或者被测钻具(钻头)上、下刚性联接的短节上设置磁通门组件，利用大地磁场的南北极性特点，将磁通门上测得的圆周变化磁场转变为圆周变化次数，即钻具(钻头)的转速。一种井下钻具(钻头)转速测量用短节，包括空心的本体，本体的两端设置有内螺纹联接端和外螺纹联接端，本体的外侧设置有无磁的外套筒，在本体与外套筒之间设置有磁通门组件。本发明具有成本低、适用范围广、结构简单、安全性高的优点。
文档编号E21B47/00GK101182767SQ20071018855
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月11日 优先权日2007年12月11日
发明者张骁勇, 沈建诚, 宇 王, 邵增元, 陆忠华, 敏 黄 申请人:西安石油大学;江汉石油钻头股份有限公司