用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備的製作方法

2023-09-21 04:15:15

用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備的製作方法
【專利摘要】本發明提出了一種用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，包括用於與隨鑽測量短節套接固定的第一固定裝置，第一固定裝置沿軸向的下端面處設置有用於垂直向下發射定位信號的發射器；用於與動力鑽具套接固定的第二固定裝置，第二固定裝置沿軸向的上端面處設置有用於接收定位信號的接收器，第二固定裝置上繞軸線形成有角度刻度；其通過安裝在隨鑽測量短節上的發射器沿垂直向下的方向發射一定位信號，然後通過動力鑽具上的接收器對該定位信號進行接收，從而較為精準的在動力鑽具上確定隨鑽測量短節上定向鍵的相應位置，進而可有效地減少人工目測所帶來的誤差，並最終有效地提高外角差的測量精度。
【專利說明】用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種外角差測量設備，尤其涉及一種用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，屬於定向鑽井鑽具外角差測量【技術領域】。

【背景技術】
[0002]定向鑽井技術是目前最先進的鑽井技術之一。該技術主要通過定向鑽井鑽具、測量設備和工藝技術相配合，從而實現井眼軌跡的有效控制，進而使得鑽頭沿預設軌道鑽達井底預定目標。
[0003]其中，測量設備主要用於測量定向鑽井鑽具的外角差，通過對外角差進行測量從而保證定向鑽井鑽具中工作面的擺放，進而對井眼軌跡進行控制。具體的，定向鑽井鑽具包括:由上至下依次連接的隨鑽測量(Measure While Drilling,簡稱MWD)短節、無磁鑽鋌和動力鑽具，而隨鑽測量短節上預設的定向鍵與動力鑽具上形成的高邊線之間的角度差即為所需測量的角度差。
[0004]目前，常見的測量設備，其通常是在隨鑽測量短節上和動力鑽具上分別安裝定位器和測量器，然後利用定位器上設置的第一基準點與隨鑽測量短節上的定向鍵人工進行定位，然後再通過人工的方式在測量器上將第二基準點與定位器上的第一基準點進行對準(即在測量器上找到與隨鑽測量短節上的定向鍵位置相對應的基準點)，最後將測量器上對準後的第二基準點到動力鑽具上形成的高邊線之間的角度進行測量，即可得出外角差的數值。
[0005]由於常見的測量設備在使用時，其測量器上的第二基準點通常是通過人工目測進行定位的，其會造成一定的人為誤差。尤其是當定向鑽井鑽具整體長度過長(有時第一基準點到第二基準點之間的距離超過20米)，以及受自然光線的影響；都會使得人工目測存在較大誤差，從而影響外角差測量的精度，並最終影響到定向鑽井中井眼軌跡的控制。


【發明內容】

[0006]針對上述現有技術中的不足，本發明的目的在於提供一種用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其可有效地提高外角差的測量精度。
[0007]本發明提供的一種用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，包括:
[0008]用於套接在所述定向鑽井鑽具中的隨鑽測量短節上的第一固定裝置，所述第一固定裝置沿軸向的下端面處設置有用於垂直向下發射定位信號的發射器；
[0009]和用於套接在所述定位鑽井鑽具中的動力鑽具上的第二固定裝置，所述第二固定裝置沿軸向的上端面處設置有用於接收所述定位信號的接收器，所述第二固定裝置上繞軸線形成有角度刻度。
[0010]可選的，所述第一固定裝置包括具有第一開口的第一圓環，以及用於鎖緊所述第一開口的第一鎖緊機構。
[0011]可選的，所述第一鎖緊機構為鎖緊螺栓。
[0012]可選的，所述第二固定裝置包括具有第二開口的第二圓環，以及用於鎖緊所述第二開口的第二鎖緊機構，所述角度刻度形成於所述第二圓環上。
[0013]可選的，所述第二鎖緊機構為鎖緊螺栓。
[0014]可選的，所述第二圓環沿軸向的上端面和/或下端面形成有卡槽，所述卡槽內卡接有與所述卡槽滑動配合連接的撥針。
[0015]可選的，所述角度刻度包括零刻度；
