随钻测量仪的制作方法

本实用新型属于钻井测量领域，特别涉及一种随钻测量仪。

背景技术：

mwd是随钻测量仪(measurementwhiledrilling)的英文缩写，mwd主要由井下仪器系统、地面仪器系统组成，其中井下仪器系统跟随钻具本体工作，在钻井过程中井下仪器系统测量井眼的倾斜度、工作面和方位，利用钻柱中的泥浆脉冲将测量信息数据无线传输到地面仪器系统。现阶段在石油开发钻探、煤层气、地热井等定向井市场中，mwd的应用越来越广泛，尤其是在石油勘探开发领域定向井中，mwd的应用尤为突出，其对定向井的逐渐改进及发展起到了重要的推动作用。

其中井下仪器系统的主要供电方式为电池发电，电池工作时间为150-180小时，此电池工作时间相对整个钻井过程较短，不能确保整个钻井过程中mwd能连续稳定的运行，中途更换电池则必须重复提钻，极大的增加了工作量和时间成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种随钻测量仪，确保在整个钻井过程中井下仪器本体内的电器件能持续的得到供电。

为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种随钻测量仪，包括井下仪器本体，所述井下仪器本体内设置有热电材料，所述井下仪器本体设置于钻具本体内，所述钻具本体内通有钻井液，所述热电材料的一端为受钻井液作用而降温的低温端、另一端为受井下温度作用而升温的高温端，所述热电材料与所述井下仪器本体内的电器件电连接。

可选的，所述井下仪器本体包括与所述钻具本体同轴布置的抗压筒，所述钻井液经所述抗压筒的外周壁与所述钻具本体的内周壁之间流过，所述热电材料的低温端布置于所述抗压筒的内周壁，所述热电材料的高温端向所述抗压筒的中心处延伸。

可选的，所述热电材料布置有多组且多组热电材料呈环形布置于所述抗压筒的内周壁。

可选的，一组所述热电材料包括平行布置的p型热电材料与n型热电材料。

可选的，还包括电极片，所述电极片包括共接电极片、正电极片及负电极片，所述p型热电材料与所述n型热电材料的一端共同与共接电极片连接，所述p型热电材料与所述n型热电材料的另一端分别和所述正电极片与所述负电极片连接，所述正电极片与所述负电极片和所述井下仪器本体内的电器件电连接。

可选的，所述p型热电材料与所述n型热电材料的两端相应的电极片的外侧皆设置有绝缘陶瓷板。

可选的，所述井下仪器本体内的电器件包括脉冲发生器、驱动器及定向测量器，所述井下仪器本体内还包括供电系统，所述热电材料和所述供电系统电连接，所述供电系统分别与所述脉冲发生器、所述驱动器及所述定向测量器电连接。

可选的，还包括与所述供电系统电连接的备用电池。

可选的，所述热电材料的低温端和高温端皆设置有与所述供电系统电连接的温度传感器；所述供电系统与电源切换电路电连接，所述电源切换电路判断温度传感器采集的温度信息使得供电系统与所述备用电池电连接。

可选的，所述电源切换电路包括与所述供电系统连接的开关，所述开关在所述温度传感器的触发下与所述备用电池电连接。

与现有技术相比：本申请采用热电材料为井下仪器本体供电，利用井下温度和钻井液形成的环境，热电材料两端一直存在温差，所以热电材料可以持续供电，且热电材料使用寿命较长，一般可达10年以上，无须频繁更换，因而降低供电成本；且本申请采用热电材料，其自身具有耐高温性能，热电材料可耐250℃以下的高温，175-200℃下也可正常发电，满足mwd在深井、高温井中工作的需求。

附图说明

图1为本实用新型布置示意图；

图2为热电材料的布置剖视图；

图3为若干组热电材料的串联示意图；

图4为热电材料与备用电池与和供电系统的连接示意图。

附图标记：

1、钻具本体；2、井下仪器本体；21、抗压筒；22、脉冲发生器；23、驱动器；24、定向测量器；25、供电系统；26、备用电池；27、温度传感器；28、开关；3、钻井液；4、p型热电材料；5、n型热电材料；61、共接电极片；62、正电极片；63、负电极片；7、绝缘陶瓷板。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示为本实用新型提供的一种随钻测量仪，包括设置于钻具本体1内的井下仪器本体2，钻具本体1内通有钻井液3，钻井液3由地面通入钻具本体1，再流出至钻具本体1与井壁之间，最终被排出，井下仪器本体2内设置有热电材料，热电材料的一端为受钻井液3作用而降温的低温端、另一端为受井下温度作用而升温的高温端，热电材料与井下仪器本体2内的电器件电连接。

