一种涡轮钻具及其井下工况参数检测仪的制作方法
【专利摘要】本发明属于钻井技术领域，公开了一种涡轮钻具井下工况参数检测仪，包括：主轴、套筒以及传感器组；所述主轴嵌于所述套筒内；所述传感器组固定在所述主轴上；其中，所述主轴内设置流体通路，所述流体通路末端设置连接口，用于与涡轮钻具连通；所述套筒将所述传感器组约束在所述主轴上。本发明提供一种高效，高可靠性的涡轮钻具井下工况参数检测仪。
【专利说明】
一种涡轮钻具及其井下工况参数检测仪
技术领域
[0001]本发明涉及钻井技术领域，特别涉及一种涡轮钻具及其井下工况参数检测仪。
【背景技术】
[0002]涡轮钻具是一种重要的井底动力工具，可大大提高钻进效率，是钻探行业的重要工具。
[0003]涡轮钻具在井底工作时的工况参数对于涡轮钻具至关重要，它是制定钻探工艺，评判涡轮钻具效率等的重要参数。现有技术中，多通过状态监测结合后期数学计算和数据处理得到。
[0004]上述方法导致测量的数据可靠性较低，精度也难以保证
【发明内容】
[0005]本发明提供一种涡轮钻具及其井下工况参数检测仪，解决现有技术中涡轮钻具在井底工作时的工况参数可靠性低的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种涡轮钻具井下工况参数检测仪，包括:主轴、套筒以及传感器组；
[0007]所述主轴嵌于所述套筒内；
[0008]所述传感器组固定在所述主轴上；
[0009]其中，所述主轴内设置流体通路，所述流体通路末端设置连接口，用于与涡轮钻具连通；
[0010]所述套筒将所述传感器组约束在所述主轴上。
[0011]进一步地，所述传感器组包括:压力传感器；
[0012]所述压力传感器固定在所述主轴上，监测主轴内流体通路的压力。
[0013 ] 进一步地，所述传感器组包括:温度传感器；
[0014]所述温度传感器固定在所述主轴上，监测主轴工作环境温度。
[0015]进一步地，所述传感器组包括:振动传感器；
[0016]所述振动传感器固定在所述主轴上，监测主轴工作环境振动频率。
[0017]进一步地，所述传感器组包括:转速传感器；
[0018]所述转速传感器固定在所述主轴上，监测主轴转速。
[0019]进一步地，所述传感器组包括:压力传感器、温度传感器、振动传感器以及转速传感器；
[0020]所述压力传感器固定在所述主轴上，用于监测主轴内流体通路的压力；
[0021 ] 所述温度传感器固定在所述主轴上，用于监测主轴工作环境温度；
[0022]所述振动传感器固定在所述主轴上，用于监测主轴工作环境振动频率；
[0023]所述转速传感器固定在所述主轴上，用于监测主轴转速。
[0024]进一步地，所述主轴上开设密封圈槽，所述密封圈内安置密封圈，密封所述套筒与所述主轴间的衔接间隙；
[0025]其中，所述密封圈槽包括上下两个，分别密封所所述主轴与所述套筒的上下两处衔接间隙。
[0026]进一步地，所述套筒底部设置与之匹配的密封端盖，将所述套筒压紧在所述主轴上。
[0027]进一步地，所述套筒与所述主轴间留出传感器安置空间；
[0028]所述传感器组设置在所述传感器安置空间内。
[0029]—种涡轮钻具装置，包括:涡轮钻具以及所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪；
[0030]所述涡轮钻具井下工况参数检测仪固定所述涡轮钻具的涡轮节固定连接。
[0031]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0032]本申请实施例中提供的涡轮钻具井下工况参数检测仪，通过设置主轴与所述涡轮钻具可靠连接，直接深入井下，获得直接的参数监测环境;并通过传感器组实时监测工况参数，得到直接可靠的实时参数，直接反应工作状态，为合理的制定钻进工艺提供必要的数据支撑。
【附图说明】
