一种可实现快速预警功能的随钻测量工具的制作方法

本实用新型涉及石油天然气勘探开发用辅助设备，特别涉及一种可实现快速预警功能的随钻测量工具。

背景技术：

随钻测量装置是一种实现井下信息与地面监测设备的实时信息交互的装置，在随钻测量装置上设置有若干传感器，主要用于测量钻头压力、井底压力、井下温度等钻井参数，能够实时监测井下工程、地质参数，并将测量结果及时传输到地面，为现场工程师准确判断井眼轨迹发展趋势提供参考，以达到预防和减少井下复杂事故的发生，保证钻井施工安全的目的。

目前的随钻测量装置由于设置的传感器数量较多，各个传感器采集到的数据采用预先设置的顺序依序上传至井外地面监测设备，由现场工作人员在地面监测设备的显示器上观察判断是否有异常情况，进而采取相应的措施，但是，由于传感器通过同一信号发射天线和信号接收天线依序上传数据，当其中一个数据传输失败时，会直接影响后续数据的正常传输，导致地面的现场工程师不能及时获取井下异常情况，同时，由于所有的数据需全部传输至地面监测设备进行统计后，才能知晓井下实际情况，导致异常情况发现不及时，影响钻井施工的安全进行。

综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决现有的随钻测量装置由于通过同一信号发射天线和信号接收天线依序将井下钻井参数发送至地面监测设备进行数据统计，容易出现数据传输失败或延迟的情况，导致异常情况发现不及时，影响钻井施工的安全进行的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有的随钻测量装置由于通过同一信号发射天线和信号接收天线依序将井下钻井参数发送至地面监测设备进行数据统计，容易出现数据传输失败或延迟的情况，导致异常情况发现不及时，影响钻井施工的安全进行的技术问题，提供了一种可实现快速预警功能的随钻测量工具。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种可实现快速预警功能的随钻测量工具，包括井下检测设备，所述井下检测设备通信连接有设置在地面的地面监测设备，所述井下检测设备内设置有井下存储器和传感器模块，所述井下存储器内储存有工程参数的正常数值范围，当所述传感器模块测得工程参数超出所述正常数值范围时，超范围的工程参数通过有线和/或无线通信方式传输至地面监测设备。

本实用新型的一种可实现快速预警功能的随钻测量工具，通过在井下检测设备内的井下存储器内预先储存工程参数的正常数值范围，使在井下完成测量参数的异常与否的判断，当传感器模块检测到工程参数超出正常数值范围内时，优先将超范围的工程参数上传至地面监测设备，有利于地面现场工作人员及时的接收到井下的异常情况，以方便更快的采取相应的应对措施，保证采气井的钻井施工的安全进行。

作为优选，所述井下存储器包括数据对比模块，所述数据对比模块与传感器模块通信连接，所述工程参数的正常数值范围储存在所述数据对比模块内，所述数据对比模块与地面监测设备通信连接。通过设置数据对比模块用于储存工程参数的正常数值范围，并通过数据对比模块与地面监测设备的通信连接，实现超范围工程参数的及时上传，结构较简单。

作为优选，所述井下存储器还包括数据存储模块，所述数据存储模块连接有控制电路模块和供电模块，所述控制电路模块与所述供电模块电连接，所述控制电路模块分别与所述传感器模块和数据存储模块通信连接。通过设置数据存储模块、控制电路模块和供电模块，通过控制电路模块将各传感器测量的数字信号转化为数据存储模块能够储存的数据形式，使传感器模块测量的数据全部导入数据存储模块进行储存，方便在起钻后将数据存储模块内的数据导入地面监测设备，进行全面分析处理，以获得更全面、精确的可应用于钻井施工、钻井设计和钻井研究的信息。

作为优选，所述地面监测设备上设置有报警模块，所述报警模块与数据对比模块通信连接，当地面监测设备接收到超范围参数时，所述报警模块被触发报警。通过在地面监测设备上设置报警模块与数据对比模块通信连接，使得数据对比模块对比检测到的超范围的工程参数传输到地面监测设备时，报警模块及时的发出警报，使钻井工作人员能够更快速的注意到接收到的井下异常信息，以方便更快的采取相应的应对措施，进一步保证采气井的钻井施工的安全进行。