本申请具有以下技术效果：钻具本体1在井下工作时会受到井下温度影响，钻具本体1内的井下仪器本体2受井下温度影响升温与井下温度相同，钻井液3的主要作用是把岩屑从井下携带至地面，同时也能起到对钻具本体1降温的作用，利用此种环境在井下仪器本体2内设置热电材料，热电材料的一端受钻井液3作用进行降温，热电材料的另一端受井下温度作用进行升温，所以热电材料的两端会产生温差形成塞贝克效应，热电材料在此环境下为井下仪器本体2内的电器件持续供电，与现有技术相比，本申请不需要采用电池进行供电，因为在钻井过程中必然会产生温差，所以可持续供电，并且热电材料的寿命长无须频繁更换，极大降低了供电成本及减少了人工操作量。

在一些实施例中，如图1所示，井下仪器本体2包括与钻具本体1同轴布置的抗压筒21，钻井液3经抗压筒21的外周壁与钻具本体1的内周壁之间流过，井下仪器本体2的内部环腔温度受井下温度影响一直处于较高温度的状态，因此热电材料的一端向所述抗压筒21的中心处延伸从而被影响成为高温端；抗压筒21自身受钻井液3影响则处于较低温度的状态，因此使得热电材料的另一端被钻井液3影响从而成为低温端。

在一些实施例中，如图1和图2所示，热电材料的低温端布置于抗压筒21的内周壁，热电材料的高温端沿抗压筒21的径向向内部延伸，根据实际需要多组热电材料呈环形布置于抗压筒21的内周壁，这样可以提供较大的电量。

在一些实施例中，如图2所示，一组热电材料包括平行布置的p型热电材料4与n型热电材料5，还包括电极片，电极片包括共接电极片61、正电极片62及负电极片63；可以将p型热电材料4与n型热电材料5的高温端共同与共接电极片61连接，而p型热电材料4与n型热电材料5的低温端分别和正电极片62与负电极片63连接，如图3所示若干组热电材料展开示意图，若干组热电材料可以进行串联进行供电。

在一些实施例中，如图2所示，p型热电材料4与n型热电材料5的两端相应的电极片的外侧皆设置有绝缘陶瓷板7，绝缘陶瓷板7呈环形分为内外两个陶瓷板，其中外侧的陶瓷板布置于抗压筒21的内周壁，热电材料的低温端通过电极片与外侧的陶瓷板的内周壁连接，热电材料的高温端通过电极片与内侧的陶瓷板的外周壁连接，绝缘陶瓷板7不仅起到了绝缘的作用，还能为热电材料提供稳定的安装结构。

在一些实施例中，如图1所示，井下仪器本体2内的电器件包括脉冲发生器22、驱动器23及定向测量器24，井下仪器本体2内还包括供电系统25，热电材料和供电系统25电连接，供电系统25分别与脉冲发生器22、驱动器23及定向测量器24电连接。供电系统25为现有技术中常用的整流供电装置，用于将热电材料产生的电能整流再分别供电至脉冲发生器22、驱动器23及定向测量器24等一些电器件。

在一些实施例中，如图4所示，还包括与供电系统25电连接的备用电池26。在钻具本体1刚开始从地面进行钻井时，井下温度不可能过高，如此热电材料的两端将不能产生较大温差，从而无法满足供电需求，这时就需要备用电池26为电器件进行临时供电，当钻具本体1继续向下工作井下温度升温至一定值时，热电材料两端温差增加才能产生使井下仪器本体2内的电器件正常工作的电能，此时停止备用电池26供电，仅靠热电材料进行供电。

在一些实施例中，如图2所示，温度传感器27分别布置于热电材料的低温端位置处和高温端位置处，从而可以实时判断热电材料两端的温差，并且采集到的温度信息实时传递至供电系统25，供电系统25根据温差大小判断是否采用备用电池26进行供电。

在一些实施例中，如图4所示，电源切换电路包括与供电系统25连接的开关28，开关28在温度传感器的触发下与备用电池26电连接。当钻具本体1刚开始从地面进行钻井时，热电材料的两端温差较小且不稳定，热电材料的发电效率较低或者不能进行发电，此时就可以闭合开关28使得供电系统25与备用电池26也连接，如此备用电池26与热电材料同时为供电系统25提供电能，当井下温度升温至一定值且稳定时，此时就可以断开开关28停止备用电池26供电，仅靠热电材料提供电能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。