专利名称：一种油田钻井仪器工具面角差测量工具及其测量方法
技术领域：
本发明涉及一种油田钻井仪器，特别是关于一种油田钻井仪器工具面角差测量工具及其测量方法。
背景技术：
在钻井测量系统中，为了能按照预定的井斜和方位打井，就需要知道油田钻井仪器的工具面角差。钻井螺杆有弯点，即高边工具面，它和钻铤标志线之间有一角度；钻铤标志线和探管工具面之间也是有一定角度的，通过这两个角度就可以计算出高边工具面和探管工具面的角差。在测量螺杆与钻铤标志线的夹角的时候，需要组合使用一套量具，将钻铤标志线和螺杆标志线投影到一个平面内才能进行测量。用此测量法得到的工具面角差与真实的角差一致，这样才能得到理想的井眼轨迹。现有技术中用到的组合测量工具在平面镜上投影后，很难辨认各测量工具的投影是否在一条直线上，因此，测量精度差。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种测量精度高，测量方便，能够得到理想井眼轨迹的油田钻井仪器工具面角差测量工具及其测量方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种油田钻井仪器工具面角差测量工具，其特征在于它包括板状瞄准工具、管状瞄准工具和瞄准镜；所述板状瞄准工具包括一标尺平板，所述沿标尺平板的一侧边的中部向内开设出一“M”形开口槽，所述标尺平板的另一侧开设一“V”形豁口，并在所述“V”形豁口位置设置一“V”形标尺，所述“M”形开口槽的对称中心线与所述“V”形标尺的对称中心线重合；所述“V”形标尺包括一顶部和两端部， 所述“V”形标尺的顶部对称中心处设置一定位杆，所述定位杆的尖头部伸在所述“V”形标尺的开口中，所述“V”形标尺的两端部一端设置有一铰链，另一端设置有一卡钳；所述管状瞄准工具包括一管状标尺，所述管状标尺的其中一端设置有一“V”形标尺，所述“V”形标尺包括一顶部和两端部，所述“V”形标尺的顶部对称中心处固定一定位杆，所述定位杆的尖头部伸在所述“V”形标尺的开口中，所述“V”形标尺的两端部一端设置有一铰链，另一端设置有一卡钳；所述管状标尺、“V”形标尺和定位杆三者的对称中心线重合；所述瞄准镜包括镜框，所述镜框包括两个侧板和中间的横板，所述两个侧板上、中间横板的前方设置一转轴， 所述转轴上转动连接一镜面；所述横板底部的中间位置向上开设一“V”形缺口，所述“V”形缺口的对称中心线和所述镜面的对称中心线在同一个中性面上。所述板状瞄准工具和所述管状瞄准工具中的所述“V”形标尺的顶部均呈圆弧形过渡。上述一种油田钻井仪器工具面角差测量工具的测量方法，其包括以下步骤1)将板状瞄准工具中定位杆的尖头部插入到钻铤标志线的凹槽内，用板状瞄准工具中的铰链和卡钳环抱钻铤，板状瞄准工具靠近钻铤的下端，且与钻铤垂直；2)将管状瞄准工具中定位杆的尖头部插入到钻铤标志线的凹槽内，用管状瞄准工具中的铰链和卡钳环抱钻铤，管状瞄准工具靠近钻铤的上端，且与钻铤垂直；3)将瞄准镜安装在螺杆上、板状瞄准工具的下方，镜框两个侧板的竖向侧边始终与螺杆接触，旋转镜面，直到管状标尺和“M”形开口槽的映像出现在镜面上；沿螺杆圆周方向移动瞄准镜，直到管状标尺的对称中心线和“M”形开口槽的对称中心线在瞄准镜上的映像重合，并且与镜面的对称中心线重合；4)沿着瞄准镜镜框的“V”形缺口的对称中心线在螺杆上划一标志线；测量此标志线与螺杆上原有的代表高边工具面标线的夹角，就是高边工具面与钻铤标志线的角差，而钻铤标志线与探管工具面的角差是一定的，因此，通过计算得到探管工具面和高边工具面的角差，测量完成。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明通过板状瞄准工具、管状瞄准工具和瞄准镜共同作用，测量螺杆弯点(即高边工具面)和钻铤标志线的角度差； 其中，板状瞄准工具的“V”形开口较大，同时开口的顶角部位也相应的变平缓，方便了与钻铤间的绑定；在板状瞄准工具上开设“M”形开口槽，使管状瞄准工具的管状标尺完全投影在“M”形开口槽里，与“M”形开口槽的对称中心线对齐，这样就可以找准管状瞄准工具与板状瞄准工具的位置。2、本发明板状标准工具、管状瞄准工具和瞄准镜三者均成水平放置，通过在螺杆的圆周方向水平移动瞄准镜，来调整三者的对称中心线，使三者的对称中心线投影到同一条线上，即视为三者的位置找正，此时通过瞄准镜上的“V”形缺口在螺杆上画标记线，就可以根据它很好的测量出高边工具面与钻铤标志线的角差，而钻铤标志线与探管工具面的角差是一定的，所以通过计算就可以得到探管工具面与高边工具面的角差，使油田钻井仪器能够按照预定的井斜和方位钻井，得到理想的井眼轨迹。本发明由三个独立的工具利用映像关系合作完成测量，能够获得较为准确的油田钻井仪器工具面角差，操作方便， 因此，可广泛用于油田钻井仪器工具面角差的测量过程中。
