井下钻头推力测定装置.pdf

本发明公开了一种井下钻头推力测定装置，其连接在钻塞管柱和钻头之间，该测定装置包括带有上接头的中心管和带有下接头的外筒，中心管安装在外筒内，上接头探出外筒外；在外筒腔体内的上部、中部和下部分别设置有筒盖、活塞和用于防止中心管旋转的防转锁环，筒盖与外筒内壁丝扣连接、与中心管滑动连接；活塞与中心管通过丝扣连接并能相对于外筒的内壁滑动；外筒、中心管、筒盖和活塞围成的密闭空间形成压力油缸，在该压力油缸内装有液压油；在所述筒盖上安装有一电子压力计，用于测量压力油缸内的油压。本发明的井下钻头推力测定装置结构简单、操作方便，通过钻头加压前后压力油缸内的压强差与活塞环形面积的乘积，能获得钻头处的实际推力。

1.  一种井下钻头推力测定装置，其连接在钻塞管柱和钻头之间，其特征在于，该井下推力测定记录仪包括带有上接头(1)的中心管(11)和带有下接头(9)的外筒(2)，所述中心管(11)安装在外筒(2)内，所述上接头(1)探出外筒(2)外，
在所述外筒(2)腔体内的上部、中部和下部分别设置有筒盖(3)、活塞(5)和用于防止所述中心管(11)旋转的防转锁环(6)，所述筒盖(3)与外筒(2)内壁丝扣连接、与中心管(11)滑动连接；所述活塞(5)与中心管(11)通过丝扣连接并能相对于外筒(2)的内壁滑动；
所述外筒(2)、中心管(11)、筒盖(3)和活塞(5)围成的密闭空间形成压力油缸(4)，在该压力油缸(4)内装有液压油；
在所述筒盖(3)上设有一连接孔，一电子压力计(10)穿过该连接孔并与筒盖(3)丝扣连接，用于测量压力油缸(4)内的油压。

2.  根据权利要求1所述的井下钻头推力测定装置，其特征在于：所述防转锁环(6)的内周面为多边形，在所述中心管(11)的外壁上形成有防转锁块(7)，防转锁块(7)的外周面与防转锁环(6)的内周面形状相适应，且防转锁块(7)的轴向长度大于防转锁环(6)的厚度。