[0016]所述第二圓環的一側由所述零刻度至所述第二開口之間形成的第一刻度區間；
[0017]以及所述第二圓環的另一側由所述零刻度至所述第二開口之間形成的第二刻度區間；
[0018]其中，所述接收器位於所述零刻度處。
[0019]可選的，所述發射器為紅外線發射器，所述接收器為紅外線感應報警器。
[0020]與現有技術相比，本發明提供的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其通過安裝在隨鑽測量短節上的發射器沿垂直向下的方向發射一定位信號，然後通過動力鑽具上的接收器對該定位信號進行接收，從而較為精準的在動力鑽具上確定隨鑽測量短節上定向鍵的相應位置，進而可有效地減少人工目測所帶來的誤差，並最終有效地提高外角差的測量精度。
[0021]同時，通過利用發射器和接收器進行定向鍵在動力鑽具上相應的位置，抗人為或自然因素的幹擾性更好，使其定位精度以及使用範圍都有所增加。
[0022]在進一步的技術方案中，第一固定裝置採用具有第一開口的第一圓環，並通過第一鎖緊機構用於將第一開口進行鎖緊，其結構簡單，便於安裝，並且第一圓環與隨鑽測量短節安裝的穩定性更高，從而進一步保證發射器的安裝精度，進而有效提高外角差的測量精度。
[0023]在進一步的技術方案中，第二固定裝置採用具有第二開口的第二圓環，並通過第二鎖緊機構用於將第二開口進行鎖緊，其結構簡單，便於安裝，並且第二圓環與動力鑽具安裝的穩定性更高，從而進一步保證接收器的安裝精度，進而有效提高外角差的測量精度。
[0024]在進一步的技術方案中，通過在第二圓環上形成卡槽，並在卡槽內設置撥針，利用撥針的滑動，從而對準動力鑽具上的高邊線，進而確保度數的準確度並有效地提高外角差的測量精度。
[0025]在進一步的技術方案中，角度刻度通過零刻度、第一刻度區間和第二刻度區間組合而成，並且將接收器設置在零刻度處，從而便於對接收器和高邊線之間的角度進行讀取，更加便於實際使用。
[0026]上述技術特徵可以各種適合的方式組合或由等效的技術特徵來替代，只要能夠達到本發明的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]在下文中將基於僅為非限定性的實施例並參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中:
[0028]圖1為本發明實施例提供的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備的結構示意圖；
[0029]圖2為本發明實施例中提供的第一固定裝置的仰視圖；
[0030]圖3為本發明實施例中提供的第二固定裝置的俯視圖；
[0031]圖4為本發明實施例中提供的第二固定裝置的側視圖。
[0032]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0033]1-隨鑽測量短節；2-無磁鑽鋌；3_動力鑽具；
[0034]4-第一固定裝置,41-發射器,42-第一開口，43-第一圓環,44-第一鎖緊機構；
[0035]5-第二固定裝置，51-接收器，52-第二開口，53-第二圓環，54-第二鎖緊機構，55-卡槽，56-撥針。

【具體實施方式】
[0036]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述，基於本發明中的【具體實施方式】，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬於本發明所保護的範圍。
[0037]在描述【具體實施方式】前，先對本發明中出現的方向性名詞做如下限定:
[0038]將定向鑽井鑽具中，靠近鑽進目標的一端定義為下端，遠離鑽進目標的一端定義為上端，並且定向鑽井鑽具的旋轉軸線即為本發明的軸線。
[0039]如圖1至4所示，本實施例中提供的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，包括:
[0040]用於套接在定向鑽井鑽具中的隨鑽測量短節I上的第一固定裝置4，第一固定裝置4沿軸向的下端面處設置有用於垂直向下發射定位信號的發射器41 ；
[0041]和用於套接在定位鑽井鑽具中的動力鑽具3上的第二固定裝置5，第二固定裝置5沿軸向的上端面處設置有用於接收定位信號的接收器51，第二固定裝置51上繞軸線形成有角度刻度(圖中未示出)。
