一种近钻头随钻测井仪器及方法与流程

本发明属于钻井设备，具体涉及一种近钻头随钻测井仪器及方法。

背景技术：

1、当前钻井领域，随着钻探工程项目的开展，各油田相继进入开发后期，油藏开发难度逐渐增加，对随钻测井技术的精度和实时性要求越来越高；目前常用的随钻测井仪器均位于螺杆后方，距离钻头较远，测量信息滞后，经常出现当仪器识别目的层界面时，钻头早已出目的层的现象，致使导向效果不佳，无法根据钻遇的地层信息快速调整井眼轨迹。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种近钻头随钻测井仪器及方法，可有效解决上述问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种近钻头随钻测井仪器，包括：悬挂短节(1)、泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)、测井探管(3)、伸缩连接器(4)、无磁钻铤(5)、接收短节(6)、发射短节(7)和螺杆(8)；

4、所述发射短节(7)的前端直接安装所述钻头(9)；所述发射短节(7)的后端与所述螺杆(8)的前端连接；所述螺杆(8)的后端与所述接收短节(6)的前端连接；所述接收短节(6)的后端与所述无磁钻铤(5)的前端连接；所述无磁钻铤(5)的后端与所述悬挂短节(1)的前端连接；

5、在所述悬挂短节(1)内安装所述泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)；在所述无磁钻铤(5)内安装所述测井探管(3)和所述伸缩连接器(4)；所述伸缩连接器(4)的前端与所述接收短节(6)的后端连接；所述伸缩连接器(4)的后端与所述测井探管(3)的前端连接；所述测井探管(3)的后端伸入到所述悬挂短节(1)内，并与所述泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)连接。

6、优选的，所述发射短节(7)包括发射短节壳体(10)、传感器组件(11)、发射控制电路(12)、发射天线(13)和电池组(14)；

7、所述传感器组件(11)安装在所述发射短节壳体(10)前端，所述发射天线(13)安装在所述发射短节壳体(10)后端；所述发射控制电路(12)分别与所述传感器组件(11)、所述发射天线(13)和所述电池组(14)电路连接。

8、优选的，所述发射天线(13)包括衬底、天线线圈、绝缘层、内衬层和屏蔽保护罩；所述天线线圈呈螺旋状紧密缠绕在衬底的外周，所述天线线圈、所述绝缘层、所述内衬层和所述屏蔽保护罩从内到外依次紧密贴合；所述发射短节壳体(10)材质为无磁不锈钢。

9、优选的，所述接收短节(6)包括接收短节壳体(15)、接收天线(16)、接收控制电路(17)和转接套(18)；

10、所述接收天线(16)安装在所述接收短节壳体(15)的前端；所述接收控制电路(17)安装在所述接收短节壳体(15)的中部；所述转接套(18)安装在所述接收短节壳体(15)的后端；所述转接套(18)的后端与所述伸缩连接器(4)的前端连接；所述接收控制电路(17)与所述接收天线(16)电路连接。

11、优选的，所述接收天线(16)包括衬底、天线线圈、绝缘层、内衬层和屏蔽保护罩；所述天线线圈呈螺旋状紧密缠绕在衬底的外周，所述天线线圈、所述绝缘层、所述内衬层和所述屏蔽保护罩从内到外依次紧密贴合；所述接收短节壳体(15)材质为无磁不锈钢。

12、优选的，所述测井探管(3)包括中控模块、电源管理模块和信号处理模块；所述中控模块分别与所述电源管理模块和所述信号处理模块连接。

13、优选的，所述泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)包括流筒(19)、限流环(20)、蘑菇头(21)、定子导流器(22)、涡轮转子(23)、直翼导流器(24)和脉冲发生器本体(25)；

14、所述脉冲发生器本体(25)安装在所述流筒(19)的内部；所述脉冲发生器本体(25)的前端安装所述蘑菇头(21)，所述蘑菇头(21)的外部安装所述限流环(20)；所述脉冲发生器本体(25)的后端安装所述直翼导流器(24)；所述脉冲发生器本体(25)的外面嵌套安装所述定子导流器(22)和所述涡轮转子(23)；