3.  根据权利要求1所述的井下钻头推力测定装置，其特征在于：所述中心管(11)下部端口的外周面上还安装有防落挡环(8)。

4.  根据权利要求3所述的井下钻头推力测定装置，其特征在于：所述防落挡环(8)与中心管(11)通过丝扣连接。

井下钻头推力测定装置
技术领域
本发明涉及一种油气田开发用井下工具，尤其是涉及一种井下钻头推力测定装置。
背景技术
钻桥塞或水泥塞是井下作业常用的一种作业工序，钻塞效率的高低与加在钻头上的钻压有很大关系。现有技术利用井口的负荷、井斜数据、排量、液体密度来估算钻头处的推力，由于实际钻塞过程中，排量、液体密度都在发生变化，摩擦系数需要估算，井筒内的温度变化也影响着估算值，所以钻头处的实际推力和估算值有一定的误差，尤其是使用连续油管钻塞时,误差更大，给分析和提高钻塞效率带来不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在钻塞过程中能够准确获取钻头处的推力，为分析钻塞速度与推力的关系提供数据，以提高钻塞效率的井下钻头推力测定装置。
为此，本发明的技术方案如下：
一种井下钻头推力测定装置，其连接在钻塞管柱和钻头之间，该井下推力测定记录仪包括带有上接头的中心管和带有下接头的外筒，所述中心管安装在外筒内，所述上接头探出外筒外，中心管和外筒能够沿着中心线方向相对滑动；
在所述外筒腔体内的上部、中部和下部分别设置有筒盖、活塞和用于防 止所述中心管旋转的防转锁环，所述筒盖与外筒内壁丝扣连接、与中心管滑动连接；所述活塞与中心管通过丝扣连接并能相对于外筒的内壁滑动；
所述外筒、中心管、筒盖和活塞围成的密闭空间形成压力油缸，在该压力油缸内装有液压油；
在所述筒盖上设有一连接孔，一电子压力计穿过该连接孔并与筒盖丝扣连接，用于测量压力油缸内的油压。外筒上部与筒盖围成的空腔形成压力计室，能够保护电子压力计。电子压力计能实时记录压力的变化，通过钻头加压前后压力油缸内的压力差与活塞环形面积的乘积，可以获得钻头处的实际推力。
所述防转锁环的内周面为多边形或其它非圆形，在所述中心管的外壁上形成有防转锁块，防转锁块的外周面与防转锁环的内周面形状相适应，且防转锁块的轴向长度大于防转锁环的厚度。
另外，所述中心管下部端口的外周面上还安装有防落挡环。所述防落挡环与中心管通过丝扣连接。
所述筒盖与外筒和中心管之间、所述活塞与外筒和中心管之间均形成密封。
本发明的井下钻头推力测定装置结构简单、操作方便，通过钻头加压前后压力油缸内的压强差与活塞环形面积的乘积，可以获得钻头处的实际推力。
附图说明
图1是本发明的井下钻头推力测定装置的剖面结构示意图；
图2是图1中A-A向的剖面结构示意图。
图中：
1.上接头，2.外筒，3.筒盖，4.压力油缸，5.活塞，6.防转锁环， 7.防转锁块，8.防落挡环，9.下接头，10.电子压力计，11.中心管，12.压力计室。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的井下钻头推力测定装置的结构进行详细说明。
本发明的井下钻头推力测定装置连接在钻塞管柱和钻头之间。参见图1和图2，该井下钻头推力测定装置包括带有上接头1的中心管11和带有下接头9的外筒2，中心管11安装在外筒2内，上接头1探出外筒2外。
在外筒2腔体内的上部、中部和下部分别设置有筒盖3、活塞5和用于防止中心管11旋转的防转锁环6。筒盖3与外筒2内壁丝扣连接并形成密封，筒盖3与中心管11滑动连接。活塞5与中心管11通过丝扣连接，活塞5能相对于外筒2的内壁自由滑动。活塞5与中心管11和外筒2之间分别设置有密封胶圈。
外筒2、中心管11、筒盖3和活塞5围成的密闭空间形成压力油缸4，在该压力油缸4内装有液压油。在筒盖3上设有一连接孔，电子压力计10穿过该连接孔并与筒盖3丝扣连接。电子压力计10可以记录压力油缸4内的压强，通过钻头加压前后压力油缸内的压力差与活塞环形面积的乘积，可以获得钻头处的实际推力。
外筒上部与筒盖围成的空腔形成压力计室12，对电子压力计10起到保护作用。
具体地说，防转锁环6的内周面为多边形，图2中所示为6边形。防转锁环6的内周面还可以是其它非圆形状。在中心管11的外壁上形成有防转锁块7，防转锁块7的外周面与防转锁环6的内周面形状相适应，这种结构可以保证中心管与外筒不发生相对旋转，同时对中心管有扶正作用。另外， 由于中心管11会相对于外筒2滑动，所以，防转锁块7的轴向长度应大于防转锁环6的厚度。
另外，在中心管11下部端口的外周面上还安装有防落挡环8，防止钻头意外脱落。防落挡环8与中心管11通过丝扣连接。
下面对本发明的测定装置的使用方法进行详细说明：
该测定装置连接在钻塞管柱与钻头或者钻塞管柱与螺杆钻之间。上接头1通过丝扣连接上部钻塞管柱，下接头9与钻头或者螺杆钻通过丝扣连接。钻具在下井过程中，压力油缸4内的压力会不断变化，电子压力计10实时记录压力油缸4内的压力。钻头到位后，开始钻塞前，让钻具深度保持不变，等待10分钟左右，并记录时间，作为压力的初始点，然后加深钻具，按照常规方法开始钻塞。当钻塞管柱加压时，推动中心管11向下移动，活塞5随中心管11向下移动，此时压力油缸4内的压力下降，钻压越大，压力油缸4内的压力越小。在钻塞过程中，电子压力计会自动记录压力油缸4内的压力。钻塞完毕后，保持钻具深度不变，等待10分钟以上，并记录时间，之后起出钻塞管柱。
到地面后，拆下电子压力计10，把压力计存储的数据回放出来，根据钻塞记录的时间，找到钻塞过程压力曲线，利用压强数值和活塞面积的乘积换算成钻塞的实际推力。