图I是本发明测量工具的结构示意图
图2是本发明板状瞄准工具的结构示意图
图3是本发明管状瞄准工具的结构示意图
图4是本发明瞄准镜的结构示意图
图5是图4的俯视不意图
图6是本发明测量工具的测量映像示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图I所示，本发明包括板状瞄准工具I、管状瞄准工具2和瞄准镜3。通过板状瞄准工具I、管状瞄准工具2和瞄准镜3的共同作用，测量螺杆4的螺杆弯点，即高边工具面标线41与钻铤5的钻铤标志线51的角度差。如图2所示，本发明的板状瞄准工具I包括一标尺平板11，沿标尺平板11的一侧边的中部向内开设出一“M”形开口槽12，因此，在“M”形开口槽12的对称中心线上，自然具有一尖部13 ( S卩“M”字母中间的顶点)。与“M”形开口槽12对应，在标尺平板11的另一侧开设一 “V”形豁口，并在该“V”形豁口位置固定设置一 “V”形标尺14，“M”形开口槽12 的对称中心线与“V”形标尺14的对称中心线重合。“V”形标尺14的开口向外，“V”形标尺14包括一顶部和两端部，“V”形标尺14的顶部呈圆弧形过渡。在“V”形标尺14的顶部对称中心线上固定设置一定位杆15，定位杆15的尖头部伸在“V”形标尺14的开口中，测量时定位杆15的尖头部插入到钻铤标志线51的凹槽内，起到定位作用。“V”形标尺14的两端部一端设置有一铰链16，另一端设置有一卡钳17，用于环抱在钻铤5上。如图3所示，本发明的管状瞄准工具2包括一管状标尺21，管状标尺21的其中一端设置有一“V”形标尺22，“V”形标尺22的开口向外，“V”形标尺22包括一顶部和两端部， “V”形标尺22的顶部呈圆弧形过渡。在“V”形标尺22的顶部对称中心线上固定一定位杆 23，定位杆23的尖头部伸在“V”形标尺22的开口中，测量时定位杆23的尖头部插入到钻铤标志线51的凹槽内，起到定位作用。“V”形标尺22的两端部一端设置有一铰链24，另一端设置有一卡钳25，用于环抱在钻铤5上。管状标尺21、“V”形标尺22和定位杆23三者的对称中心线重合。如图I、图4、图5所示，本发明的瞄准镜3包括镜框31、镜面32和转轴33。镜框 31呈“H”型，包括两个侧板34和中间的横板35，转轴33设置在两个侧板34上、中间横板 35的前方，镜面32通过连接件连接转轴33，镜面32可以围绕转轴33旋转。镜框31的横板35底部中间位置向上开设一“V”形缺口 36，“V”形缺口 36的对称中心线和镜面32的对称中心线在同一个中性面上。在测量的时候，镜框31的两个侧板34的竖向侧边始终与螺杆4接触，旋转镜面32直到管状标尺21和“M”形开口槽12的映像出现在镜面32上，这时沿螺杆4圆周方向移动瞄准镜3，直到管状标尺21的对称中心线和“M”形开口槽12的对称中心线在瞄准镜3上的映像重合，并且与镜面32的对称中心线重合。如图I、图6所示，本发明测量工具的测量方法包括以下步骤I)将板状瞄准工具I的定位杆15的尖头部插入到钻铤标志线51的凹槽内，用板状瞄准工具I中的铰链16和卡钳17将其环抱在钻铤5上，安装的时候，板状瞄准工具I尽可能的靠近钻铤5的下端，并且使板状瞄准工具I与钻铤5垂直。2)将管状瞄准工具2的定位杆23的尖头部也插入到钻铤标志线51的凹槽内，用管状瞄准工具2中的铰链24和卡钳25将其环抱在钻铤5上，在安装的时候管状瞄准工具 2尽可能的靠近钻铤5的上端，并且使管状瞄准工具2与钻铤5垂直。3)将瞄准镜3安装在螺杆4上，处于三者中的最下面，镜框31的两个侧板34的竖向侧边始终与螺杆4接触，旋转镜面32直到管状标尺21和“M”形开口槽12的映像出现在镜面32上，这时沿螺杆4圆周方向移动瞄准镜3，直到管状标尺21的对称中心线和“M”形开口槽12的对称中心线在瞄准镜3上的映像重合，并且与镜面32的对称中心线重合。4)沿着瞄准镜3镜框31的“V”形缺口 36的对称中心线在螺杆4上划一标志线 6 ;测量此标志线6与螺杆4上原有的代表高边工具面标线41的夹角，就是高边工具面与钻铤标志线的角差，而钻铤标志线与探管工具面的角差是一定的，因此，通过计算就可以知道探管工具面和高边工具面的角差，测量完成。