15、所述脉冲发生器本体(25)包括脉冲信号发生装置和发电机装置；所述发电机装置位于所述脉冲发生器本体(25)后端，给仪器供电；所述脉冲信号发生装置位于所述脉冲发生器本体(25)前端，从所述测井探管(3)传输的编码成脉冲信号的井斜和地层伽马数据，通过所述脉冲发生器本体(25)驱动所述蘑菇头(21)往复运动，改变所述蘑菇头(21)与所述限流环(20)之间的环形空间面积，从而产生正脉冲泥浆压力信号。

16、优选的，所述悬挂短节(1)外径为150mm-160mm，材质为无磁不锈钢；所述无磁钻铤(5)外径为150mm-160mm，材质为无磁不锈钢；所述接收短节(6)外径为150mm-160mm；所述发射短节(7)外径为150mm-160mm。

17、本发明还提供一种近钻头随钻测井仪器的方法，包括以下步骤：

18、步骤1，发射短节(7)与钻头(9)直接相连，实时采集得到钻头位置的井斜和地层伽马数据，并以电磁波信号的形式发送所述钻头位置的井斜和地层伽马数据；

19、步骤2，接收短节(6)接收所述发射短节(7)发射的电磁波信号，对接收到的电磁波信号解码，获得钻头位置的井斜和地层伽马数据，并通过伸缩连接器(4)传输到测井探管(3)；

20、步骤3，测井探管(3)将接收到的钻头位置的井斜和地层伽马数据编码成脉冲信号，并发送给泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)；

21、步骤4，泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)接收到测井探管(3)发送的编码成脉冲信号的钻头位置的井斜和地层伽马数据，将脉冲信号的钻头位置的井斜和地层伽马数据转换为正脉冲泥浆压力信号，正脉冲泥浆压力信号通过钻具内孔传到地面。

22、优选的，所述发射短节(7)中的传感器组件(11)，用于实时采集得到钻头位置的井斜和地层伽马数据；发射控制电路(12)，用于对传感器组件(11)实时采集得到的钻头位置的井斜和地层伽马数据进行数据处理并进行信号编码；发射天线(13)，用于以电磁波形式发送钻头位置的井斜和地层伽马数据；电池组(14)，用于为所述发射短节(7)各工作模块提供电源；

23、所述接收短节(6)中的接收天线(16)，用于接收发射天线(13)发射的电磁波信号；接收控制电路(17)，用于对接收到的电磁波信号解码，获得钻头位置的井斜和地层伽马数据，并通过伸缩连接器(4)传输到测井探管(3)；

24、所述测井探管(3)中的中控模块，用于对整个仪器系统的控制管理和通讯传输；电源管理模块，用于将泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)产生的交流电进行整流、稳压和滤波，形成直流电，对测井探管(3)、泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)和接收短节(6)供电；信号处理模块，用于将接收到的钻头位置的井斜和地层伽马数据编码成脉冲信号，并发送给泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)；

25、所述泥浆涡轮发电脉冲发生器(2)中的脉冲信号发生装置接收测井探管(3)发送的编码成脉冲信号的钻头位置的井斜和地层伽马数据，通过脉冲信号发生装置驱动蘑菇头(21)往复运动，改变蘑菇头(21)与限流环(20)之间的环形空间面积，从而产生正脉冲泥浆压力信号，正脉冲泥浆压力信号通过钻具内孔传到地面。

26、本发明提供的一种近钻头随钻测井仪器及方法具有以下优点：

27、本发明提供了一种近钻头随钻测井仪器及方法，该近钻头随钻测井仪器测量参数距离钻头近，能及时地识别钻遇的地层信息，快速调整井眼轨迹，有效减少钻头出层现象；该近钻头随钻测井仪器适用于7.5英寸井眼，通过仪器的优化设计，增强了近钻头数据信号传输的稳定性，并且使仪器冲蚀减小，降低钻具卡钻风险，提高了脉冲信号解码成功率，从而加快钻井施工进度。