一種外置式鑽井井底數據採集裝置的製作方法

2023-09-19 10:44:10

專利名稱：一種外置式鑽井井底數據採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油、天然氣勘探開發領域，特別涉及一種用於欠平衡鑽井井底數據採集裝置。
背景技術：
在欠平衡鑽井過程中，允許地層流體進入井筒內，循環出井筒，並在地面利用節流管匯進行控制，由於該過程中處於多相流狀態及時間延遲的影響，通過計算得到的井下數據與實際數據相差很大，井底某些參數的微小變化常常造成欠平衡鑽井狀態的消失，只有準確測量欠平衡鑽井時井底的各項鑽井工程數據，才能解決整個鑽井過程中是否一直都處於欠平衡狀態，欠壓值處於合理範圍等一系列問題。
目前在全世界範圍內能夠採集井底數據的儀器主要有MWD和PWD，MWD和PWD的基本原理是將探管測得的參數按照一定的方式編碼，這種編碼是脈衝形式的，然後通過泥漿流通面積產生壓力的變化，從而在鑽柱內產生了一個泥漿壓力脈衝，在井臺上安裝的壓力傳感器就可以獲得這個脈衝序列，再通過相應的解碼過程，在地面上就可以得到井下測得的參數。這兩種儀器存在的不足之處為①MWD系統主要用於定向井鑽井技術，採集的數據主要為井斜角、井眼方位角等參數，無法採集井底壓力、環空壓力等一系列參數，所採集的數據不能滿足欠平衡鑽井的需要；而PWD主要用於採集井底壓力，不能採集溫度等其他重要參數。②由於MWD和PWD都是使用泥漿壓力脈衝來傳送數據，在欠平衡鑽井的空氣鑽井方式、霧化鑽井方式、泡沫鑽井方式及充氣泥漿鑽井等方式下無法工作。③MWD和PWD的探管均布置在鑽具水眼內部，要探測井底環空參數就必須在鑽具內外開設流體通道，容易產生鑽具刺漏。④探管內置使鑽具水眼的流道截面積減小，導致投入式單流閥、旁通閥、投入式測量工具等欠平衡鑽井常用工具不能使用。

發明內容
本實用新型提供一種能在鑽井流體中存在氣體時使用的具有不改變鑽具水眼的流道截面積和形狀的外置式鑽井井底數據採集裝置。
為達到上述目的，本實用新型的技術方案為主要由外筒和探管兩大部分組成，外筒1的兩端有螺紋，用來與井下鑽具連接，外側中部開有一個60°的槽，槽的底部為半徑16mm的圓弧，探管6放置其中，探管的下部有一橡膠縱向減震塊3，探管的上部有一縱向壓緊彈簧8，探管與外筒之間設有三個橫向減震橡膠環7，探管由弧形蓋板4通過兩端的十二顆固定螺栓2固定在外筒1上。在弧形蓋板4上，開有兩個與探管連通孔13相對的流體連通孔5，用於探管傳感器倉11與井下鑽柱外環形空間的流體連通。外筒的主要功能是為探管在井下提供一個載體。壓力、溫度傳感器12等將採集到的信號傳給電路板14，由電路板14對傳感器採集到的數據進行處理和存儲，電池組15為電子系統的電源。弧形蓋板4上有固定螺孔17、弧形空間18、弧形護翼19、固定端20及流體連通孔5。
該外置式鑽井井底數據採集的裝置，壓力傳感器能夠在0～140Mpa的高壓和150℃的高溫下正常工作，監測的精度達到±0.03％。溫度傳感器可以對井底溫度進行監測，能夠在105MPa的高壓下正常工作，監測的精度達到±0.2℃。採用鋰電池為電子系統提供電源，可以在井底連續工作達300小時以上。系統的抗震指數在6～9g(10～150Hz)。該裝置的抗壓程度可達105Mpa。
該鑽井井底數據採集裝置無需改變鑽具水眼的流道截面積和形狀，在空氣鑽井方式、霧化鑽井方式、泡沫鑽井方式及充氣泥漿鑽井等欠平衡鑽井方式下能正常工作並傳遞數據，具有不易產生鑽具刺漏、探管直徑小、維護使用方便等特點。