作为优选，所述传感器模块包括加速度传感器和/或温度传感器和/或环空压力传感器和/或水眼压力传感器。通过设置多个传感器组成传感器模块，使得传感器模块能够测量较容易的测得钻头工作环境的工程参数，使钻头的工作情况得到实时的监测，保证钻头的正常工作。

作为优选，所述井下检测设备还包括用于检测采气井定向参数的参数检测模块，所述参数检测模块通过通信模块与地面监测设备通信连接。通过设置参数检测模块用于检测被钻井的井斜、方位和工具面等定向参数，使得采气井的状态情况的工程参数及时传输至地面监测设备，保证钻井过程的正常顺利进行。

作为优选，所述通讯模块为泥浆脉冲发生器。采用泥浆脉冲发生器实现井下测量信号的及时传输，传输方式快速稳定。

作为优选，所述数据存储模块和数据对比模块分别通过通讯接口与所述泥浆脉冲发生器通信连接。通过将数据存储模块和数据对比模块分别连接泥浆脉冲发生器，使得泥浆脉冲发生器不仅能够及时的传输采气井定向参数，还能够负责传输钻头钻采过程中的工程参数，进一步方便数据的及时传输。

作为优选，所述通讯接口包括相互配合连接的上数据连接器和下数据连接器。采用相互配合的上数据连接器和下数据连接器实现泥浆脉冲发生器和井下存储器的连接，使得可根据实际情况，改用其他的有线传输方式进行数据的传输，也可将钻头钻采过程的工程参数与采气井的定向参数分开传输，使数据传输更迅速稳定。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的一种可实现快速预警功能的随钻测量工具的有益效果是：

通过在井下检测设备内的井下存储器内预先储存工程参数的正常数值范围，使在井下完成测量参数的异常与否的判断，当传感器模块检测到工程参数超出正常数值范围内时，优先将超范围的工程参数上传至地面监测设备，有利于地面现场工作人员及时的接收到井下的异常情况，以方便更快的采取相应的应对措施，保证采气井的钻井施工的安全进行。

附图说明

图1是本实用新型的一种可实现快速预警功能的随钻测量工具的结构示意图。

附图标记

1-套管，2-井下存储器，21-数据对比模块，22-数据存储模块，3-控制电路模块，4-供电模块，5-传感器模块，6-参数检测模块，7-泥浆脉冲发生器，8-通讯接口，81-上数据连接器，82-下数据连接器，9-地面监测设备，91-报警模块，10-钻头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种可实现快速预警功能的随钻测量工具，包括井下检测设备，所述井下检测设备通信连接有设置在地面的地面监测设备9，所述井下检测设备内设置有井下存储器2和传感器模块5，所述井下存储器2包括数据对比模块21和数据存储模块22，所述数据对比模块21分别与传感器模块5和地面监测设备9通信连接，所述传感器模块5用于检测钻井施工过程中例如钻头转速、温度、环空压力等工程参数，所述数据对比模块21用于储存工程参数的正常数值范围，例如钻井液密度安全窗口范围、环空压力正常范围、井下温度正常范围等，并与传感器模块5测得的工程参数进行对比，以判断传感器模块5侧得的工作参数是否存在异常，所述数据存储模块22用于存储所述传感器模块5测得的工程参数，以方便在起钻后将数据存储模块22内的数据导入地面监测设备9，进行全面分析处理，以获得更全面、精确的可应用于钻井施工、钻井设计和钻井研究的信息，当所述传感器模块5测得工程参数超出所述正常数值范围时，超范围的工程参数通过有线和/或无线通信方式传输至地面监测设备9。

本实施例的一种可实现快速预警功能的随钻测量工具，通过在井下检测设备内的井下存储器2内预先储存工程参数的正常数值范围，使在井下完成测量参数的异常与否的判断，当传感器模块5检测到工程参数超出正常数值范围内时，优先将超范围的工程参数上传至地面监测设备9，有利于地面现场工作人员及时的接收到井下的异常情况，以方便更快的采取相应的应对措施，保证采气井的钻井施工的安全进行，同时，通过数据存储模块22储存传感器模块5测得的工程参数，使得起钻后能够根据工程参数集中分析处理，获得更全面的信息。

