专利名称：井下近钻头钻具力学参数测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油钻井技术领域，是一种井下近钻头钻具力学参数测量装置。
背景技术：
当前，我国西部地区(塔里木、准噶尔、吐哈和柴达木)的石油资源量占全国总资源量的38%，是国内石油产量的主要接替地区，探明率仅为9%，而西部地区的石油资源量约70%埋藏在深部地层，主要分布于新疆塔里木、准噶尔、四川等地区，该地区地层压力、应力复杂，裂缝广泛发育；高温、高压、高含硫；深部地层岩石可钻性差；山前地质情况复杂，高陡构造发育，地层倾角大，安全密度窗口窄。从而造成了井下复杂事故频繁，建井周期长，工程费用高，严重制约了西部深层油气田勘探开发进程。为解决深部油气资源勘探开发所面临的问题，加快深部地层油气资源的勘探开发进程，仅仅知道钻井过程中钻头的位置和钻进的地层是不够的。因此，急需研制一种针对深部油气资源开发的井下近钻头处钻具力学测量装置，用来实时监测井下钻具受力情况，以避免或降低井下复杂事故的发生，从而提高油气井的开发效率。
发明内容本实用新型提供了 一种井下近钻头钻具力学参数测量装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决井下复杂事故频发和油气井的开发效率低的问题。本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的一种井下近钻头钻具力学参数测量装置，包括测量本体、传感检测装置、数据采集转换装置、信号发送装置和泥浆脉冲发生器；测量本体的内部有本体内腔，测量本体的下部外侧安装有传感检测装置，传感检测装置上方的测量本体的体内固定安装有数据采集转换装置，本体内腔下部固定安装有信号发送装置，本体内腔上部固定安装有泥浆脉冲发生器，信号发送装置和泥浆脉冲发生器外侧与本体内腔内壁之间有能够通过液体的环形间隙；传感检测装置的信号输出端通过线缆与数据采集转换装置的输入端子电连接在一起，数据采集转换装置的输出端子通过线缆与信号发送装置的输入端子电连接在一起，信号发送装置的输出端子与泥浆脉冲发生器的输入端子电连接在一起。下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进上述本体内腔中部可固定安装有涡轮发电机，涡轮发电机外侧与本体内腔内壁之间有能够通过液体的流道，涡轮发电机的输出端子通过电缆分别与信号发送装置、信号传输装置和泥浆脉冲发生器的电源端子电连接在一起。上述测量本体可包括测量短节、中连接管体和上连接管体，测量短节上部和中连接管体下部通过螺纹固定安装在一起，中连接管体上部和上连接管体下部通过螺纹固定安装在一起，测量短节、中连接管体和上连接管体内部分别有短节内腔、中管内腔和上管内腔，短节内腔通过中管内腔与上管内腔相连通并形成本体内腔。上述测量短节的外侧可有不少于一个的传感器安装孔，传感检测装置固定安装在传感器安装孔内部，测量短节的上部外侧有护盖轴颈，护盖轴颈的外侧中部有电路板安装槽并固定安装有数据采集转换装置，护盖轴颈上方的测量短节上部有外侧带有短节上螺纹的短节上轴颈，中管内腔的下部内壁上有与短节上螺纹相配合的内螺纹，护盖轴颈外部套装有密封护盖，密封护盖的上端压紧在中连接管体的下端面上，传感器安装孔与电路板安装槽之间的测量短节体内有轴向线缆孔，传感器安装孔与电路板安装槽通过轴向线缆孔相连通，短节上轴颈的上端面上有过线孔，过线孔的下端位于电路板安装槽的上端面上；传感检测装置与数据采集转换装置之间的线缆安装在轴向线缆孔内，数据采集转换装置与信号发送装置之间的线缆安装在过线孔内。上述电路板安装槽上方和下方的护盖轴颈外侧面上分别可有上密封槽和下密封槽并分别安装有密封圈。上述中管内腔的下部内壁上可有中管内环台，涡轮发电机下端坐在中管内环台上端面上。 上述传感检测装置可为溅射薄膜应变式传感器。上述上管内腔的上部内壁上可有上管连接螺纹，测量短节的外侧下部可有短节下螺纹。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过涡轮发电机、泥浆脉冲发生器、传感检测装置、数据采集转换装置和信号发送装置的配合使用，实现实时监测井下近钻头处钻具的受力情况，避免或降低了井下复杂事故的发生，具有测量精度高和可靠性高的特点，降低了安全隐患，提高了生产效率。
附图1为本实用新型最佳实施例的主视半剖视结构示意图。附图2为附图1中a段的局部放大结构示意图。附图3为附图1中b段的局部放大结构示意图。附图4为附图1中c段的局部放大结构示意图。附图中的编码分别为I为传感检测装置，2为数据采集转换装置，3为信号发送装置，4为泥浆脉冲发生器，5为涡轮发电机，6为测量短节，7为中连接管体，8为上连接管体，9为短节内腔,10为中管内腔,11为上管内腔，12为传感器安装孔,13为护盖轴颈，14为电路板安装槽，15为短节上轴颈，16为密封护盖，17为轴向线缆孔，18为过线孔，19为中管内环台，20为上管连接螺纹，21为短节下螺纹。