[0033]图1为本发明实施例提供的涡轮钻具井下工况参数检测仪的结构示意图；
[0034]图2为图1的俯视图；
[0035]图3为本发明实施例提供的传感器组设置示意图。
【具体实施方式】
[0036]本申请实施例通过提供一种涡轮钻具及其井下工况参数检测仪，解决现有技术中涡轮钻具在井底工作时的工况参数可靠性低的技术问题;达到了提升涡轮钻具在井底工作时的工况参数检测效率和可靠性的技术效果。
[0037]为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下:
[0038]—种涡轮钻具井下工况参数检测仪，包括:主轴、套筒以及传感器组；
[0039]所述主轴嵌于所述套筒内；
[0040]所述传感器组固定在所述主轴上；
[0041 ]其中，所述主轴内设置流体通路，所述流体通路末端设置连接口，用于与涡轮钻具连通；
[0042]所述套筒将所述传感器组约束在所述主轴上。
[0043]通过上述内容可以看出，通过主轴与涡轮钻具形成稳定连接，跟随涡轮钻具深入井下，直接接触待检测环境和被检测对象，直接而稳定的获得工况参数;通过与涡轮钻具有效连接，实时准确的跟随涡轮钻具动作，直观而准确的获得钻具的参数，大大提升了检测的可靠性。
[0044]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0045]实施例一
[0046]参见图1和图2，本发明实施例提供的一种涡轮钻具井下工况参数检测仪，包括:主轴1、套筒3以及传感器组；
[0047]所述主轴I嵌于所述套筒3内；
[0048]所述传感器组固定在所述主轴I上；
[0049]其中，所述主轴I内设置流体通路8，所述流体通路8末端设置连接口，用于与涡轮钻具连通；
[0050]所述套筒3将所述传感器组约束在所述主轴I上。
[0051 ]下面将分别介绍所述检测仪。
[0052]—种涡轮钻具井下工况参数检测仪，包括:主轴1、套筒3以及传感器组；
[0053]所述主轴I嵌于所述套筒3内；
[0054]所述传感器组固定在所述主轴I上；
[0055]其中，所述主轴I内设置流体通路8，所述流体通路8末端设置连接口，用于与涡轮钻具连通；
[0056]所述套筒3将所述传感器组约束在所述主轴I上。
[0057]在执行参数检测时，将涡轮钻具井下工况参数检测仪与涡轮钻具的涡轮节相连接;具体的，通过流体通路8末端设置连接口与钻具的涡轮节建立稳定牢固的连接；同时，保证涡轮节上端花键的端部与涡轮钻具井下工况参数检测仪的垂直距离不大于20mm。
[0058]安装完成后启动涡轮钻具井下工况参数检测仪的电源，仪器将在延时3个小时后开始数据的采集工作，数据采集时间满48小时后自动停止运行。
[0059]参见图3，根据实际情况及所需要检测的工况参数，分别设置相应的传感器。
[0060]具体的，所述传感器组包括:压力传感器10;所述压力传感器10固定在所述主轴I上，监测主轴I内流体通路8的压力。
[0061 ] 所述传感器组包括:温度传感器11;所述温度传感器11固定在所述主轴I上，监测主轴I工作环境温度。
[0062]所述传感器组包括:振动传感器9;所述振动传感器9固定在所述主轴I上，监测主轴工作环境振动频率。
[0063]所述传感器组包括:转速传感器12;所述转速传感器12固定在所述主轴I上，监测主轴I转速。具体来讲，采用霍尔转速传感器。
[0064]进一步地，为了提升主轴I密封性能，所述主轴I上开设密封圈槽2、4，所述密封圈内安置密封圈，密封所述套筒3与所述主轴I间的衔接间隙；
[0065]其中，所述密封圈槽2、4包括上下两个，分别密封所所述主轴I与所述套筒3的上下两处衔接间隙。
[0066]所述套筒3底部设置与之匹配的密封端盖5，将所述套筒5压紧在所述主轴I上，密封主轴。
[0067]具体来讲，主轴I上加工两个ο型密封圈槽，用于放置ο型圈，套筒3通过螺纹与主轴I相连接，同时套筒3通过压紧0型圈对主轴进行密封.