[0042]使用時，先組裝定向鑽井鑽具，其中定向鑽井鑽具包括由上至下依次連接的隨鑽測量短節1、無磁鑽鋌2和動力鑽具3，隨鑽測量短節I上設置有定向鍵(圖中未示出)，動力鑽具3上形成有高邊線(圖中未示出)。
[0043]將第一固定裝置4安裝在隨鑽測量短節I上，並將發射器41與隨鑽測量短節I上的定向鍵對準，然後打開定位發生器並使其垂直向下發生定位信號。上提定向鑽井鑽具，然後將第二固定裝置5套接在動力鑽具3上，並且繞軸線方向轉動第二固定裝置5，直至接收器51接收到發射器41發出的定位信號為止。當接收器51接收到發射器41發出的定位信號後，將第二固定裝置5固定安裝在動力鑽具3上，然後通過第二固定裝置5上形成的角度刻度測量出接收器51到動力鑽具3上形成的高邊線之間的角度即可，此角度即為所需要測量的定向鑽井鑽具外角差值。
[0044]其通過安裝在隨鑽測量短節I上的發射器41沿垂直向下的方向發射一定位信號，然後通過動力鑽具3上的接收器51對該定位信號進行接收，從而較為精準的在動力鑽具3上確定隨鑽測量短節I上定向鍵的相應位置，進而可有效地減少人工目測所帶來的誤差，並最終有效地提高外角差的測量精度。
[0045]同時，通過利用發射器41和接收器51進行定向鍵在動力鑽具3上相應的位置，其抗人為或自然因素的幹擾性更好。例如，只有在發射器41與接收器51位置剛好相對時，接收器51才會接收到定位信號，從而避免了認為因素的幹擾，可有效提高定位精度。並且接收器51對於發射器41發射出的定位信號感應更為靈敏，從而可有效地避免自然因素(如日照、風沙等)的影響，進而提高其使用範圍。
[0046]本實施例中，由於第一固定裝置4需要準確安裝在隨鑽測量短節I上，並保證其上設置的發射器41垂直向下發射出定位信號；因此需要第一固定裝置4需要有較高的安裝精度。為此，如圖2所示，第一固定裝置4包括具有第一開口 42的第一圓環43，以及用於鎖緊第一開口 42的第一鎖緊機構44。
[0047]使用時，利用第一圓環43套接在隨鑽測量短節I上，然後通過第一鎖緊機構44將第一開口 42逐步鎖緊，並最終將第一圓環43套接固定在隨鑽測量短節I上。其中，第一鎖緊機構44在逐步鎖緊過程中，由於第一圓環43是貼合在隨鑽測量短節I的外壁上，因此在第一圓環43逐步鎖緊的同時可有效地保證第一圓環43的安裝精度。同時採用這種設置，也使得第一固定裝置4更加便於安裝固定，方便施工人員使用。
[0048]進一步優選的，第一鎖緊機構44為鎖緊螺栓。
[0049]本實施例中，由於第二固定裝置5需要準確安裝在動力鑽具3上，並保證其上設置的接收器51垂直向上，從而便於接收定位信號；因此需要第二固定裝置5需要有較高的安裝精度。為此，如圖3所示，第二固定裝置5包括具有第二開口 52的第二圓環53，以及用於鎖緊第二開口 52的第二鎖緊機構54，角度刻度形成於第二圓環53上(圖中未示出)。
[0050]使用時，利用第二圓環53套接在動力鑽具3上，並使得第二圓環53可在動力鑽具3上繞軸線方向旋轉，當接收器51接收到定位信號後，通過第二鎖緊機構54將第二開口 52逐步鎖緊，並最終將第二圓環53套接固定在動力鑽具3上。其中，第二鎖緊機構54在逐步鎖緊過程中，由於第二圓環53是貼合在動力鑽具3的外壁上，因此在第二圓環53逐步鎖緊的同時可有效地保證第二圓環53的安裝精度。同時採用這種設置，也使得第二固定裝置5更加便於安裝固定，方便施工人員使用。
[0051]進一步優選的，第二鎖緊機構54為鎖緊螺栓。
[0052]本實施例中，在測量過程中，定向鑽井鑽具外角差值實際上是接收器51到動力鑽具3上形成的高邊線之間的角度，因此施工人員只需測量並讀取接收器51到動力鑽具3上形成的高邊線之間的角度即可。為此，如圖3和4所示，第二圓環53沿軸向的上端面和/或下端面形成有卡槽55，卡槽55內卡接有與卡槽55滑動配合連接的撥針56。
[0053]使用時，施工人員可通過調整與卡槽55滑動配合的撥針56，並且使得撥針56與動力鑽具3上的高邊線對準，然後利用第二圓環53上的角度刻度進行測量讀取即可，從而更加便於施工人員的使用，並且提高度數的準確度。