具体实施方式
本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1、2、3的布图方式来进行描述的，如前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述如附图1所示，该井下近钻头钻具力学参数测量装置包括测量本体、传感检测装置1、数据采集转换装置2、信号发送装置3和泥浆脉冲发生器4 ;测量本体的内部有本体内腔，测量本体的下部外侧安装有传感检测装置1，传感检测装置I上方的测量本体的体内固定安装有数据采集转换装置2，本体内腔下部固定安装有信号发送装置3，本体内腔上部固定安装有泥浆脉冲发生器4，信号发送装置3和泥浆脉冲发生器4外侧与本体内腔内壁之间有能够通过液体的环形间隙；传感检测装置I的信号输出端通过线缆与数据采集转换装置2的输入端子电连接在一起，数据采集转换装置2的输出端子通过线缆与信号发送装置3的输入端子电连接在一起，信号发送装置3的输出端子与泥浆脉冲发生器4的输入端子电连接在一起。数据采集转换装置2、信号发送装置3和泥浆脉冲发生器4为现有公知公用的装置。可根据实际需要，对上述井下近钻头钻具力学参数测量装置作进一步优化或/和改进如附图1、3所示，本体内腔中部固定安装有涡轮发电机5，涡轮发电机5外侧与本体内腔内壁之间有能够通过液体的流道，涡轮发电机5的输出端子通过电缆分别与信号发送装置3、信号传输装置和泥浆脉冲发生器4的电源端子电连接在一起。涡轮发电机5为现有公知公用的装置。如附图1、2、3、4所示，测量本体包括测量短节6、中连接管体7和上连接管体8，测量短节6上部和中连接管体7下部通过螺纹固定安装在一起，中连接管体7上部和上连接管体8下部通过螺纹固定安装在一起，测量短节6、中连接管体7和上连接管体8内部分别有短节内腔9、中管内腔10和上管内腔11，短节内腔9通过中管内腔10与上管内腔11相连通并形成本体内腔。如附图1、2所示，测量短节6的外侧有不少于一个的传感器安装孔12，传感检测装置I固定安装在传感器安装孔12内部，测量短节6的上部外侧有护盖轴颈13，护盖轴颈13的外侧中部有电路板安装槽14并固定安装有数据采集转换装置2，护盖轴颈13上方的测量短节6上部有外侧带有短节上螺纹的短节上轴颈15，中管内腔10的下部内壁上有与短节上螺纹相配合的内螺纹，护盖轴颈13外部套装有密封护盖16，密封护盖16的上端压紧在中连接管体7的下端面上，传感器安装孔12与电路板安装槽14之间的测量短节6体内有轴向线缆孔17，传感器安装孔12与电路板安装槽14通过轴向线缆孔17相连通，短节上轴颈15的上端面上有过线孔18，过线孔18的下端位于电路板安装槽14的上端面上；传感检测装置I与数据采集转换装置2之间的线缆安装在轴向线缆孔17内，数据采集转换装置2与信号发送装置3之间的线缆安装在过线孔18内。数据采集转换装置2通过螺钉固定安装在电路板安装槽14内，便于安装和拆卸。如附图2所示，电路板安装槽14上方和下方的护盖轴颈13外侧面上分别有上密封槽和下密封槽并分别安装有密封圈。这样，使密封护盖16和测量短节6之间保持可靠密封，使液体无法进入电路板安装槽14内部。如附图1、3所示，中管内腔10的下部内壁上有中管内环台19，涡轮发电机5下端坐在中管内环台19上端面上。如附图1、2所示，传感检测装置I为溅射薄膜应变式传感器。溅射薄膜应变式传感器为现有公知公用的传感装置，溅射薄膜应变式传感器通过粘贴式热安装固定在传感器安装孔12内。[0030]如附图1、2、4所示，上管内腔11的上部内壁上有上管连接螺纹20，测量短节6的外侧下部有短节下螺纹21。这样，通过上管连接螺纹20和短节下螺纹21能够方便地将本实用新型安装在钻具上，并且便于拆卸。以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。本实用新型最佳实施例的使用过程使用时，将本实用新型随钻头一起下入井下，测量短节6在井下受到不断变化的轴向压力、圆周扭转力、两端弯曲力的作用时，传感检测装置I能够在检测测量短节6所受的轴向钻压、圆周扭转矩、两端弯曲力，并产生应变形变，从而输出的模拟电压信号发生相应改变；数据采集转换装置2按固定频率接收来自各个传感检测装置I的模拟电压信号，将模拟电压信号通过24位A\D芯片转换为数字信号，数据采集转换装置2内的DSP信号处理器接收这些数字信号对其按预定编码格式进行编码，随后将编码后的数字信号传输至信号发送装置3 ;信号发送装置3接收编码后的数字信号后，向泥浆脉冲发生器4输出数据传输脉冲指令，泥浆脉冲发生器4收到信号发送装置3的控制指令的驱动，输出泥浆压力脉冲信号；涡轮发电机5通过本体内腔内的流动泥浆驱动而发电，为泥浆脉冲发生器4、数据采集转换装置2、信号发送装置3和传感检测装置I提供电源。