优选的，所述数据存储模块22连接有控制电路模块3和供电模块4，所述控制电路模块3与所述供电模块4电连接，所述控制电路模块3分别与所述传感器模块5和数据存储模块22通信连接。通过控制电路模块3将各传感器测量的数字信号转化为电信号，再经控制电路模块3中的放大器处理后接入多路开关，通过多路开关后将电信号分时接入模数转换器，将电信号转换为数字信号后进行存储，以方便工程参数的集中储存以及后续的分析处理，所述供电模块4为控制电路模块3中的电气部分提供电力供应，同时，在开泵时，采用井下发电机为供电模块4进行充电，使停泵时各电气元件也能够持续工作，保证了整个参数检测装置的长期稳定的工作。

优选的，所述地面监测设备9上设置有报警模块91，所述报警模块91与数据对比模块21通信连接，当地面监测设备9接收到超范围参数时，所述报警模块91被触发报警。通过在地面监测设备9上设置报警模块91与数据对比模块21通信连接，使得数据对比模块21对比检测到的超范围的工程参数传输到地面监测设备9时，报警模块91及时的发出警报，使钻井工作人员能够更快速的注意到接收到的井下异常信息，以方便更快的采取相应的应对措施，进一步保证采气井的钻井施工的安全进行，可根据实际情况，采用声光报警设备作为报警模块91与地面监测设备9连接，当地面监测设备9接收到超范围参数时，报警模块91能及时的发出警报声光，进而使工作人员及时获知异常情况。

优选的，所述传感器模块5包括加速度传感器、温度传感器、环空压力传感器和水眼压力传感器。通过设置多个传感器组成传感器模块5，所述加速度传感器用于测量钻柱的三周加速度，并判定钻柱的静止与运动，所述温度传感器用于测量井下的实际温度，所述环空压力传感器用于测量套管与钻柱之间的环空压力，所述水眼压力传感器用于测量钻柱内的压力，使得传感器模块5能够测量较容易的测得钻头工作环境的工程参数，使钻头的工作情况得到实时的监测，保证钻头的正常工作，也方便这些数据传输到地面监控设备后，根据相关的计算公式分析，计算得到钻速、钻压、钻井液当量密度等钻井工程参数。

实施例2

如图1所示，本实施例的一种可实现快速预警功能的随钻测量工具，结构与实施例1相同，区别在于：所述井下检测设备还包括用于检测采气井定向参数的参数检测模块6，所述参数检测模块6通过通信模块与地面监测设备9通信连接，所述通讯模块为泥浆脉冲发生器7。

本实施例的一种可实现快速预警功能的随钻测量工具，通过设置参数检测模块6用于检测被钻井的井斜、方位和工具面等定向参数，使得采气井的状态情况的工程参数通过泥浆脉冲发生器7及时稳定的传输至地面监测设备9，保证钻井过程的正常顺利进行，同时，由于数据存储模块22和数据对比模块21与泥浆脉冲发生器7连接，使得泥浆脉冲发生器7不仅能够及时的传输采气井定向参数，还能够负责传输钻头钻采过程中的工程参数，进一步方便数据的及时传输，本实施例优选所述参数检测模块6包括定向仪、驱动器和电池筒，所述电池筒为驱动器和定向仪的电气部分提供电力供应，所述定向仪用于检测井斜、方位和工具面等定位参数，其测量的定位参数经驱动器短节编码并驱动后，由泥浆脉冲发生器7产生相应的钻井液脉冲信号，并传输至地面监测设备9。

优选的，所述数据存储模块22和数据对比模块21分别通过通讯接口8与所述泥浆脉冲发生器7通信连接，所述通讯接口8包括相互配合连接的上数据连接器81和下数据连接器82。本实施例采用相互配合的上数据连接器81和下数据连接器82实现泥浆脉冲发生器7和井下存储器2的通信连接，使得可根据实际情况，改用其他的有线传输方式进行数据的传输，也可将钻头钻采过程的工程参数与采气井的定向参数分开传输，使数据传输更迅速稳定。

以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换，而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。