[0068]密封端盖5通过螺纹与套筒3相连接，主轴I上开有阶梯孔6，垫片放置于阶梯孔6内，密封塞7通过螺纹与主轴I的阶梯孔6相连接，并将阶梯孔6内的垫片压紧进行密封。
[0069]所述套筒3与所述主轴I间留出传感器安置空间；所述传感器组设置在所述传感器安置空间内。
[0070]涡轮钻具井下工况参数检测仪随涡轮钻具下放到钻孔底部，启动钻机使涡轮钻具开始工作。此时涡轮钻具井下工况参数检测仪通过传感器组实时采集涡轮钻具工作时的入口压力、温度、涡轮转速及振动频率工况参数。
[0071]根据实际的装备设置，采集到的数据实时回传并存储在上位设备中；具体来讲，建立传感器组与涡轮钻具控制器间的连接，直接将实时监测到的工况参数存储于控制器内。
[0072]进一步地，在涡轮钻具控制器上连接上位的数据处理设备，可将读取到的数据最终以波形图的形式，或者其它直观的方式显示，便于观察和后续研究。
[0073]实施例二
[0074]—种涡轮钻具装置，包括:涡轮钻具以及所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪；
[0075]所述涡轮钻具井下工况参数检测仪固定所述涡轮钻具的涡轮节固定连接。
[0076]下面将具体介绍所述检测仪。
[0077]—种涡轮钻具井下工况参数检测仪，包括:主轴1、套筒3以及传感器组；
[0078]所述主轴I嵌于所述套筒3内；
[0079]所述传感器组固定在所述主轴I上；
[0080]其中，所述主轴I内设置流体通路8，所述流体通路8末端设置连接口，用于与涡轮钻具连通；
[0081 ]所述套筒3将所述传感器组约束在所述主轴I上。
[0082]在执行参数检测时，将涡轮钻具井下工况参数检测仪与涡轮钻具的涡轮节相连接;具体的，通过流体通路8末端设置连接口与钻具的涡轮节建立稳定牢固的连接；同时，保证涡轮节上端花键的端部与涡轮钻具井下工况参数检测仪的垂直距离不大于20mm。
[0083]安装完成后启动涡轮钻具井下工况参数检测仪的电源，仪器将在延时3个小时后开始数据的采集工作，数据采集时间满48小时后自动停止运行。
[0084]参见图3，根据实际情况及所需要检测的工况参数，分别设置相应的传感器。
[0085]具体的，所述传感器组包括:压力传感器10;所述压力传感器10固定在所述主轴I上，监测主轴I内流体通路8的压力。
[0086]所述传感器组包括:温度传感器11;所述温度传感器11固定在所述主轴I上，监测主轴I工作环境温度。
[0087]所述传感器组包括:振动传感器9;所述振动传感器9固定在所述主轴I上，监测主轴工作环境振动频率。
[0088]所述传感器组包括:转速传感器12;所述转速传感器12固定在所述主轴I上，监测主轴I转速。具体来讲，采用霍尔转速传感器。
[0089]进一步地，为了提升主轴I密封性能，所述主轴I上开设密封圈槽2、4，所述密封圈内安置密封圈，密封所述套筒3与所述主轴I间的衔接间隙；
[0090]其中，所述密封圈槽2、4包括上下两个，分别密封所所述主轴I与所述套筒3的上下两处衔接间隙。
[0091]所述套筒3底部设置与之匹配的密封端盖5，将所述套筒5压紧在所述主轴I上，密封主轴。
[0092]具体来讲，主轴I上加工两个ο型密封圈槽，用于放置ο型圈，套筒3通过螺纹与主轴I相连接，同时套筒3通过压紧0型圈对主轴进行密封.