权利要求1.一种井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于包括测量本体、传感检测装置、数据采集转换装置、信号发送装置和泥浆脉冲发生器；测量本体的内部有本体内腔，测量本体的下部外侧安装有传感检测装置，传感检测装置上方的测量本体的体内固定安装有数据采集转换装置，本体内腔下部固定安装有信号发送装置，本体内腔上部固定安装有泥浆脉冲发生器，信号发送装置和泥浆脉冲发生器外侧与本体内腔内壁之间有能够通过液体的环形间隙；传感检测装置的信号输出端通过线缆与数据采集转换装置的输入端子电连接在一起，数据采集转换装置的输出端子通过线缆与信号发送装置的输入端子电连接在一起，信号发送装置的输出端子与泥浆脉冲发生器的输入端子电连接在一起。
2.根据权利要求1所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于本体内腔中部固定安装有涡轮发电机，涡轮发电机外侧与本体内腔内壁之间有能够通过液体的流道，涡轮发电机的输出端子通过电缆分别与信号发送装置、信号传输装置和泥浆脉冲发生器的电源端子电连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于测量本体包括测量短节、中连接管体和上连接管体，测量短节上部和中连接管体下部通过螺纹固定安装在一起，中连接管体上部和上连接管体下部通过螺纹固定安装在一起，测量短节、中连接管体和上连接管体内部分别有短节内腔、中管内腔和上管内腔，短节内腔通过中管内腔与上管内腔相连通并形成本体内腔。
4.根据权利要求3所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于测量短节的外侧有不少于一个的传感器安装孔，传感检测装置固定安装在传感器安装孔内部，测量短节的上部外侧有护盖轴颈，护盖轴颈的外侧中部有电路板安装槽并固定安装有数据采集转换装置，护盖轴颈上方的测量短节上部有外侧带有短节上螺纹的短节上轴颈，中管内腔的下部内壁上有与短节上螺纹相配合的内螺纹，护盖轴颈外部套装有密封护盖，密封护盖的上端压紧在中连接管体的下端面上，传感器安装孔与电路板安装槽之间的测量短节体内有轴向线缆孔，传感器安装孔与电路板安装槽通过轴向线缆孔相连通，短节上轴颈的上端面上有过线孔，过线孔的下端位于电路板安装槽的上端面上；传感检测装置与数据采集转换装置之间的线缆安装在轴向线缆孔内，数据采集转换装置与信号发送装置之间的线缆安装在过线孔内。
5.根据权利要求4所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于电路板安装槽上方和下方的护盖轴颈外侧面上分别有上密封槽和下密封槽并分别安装有密封圈。
6.根据权利要求3所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于中管内腔的下部内壁上有中管内环台，涡轮发电机下端坐在中管内环台上端面上。
7.根据权利要求4所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于中管内腔的下部内壁上有中管内环台，涡轮发电机下端坐在中管内环台上端面上。
8.根据权利要求5所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于中管内腔的下部内壁上有中管内环台，涡轮发电机下端坐在中管内环台上端面上。
9.根据权利要求8所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于传感检测装置为溅射薄膜应变式传感器。
10.根据权利要求9所述的井下近钻头钻具力学参数测量装置，其特征在于上管内腔的上部内壁上有上管连接螺纹，测量短节的外侧下部有短节下螺纹。
专利摘要本实用新型涉及石油钻井技术领域，是一种井下近钻头钻具力学参数测量装置；其包括测量本体、传感检测装置、数据采集转换装置、信号发送装置和泥浆脉冲发生器；测量本体的内部有本体内腔，测量本体的下部外侧安装有传感检测装置，传感检测装置上方的测量本体的体内固定安装有数据采集转换装置，本体内腔下部固定安装有信号发送装置。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过涡轮发电机、泥浆脉冲发生器、传感检测装置、数据采集转换装置和信号发送装置的配合使用，实现实时监测井下近钻头处钻具的受力情况，避免或降低了井下复杂事故的发生，具有测量精度高和可靠性高的特点，降低了安全隐患，提高了生产效率。
文档编号F03B13/00GK202850990SQ20122050813
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月30日 优先权日2012年9月30日
发明者刘琛, 罗维, 王新, 赵继斌, 孟现波, 唐亮, 孙鹏 申请人:中国石油集团西部钻探工程有限公司