圖1本實用新型結構圖圖2本實用新型外筒凹槽剖視圖圖3本實用新型弧形蓋板結構圖圖4本實用新型探測管結構圖具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的說明。圖1為本實用新型的結構示意圖，外置式鑽井井底數據採集裝置主要由外筒和探管組成，外筒1的兩端有螺紋，用來與井下鑽具連接，外側中部開有一個60°的槽，槽的底部為半徑16mm的圓弧，探管6放置其中，探管的下部有一橡膠縱向減震塊3，探管的上部有一縱向壓緊彈簧8，探管與外筒之間設有三個橫向減震橡膠環7，探管由弧形蓋板4通過兩端的十二顆固定螺栓2固定在外筒1上。在弧形蓋板4上，開有兩個與探管連通孔13相對的流體連通孔5，用於探管傳感器倉11與井下鑽柱外環形空間的流體連通。外筒的主要功能是為探管在井下提供一個載體。壓力、溫度傳感器12等將採集到的信號傳給電路板14，由電路板14對傳感器採集到的數據進行處理和存儲，電池組15為電子系統的電源。
對於外筒1用於防止探管的碰撞和摩擦，提供被測流體通路，提供連接井下鑽具將裝置送入井底的作用。
其中探管6用於探測被測溫度、壓力等，並對所採集到的信號進行調整、A/D轉換後轉換為數字信息，然後按規定的頻率採樣，將所採集到的數據作進一步處理，比如濾波、變換和規整，按照設定的時間間隔對數據進行存儲。
井底工程參數的物理量通過傳感器變換為模擬電信號，經過電路板14進行模數轉換、採集、處理、濾波後，成為離散的靜態數據，然後被存儲。
對於減震塊3，用於減小鑽具振動對探管的影響。
對於縱向壓緊彈簧8，用於將探管沿縱向壓在減震塊3上，防止探管縱向活動。
對於橫向減震橡膠圈7，用於防止探管橫向活動，減小橫向振動。
圖3是本實用新型的弧形蓋板，包括兩端的固定螺孔17、弧形空間18、弧形護翼19、固定端20及流體連通孔5。
對於兩端的固定螺孔17，每端設有六個螺栓面孔，用於連接固定。
對於弧形空間18與弧形護翼19，弧形空間18是放置探管的位置，弧形護翼19保護探管，防止其橫向活動。
對於固定端20，用於固定弧形蓋板，並提高結構強度。
對於流體連通孔5，設置了兩個，用於連通探管的傳感器倉12和井下環形空間，為裝置提供被測介質通道。
圖4是本實用新型的探測管結構圖。
參見圖3，根據本實用新型的外置式鑽井井底數據採集裝置的探管包括下部的傳感器倉12，中部的電路板14及上部的電池組15，外殼上有三道環形溝槽10，連通孔13及彈簧芯16。
對於下部的傳感器倉12，用於安裝壓力傳感器和溫度傳感器等。
對於中部的電路板14，布置了用於數據採集的電子電路。
對於及上部的電池組15，提供了該裝置的電源。
對於外殼上的三道環形溝槽10，連通孔13及彈簧芯16，溝槽10內裝橡膠環用於防止探管橫向活動和減震，連通孔13用於提供被測介質通道，彈簧芯16用於防止彈簧脫落。
在不脫離本實用新型的範圍和構思可以做出許多其他的改變和改型。本實用新型並不限於特定的實施例，本實用新型的範圍由所附權利要求限定。
權利要求1.一種外置式鑽井井底數據採集裝置，主要由外筒、探管和弧形蓋板組成，其特徵在於外筒(1)的兩端有螺紋，外側中部開有凹槽，弧形蓋板(4)及固定螺栓(2)將探管(6)固定在外筒(1)的凹槽內，探管(6)內設置有傳感器倉(12)、電路板(14)以及傳感器(12)，探管(6)上部為電池組(15)，傳感器倉(12)上開有被測流體通道(13)，探管(6)的下部、中部及上部開有三個環形槽，安裝減震橡膠環。
2.如權利要求1所述的外置式鑽井井底數據採集裝置，其特徵在於外筒(1)外側凹槽為60°的槽，槽的底部為半徑16mm的圓弧。
3.如權利要求1所述的外置式鑽井井底數據採集裝置，其特徵在於弧形蓋板(4)上有固定螺孔(17)、弧形空間(18)、弧形護翼(19)、固定端(20)及流體連通孔(5)。
4.如權利要求1所述的外置式鑽井井底數據採集裝置，其特徵在於探管(6)下部裝有減震橡膠塊，上部裝有壓緊彈簧，橫向裝有減震橡膠圈。
5.如權利要求1所述的外置式鑽井井底數據採集裝置，其特徵在於傳感器(12)為壓力傳感器和溫度傳感器。
專利摘要一種用於石油、天然氣勘探開發的外置式鑽井井底數據採集裝置，主要由外筒、探管和弧形蓋板組成，外筒(1)外側中部開有一個凹槽，弧形蓋板(4)及固定螺栓(2)將探管(6)固定在外筒(1)的凹槽內，探管(6)內設置有傳感器倉(12)、電路板(14)以及傳感器(12)，探管(6)上部為電池組(15)，傳感器倉(12)上開有被測流體通道(13)。該裝置適用於各種欠平衡鑽井狀態下井底數據的採集，能夠在鑽井流體中存在氣體時使用，具有不改變鑽具水眼的流道截面積和形狀、不易產生鑽具刺漏、探管直徑小、維護使用方便等特點。
文檔編號E21B47/02GK2903368SQ200620006818
公開日2007年5月23日 申請日期2006年2月27日 優先權日2006年2月27日
發明者羅維, 陶冶, 蒲榮, 唐亮, 魯濟勇 申請人:新疆石油管理局鑽井工藝研究院