[0093]密封端盖5通过螺纹与套筒3相连接，主轴I上开有阶梯孔6，垫片放置于阶梯孔6内，密封塞7通过螺纹与主轴I的阶梯孔6相连接，并将阶梯孔6内的垫片压紧进行密封。
[0094]所述套筒3与所述主轴I间留出传感器安置空间；所述传感器组设置在所述传感器安置空间内。
[0095]涡轮钻具井下工况参数检测仪随涡轮钻具下放到钻孔底部，启动钻机使涡轮钻具开始工作。此时涡轮钻具井下工况参数检测仪通过传感器组实时采集涡轮钻具工作时的入口压力、温度、涡轮转速及振动频率工况参数。
[0096]根据实际的装备设置，采集到的数据实时回传并存储在上位设备中；具体来讲，建立传感器组与涡轮钻具控制器间的连接，直接将实时监测到的工况参数存储于控制器内。
[0097]进一步地，在涡轮钻具控制器上连接上位的数据处理设备，可将读取到的数据最终以波形图的形式，或者其它直观的方式显示，便于观察和后续研究。
[0098]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0099]本申请实施例中提供的涡轮钻具井下工况参数检测仪，通过设置主轴与所述涡轮钻具可靠连接，直接深入井下，获得直接的参数监测环境;并通过传感器组实时监测工况参数，得到直接可靠的实时参数，直接反应工作状态，为合理的制定钻进工艺提供必要的数据支撑。
[0100]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于，包括:主轴、套筒以及传感器组； 所述主轴嵌于所述套筒内； 所述传感器组固定在所述主轴上； 其中，所述主轴内设置流体通路，所述流体通路末端设置连接口，用于与涡轮钻具连通； 所述套筒将所述传感器组约束在所述主轴上。2.如权利要求1所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于，所述传感器组包括:压力传感器； 所述压力传感器固定在所述主轴上，监测主轴内流体通路的压力。3.如权利要求1所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于，所述传感器组包括:温度传感器； 所述温度传感器固定在所述主轴上，监测主轴工作环境温度。4.如权利要求1所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于，所述传感器组包括:振动传感器； 所述振动传感器固定在所述主轴上，监测主轴工作环境振动频率。5.如权利要求1所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于，所述传感器组包括:转速传感器； 所述转速传感器固定在所述主轴上，监测主轴转速。6.如权利要求1所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于，所述传感器组包括:压力传感器、温度传感器、振动传感器以及转速传感器； 所述压力传感器固定在所述主轴上，用于监测主轴内流体通路的压力； 所述温度传感器固定在所述主轴上，用于监测主轴工作环境温度； 所述振动传感器固定在所述主轴上，用于监测主轴工作环境振动频率； 所述转速传感器固定在所述主轴上，用于监测主轴转速。7.如权利要求1?6任一项所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于:所述主轴上开设密封圈槽； 所述密封圈内安置密封圈，密封所述套筒与所述主轴间的衔接间隙； 其中，所述密封圈槽包括上下两个，分别密封所所述主轴与所述套筒的上下两处衔接间隙。8.如权利要求7所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于:所述套筒底部设置与之匹配的密封端盖，将所述套筒压紧在所述主轴上。9.如权利要求8所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪，其特征在于:所述套筒与所述主轴间留出传感器安置空间； 所述传感器组设置在所述传感器安置空间内。10.一种涡轮钻具装置，其特征在于，包括:涡轮钻具以及如权利要求9所述的涡轮钻具井下工况参数检测仪； 所述涡轮钻具井下工况参数检测仪固定所述涡轮钻具的涡轮节固定连接。
【文档编号】E21B4/00GK105865527SQ201610322108
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】吴川, 韩磊, 吴笛, 张峰
【申请人】中国地质大学（武汉）