本发明的板状瞄准工具I采用“V”形标尺14，开口较大，同时开口的顶角部位也相应的变迟缓，便于与钻铤5绑定；同时，可以加大“M”形开口槽13的开口，使管状瞄准工具2的管状标尺21完全投影在“M”形开口槽13的开口间隙里，这样就可以通过在螺杆4 圆周方向水平移动瞄准镜3来调整管状瞄准工具2和板状瞄准工具I的映像，使它们的对称中心线映像对齐。这样就可以根据角差，很好的测量出高边工具面标线41与钻铤标志线51的角差，继而得到探管工具面与高边工具面的角差，使油田钻井仪器按照预定的井斜和方位钻井，得到理想的井眼轨迹。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接和排列方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种油田钻井仪器工具面角差测量工具，其特征在于它包括板状瞄准工具、管状瞄准工具和瞄准镜；所述板状瞄准工具包括一标尺平板，所述沿标尺平板的一侧边的中部向内开设出一 “M”形开口槽，所述标尺平板的另一侧开设一 “V”形豁口，并在所述“V”形豁口位置设置一 “V”形标尺，所述“M”形开口槽的对称中心线与所述“V”形标尺的对称中心线重合；所述1” 形标尺包括一顶部和两端部，所述“V”形标尺的顶部对称中心处设置一定位杆，所述定位杆的尖头部伸在所述“V”形标尺的开口中，所述“V”形标尺的两端部一端设置有一铰链，另一端设置有一卡钳；所述管状瞄准工具包括一管状标尺，所述管状标尺的其中一端设置有一“V”形标尺，所述“V”形标尺包括一顶部和两端部，所述“V”形标尺的顶部对称中心处固定一定位杆，所述定位杆的尖头部伸在所述“V”形标尺的开口中，所述“V”形标尺的两端部一端设置有一铰链，另一端设置有一卡钳；所述管状标尺、“V”形标尺和定位杆三者的对称中心线重合；所述瞄准镜包括镜框，所述镜框包括两个侧板和中间的横板，所述两个侧板上、中间横板的前方设置一转轴，所述转轴上转动连接一镜面；所述横板底部的中间位置向上开设一 “V”形缺口，所述“V”形缺口的对称中心线和所述镜面的对称中心线在同一个中性面上。
2.如权利要求I所述的一种油田钻井仪器工具面角差测量工具，其特征在于所述板状瞄准工具和所述管状瞄准工具中的所述“V”形标尺的顶部均呈圆弧形过渡。
3.—种如权利要求I或2所述的油田钻井仪器工具面角差测量工具的测量方法，其包括以下步骤1)将板状瞄准工具中定位杆的尖头部插入到钻铤标志线的凹槽内，用板状瞄准工具中的铰链和卡钳环抱钻铤，板状瞄准工具靠近钻铤的下端，且与钻铤垂直；2)将管状瞄准工具中定位杆的尖头部插入到钻铤标志线的凹槽内，用管状瞄准工具中的铰链和卡钳环抱钻铤，管状瞄准工具靠近钻铤的上端，且与钻铤垂直；3)将瞄准镜安装在螺杆上、板状瞄准工具的下方，镜框两个侧板的竖向侧边始终与螺杆接触，旋转镜面，直到管状标尺和“M”形开口槽的映像出现在镜面上；沿螺杆圆周方向移动瞄准镜,直到管状标尺的对称中心线和“M”形开口槽的对称中心线在瞄准镜上的映像重合，并且与镜面的对称中心线重合；4)沿着瞄准镜镜框的“V”形缺口的对称中心线在螺杆上划一标志线；测量此标志线与螺杆上原有的代表高边工具面标线的夹角，就是高边工具面与钻铤标志线的角差，而钻铤标志线与探管工具面的角差是一定的，因此，通过计算得到探管工具面和高边工具面的角差，测量完成。
全文摘要
本发明涉及一种油田钻井仪器工具面角差测量工具及其测量方法，其特征在于它包括板状瞄准工具、管状瞄准工具和瞄准镜；板状瞄准工具包括一标尺平板，沿标尺平板的一侧边的中部向内开设出一“M”形开口槽，另一侧设置一“V”形标尺；“V”形标尺的顶部对称中心处设置一定位杆，“V”形标尺的两端部一端设置有一铰链，另一端设置有一卡钳；管状瞄准工具包括一管状标尺，管状标尺的其中一端设置有一“V”形标尺，“V”形标尺的顶部对称中心处固定一定位杆，“V”形标尺的两端部一端设置有一铰链，另一端设置有一卡钳；瞄准镜包括镜框，镜框包括两个侧板和中间的横板，两个侧板上、中间横板的前方设置一转轴，转轴转动连接一镜面；镜框的横板底部中间位置向上开设一“V”形缺口。
文档编号G01B5/24GK102607377SQ20121003626
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者常永旺, 李峰飞, 王清松, 王聪, 石岩峰, 石峻峰, 蒋世全, 陈红新 申请人:中国海洋石油总公司, 中天启明石油技术有限公司, 中海油研究总院