定向钻井井下机械参数测量仪.pdf

定向钻井井下机械参数测量仪
    技术领域：

    本实用新型涉及一种用于定向井钻井施工的井下机械参数测量仪器。

    背景技术：

    在定向井钻井施工过程中，需要准确掌握钻头钻压、钻头扭矩、钻具振动、水眼和环空泥浆压力等井下机械参数。然而，在各种定向井特别是大位移井、水平井等特殊轨迹井的钻井施工中，部分钻具往往横卧或斜卧在井壁上，使钻具和井壁产生很大的摩擦阻力，地面对钻头施加的钻压和扭矩部分被摩擦阻力所消耗，因此，地面显示的钻头压力和钻头扭矩并不是井下钻头上所施加的真实压力和扭矩，在地层复杂的情况下常会出现钻头空转或钻头过压，这给定向井钻井施工带来许多不确定因素，影响机械钻速，延长钻井周期，严重时容易出现钻头偏磨、掉牙轮等事故，影响钻井施工的正常进行。

    发明内容：

    本实用新型的目的在于提供一种能够在定向井钻井施工的特殊情况下准确测得钻压、扭矩等井下机械参数，从而保证钻井施工正常进行的定向井钻井井下机械参数测量仪。

    本实用新型是这样实现的。此种测量仪包括过渡短节总成和测量部分，过渡短节总成由过渡短节、轴向紧扣螺筒、长颈筒、半圆定位环、过渡筒组成，测量部分由上短节、内筒、内筒定位螺栓、紧定螺栓、空心螺栓、水眼泥浆压力传感器、环空泥浆压力传感器、印刷电路板、外筒、夹层螺筒、钻头压力传感器、下短节、外筒紧固螺栓、钻头扭矩传感器及“O”形密封圈组成。上短节与内筒通过定位螺栓连接固定；水眼压力传感器装在内筒上，环空压力传感器装在上短节上，钻头压力传感器和钻头扭矩传感器装在上短节下端，并与下短节上端凸形头紧密接触；内筒外侧的开口槽内装有印刷电路板，其上装有振动传感器；下短节通过外筒紧固螺栓与外筒连接固定，并通过夹层螺筒挂接在上短节上，正常钻井时，钻头压力和扭矩通过下短节传到钻压传感器和扭矩传感器上，通过传感器的受力变形，使贴在传感器上的桥路应变片输出电信号，从而测出钻压和扭矩。同理，水眼压力和环空压力也通过相应的压力传感器测出电信号，在印刷电路上的振动传感器则可测出钻头振动频率和振幅参数。

    本实用新型构思新颖，设计合理，利用它可以在定向钻井施工的特殊条件下，准确测得钻压、扭矩等井下机械参数，有利于提高机械钻速，减少钻井参数，缩短钻井施工周期，宜于推广应用。

    附图说明：

    附图为本实用新型的总体结构示意图。

    具体实施方式：以下结合附图对本实用新型的实施加以说明。

    如图所示，本实用新型由过渡短节1、轴向紧扣螺筒4、长颈筒6、半圆定位环7、上短节9、内筒10、内筒定位螺栓12、紧定螺栓14、空心螺栓16、水眼泥浆压力传感器18、环空泥浆压力传感器19、印刷电路板20、外筒22、夹层螺筒23、钻头压力传感器26、下短节27、外筒紧固螺栓28、钻头扭矩传感器29及“O”形密封圈2、3、5、11、13、21组成，其结构组装关系如下：上短节9与内筒10通过定位螺栓12连接固定；水眼压力传感器18装在内筒10上，环空压力传感器19装在上短节9上，钻头压力传感器26和钻头扭矩传感器29装在上短节9下端凹槽内，并与下短节27上端凸形头紧密接触；内筒10外侧的开口槽内装有印刷电路板20，其上装有振动传感器；下短节27通过外筒紧固螺栓28与外筒22连接固定，并通过夹层螺筒23挂接在上短节9上。其中，上短节9上端设内螺纹，其上部设有装置环空压力传感器19的侧孔，下部外径较小，下端设有用来装置多组钻压传感器26和扭矩传感器29的圆周环向阶梯凹槽。内筒10外径与上短节9、下短节27内径相配，其上部设有装置水眼压力传感器18的侧孔，中部开有设置印刷电路20的槽24和过线槽17。下短节27上部外径较小，其上端设有圆周环向凸形头，用以与上短节9下端阶梯凹槽内的钻压传感器26和扭矩传感器29相接触，将钻压和扭矩传递到传感器上，下端带公扣。外筒22内径与上短节9、夹层螺筒23、下短节27外径相配，其下部设有穿插入紧固螺栓28使之与外筒22连接固定地螺孔。钻压传感器26、扭矩传感器29、水眼压力传感器18、环空压力传感器19均采用应变式传感器。