专利名称：一种能测量井下钻具旋转速度和方向的短节的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及井下用参数测量技术领域，具体涉及一种能测量井下钻具 旋转速度和方向的短节。
技术背景为了了解矿用钻具(钻头)在井下钻井过程中的工作状态，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。 为了获得准确的参数，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，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。而在釆用镙杆泵的钻具(钻 头)钻井的情况下，井上钻杆不动，井下钻具(钻头)的转速则无法估算。因为井下操作的特殊性，钻具(钻头)的旋转方向也是一个不容易掌握的 参数，在钻具(钻头)正常钻进的情况下钻具(钻头) 一般是单方向恒速转动， 当井下发生遇卡、蹩钻等情况时，钻具(钻头)的转速要发生变化甚至反转。 通过钻具(钻头)的转速测量可及时了解井下信息，使技术人员及时采取相应 对策以保证正常钻井和钻井施工的安全性，因为矿场钻井特别是石油钻井成本 高，特别强调安全性。如果不及时准确了解井下信息，会导致灾难性的后果。 另外作为钻具(钻头)的生产者通过了解井下钻具(钻头)转速可知道它们失 效的原因及机理，由此可优化它们的设计和制造方案。目前还没有能直观、准确地提供钻具(钻头)转速和旋转方向的设备。本实用新型的目的是要提供一种能测量井下钻具旋转速度和方向的短节， 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，本实用新型提供的技术方案是 一种能测量 井下钻具旋转速度和方向的短节，包括空心的本体3，本体3的两端设置有内螺纹联接端1和外螺纹联接端6，本体3的外侧设置有无磁的外套筒2，在本体 3与外套筒2之间设置有磁通门组件4和磁通门组件5，磁通门组件4和磁通门 组件5分别位于旋转面的90度弧度区域内的不同轴向垂线上。上述磁通门组件4和磁通门组件5分别包括磁通门和与磁通门连接的控制 采集存储器。上述本体3由无磁材料制成。本实用新型填补了钻具(钻头)旋转速度和方向测量的空白，可以直观、 准确地了解井下钻具的转速和旋转方向。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受 到破坏，钻具(钻头)的转速也要发生变化甚至反转，所以说钻具(钻头)旋 转速度和方向是能直接反映钻井工作情况好坏的主要参数。本实用新型的优点是1、 成本低充分利用自然界的磁能量来测量转速和旋转方向，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(钻头)转速及转动方向进行测量，间接地了解钻具(钻头)的井下工作信息，如钻具(钻头)的损坏、况，尤其适用于镙杆泵的钻具(钻头)钻速及转动方向的测量。3、 结构简单本实用新型所采用的关键部件一磁通门组件是一种常用的设 备，其主要组件中的磁通门和控制采集存储器可以根据需要在市面上购买选用， 以往磁通门组件在钻探行业中常被用于进行钻具的方位的静态参数测量，在本 实用新型中将其应用在了钻具的转速的动态测量上，加工组装容易。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。5、 使用寿命长故障率低，可连续在井下工作。
图1是本实用新型的结构示意图； 图2是图1的A-A剖视图。 附图标记说明如下1-内螺纹联接端；2-外套筒；3-本体；4-磁通门组件；5-磁通门组件，6-外螺纹联接端，7-电池。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型进行详细地说明。参见图l、图2。本实用新型包括空心的本体3，本体3的两端设置有内螺 纹联接端1和外螺纹联接端6，本体3的外侧设置有外套筒2，在本体3与外套 筒2之间设置有两组磁通门组件4和磁通门组件5。磁通门组件4和磁通门组 件5分别位于旋转面的卯度弧度区域内的不同轴向垂线上，且位于不同的水平 面上(方便在有限的空间里安装)。整个短节均为无磁材料制成。所说的磁通门组件4和磁通门组件5分别都包括磁通门和控制采集存储器，还包括用来供电的电池7。使用时，将本实用新型所提供的短节联接在被测钻具(钻头)的上、下并 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。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，也就是旋转速度；同时两组磁通 门组件发出的信号会有相位差，利用相位差即可判断两组磁通门组件的旋转顺 序，也就可以确定转动方向。该结构的短节可以用于测量钻具(钻头)的旋转 速度，即钻速，还可以测量钻具(钻头)的旋转方向。控制采集存储器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。
权利要求1、一种能测量井下钻具旋转速度和方向的短节，包括空心的本体(3)，本体(3)的两端设置有内螺纹联接端(1)和外螺纹联接端(6)，其特征在于本体(3)的外侧设置有无磁的外套筒(2)，在本体(3)与外套筒(2)之间设置有磁通门组件(4)和磁通门组件(5)，磁通门组件(4)和磁通门组件(5)分别位于旋转面的90度弧度区域内的不同轴向垂线上。
2、 如权利要求1所述的一种能测量井下钻具旋转速度和方向的短节，其特 征在于所述磁通门组件(4)和磁通门组件(5)分别包括磁通门和与磁通门 连接的控制采集存储器。
3、 如权利要求1或2所述一种能测量井下钻具旋转速度和方向的短节，其 特征在于所述本体(3)由无磁材料制成。
专利摘要本实用新型涉及井下用参数测量技术领域，具体涉及一种能测量井下钻具旋转速度和方向的短节。为克服现有技术存在的非直观、不准确的问题，本实用新型的技术方案是一种能测量井下钻具旋转速度和方向的短节，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两个磁通门组件，这两组磁通门组件分别位于旋转面的90度弧度区域内的不同轴向垂线上。本实用新型的优点是成本低、适用范围广、结构简单、安全性高、使用寿命长。
文档编号E21B47/00GK201152170SQ20072031120
公开日2008年11月19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