[0054]本實施例中，角度刻度形成在第二圓環53上時，施工人員需要記錄接收器51所對應的角度值以及動力鑽具3上的高邊線所對應的角度值，然後再用兩者的角度值做差，從而得出所需要測量的定向鑽井鑽具外角差值，其使用起來較為繁瑣。為此，可將角度刻度設置成包括零刻度；第二圓環53的一側由零刻度至第二開口 52之間形成的第一刻度區間；以及第二圓環53的另一側由零刻度至第二開口 52之間形成的第二刻度區間；並且使得接收器51位於零刻度處。
[0055]其中，第一刻度區間與零刻度配合可形成0°?175。的測量範圍；同理，第二刻度區間與零刻度配合可形成0°?-175°的測量範圍。
[0056]使用時，當接收器51接收到定位信號並固定後，施工人員只需讀取動力鑽具3的高邊線對應的角度數值即可，其使用更加簡便。
[0057]本實施例中，優選的，發射器41為紅外線發射器，接收器51為紅外線感應報警器。其利用紅外線發射器發射出紅外線定位信號，然後當紅外線感應報警器感應到紅外線定位信號後，其開始報警從而提示施工人員紅外線感應報警器移動到位，其更加便於使用。
[0058]需理解的是，發射器41和接收器51不僅限於紅外線發射器和紅外線感應報警器，亦可採用其它定位信號發射及接收裝置，但都應落入本發明的保護範圍。
[0059]最後應說明的是:以上實施方式及實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施方式及實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施方式或實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施方式或實施例技術方案的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，包括: 用於套接在所述定向鑽井鑽具中的隨鑽測量短節上的第一固定裝置，所述第一固定裝置沿軸向的下端面處設置有用於垂直向下發射定位信號的發射器； 和用於套接在所述定位鑽井鑽具中的動力鑽具上的第二固定裝置，所述第二固定裝置沿軸向的上端面處設置有用於接收所述定位信號的接收器，所述第二固定裝置上繞軸線形成有角度刻度。
2.根據權利要求1所述的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其特徵在於，所述第一固定裝置包括具有第一開口的第一圓環，以及用於鎖緊所述第一開口的第一鎖緊機構。
3.根據權利要求2所述的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其特徵在於，所述第一鎖緊機構為鎖緊螺栓。
4.根據權利要求1或2所述的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其特徵在於，所述第二固定裝置包括具有第二開口的第二圓環，以及用於鎖緊所述第二開口的第二鎖緊機構，所述角度刻度形成於所述第二圓環上。
5.根據權利要求4所述的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其特徵在於，所述第二鎖緊機構為鎖緊螺栓。
6.根據權利要求4所述的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其特徵在於，所述第二圓環沿軸向的上端面和/或下端面形成有卡槽，所述卡槽內卡接有與所述卡槽滑動配合連接的撥針。
7.根據權利要求4到6中任一項所述的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其特徵在於，所述角度刻度包括零刻度； 所述第二圓環的一側由所述零刻度至所述第二開口之間形成的第一刻度區間； 以及所述第二圓環的另一側由所述零刻度至所述第二開口之間形成的第二刻度區間； 其中，所述接收器位於所述零刻度處。
8.根據權利要求1到6中任一項所述的用於測量定向鑽井鑽具的外角差的測量設備，其特徵在於，所述發射器為紅外線發射器，所述接收器為紅外線感應報警器。
【文檔編號】E21B7/04GK104420827SQ201310700240
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年9月4日
【發明者】白彬珍, 陳天成, 牛新明, 臧豔彬, 孫吉凱, 陶興華, 張進雙, 張金成, 李夢剛, 黃河淳 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院