[实用新型]一种泥浆脉冲式无线随钻测斜仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油行业专业测量仪，尤其是一种钻井专用无线随钻测斜仪系统，用于油气井井眼轨迹实时测量，属于石油天然气勘探开发中的钻井工程技术服务领域。

背景技术

钻井用测斜仪是石油天然气勘探开发中钻井工程必不可少的工具。随着钻井技术服务的发展，各式各样的测斜工具相继出现，有电子单多点测斜仪、有线随钻测斜仪及无线随钻测斜仪等，国内各大公司都在大力发展无线随钻测量技术，提高仪器的综合性能。国内现有的无线随钻测斜仪按照信号传输通道分为泥浆脉冲式、电磁波式，国外已经出现声波和光纤等方式，几种方式各有特点。其中泥浆脉冲式使用最为广泛，泥浆脉冲式测斜仪按照信号脉冲传输方式又可分为连续波、正脉冲、负脉冲等几种方式。连续波脉冲发生器是转子在泥浆的作用下产生正弦压力波，由井下探管编码后的测量数据通过调制系统控制的定子相对于转子的角位移使这种正弦或余弦压力波在时间上出现相位移或角位移。在地面连续地检测这些相位或频率的变化，并通过译码、计算得到测量数据，其优点是：数据传输速度快、精度高。泥浆正脉冲发生器的针阀与小孔的相对位置能够改变泥浆流道在此的截面积，从而引起钻柱内部泥浆压力的升高，针阀的运动是由探管编码的测量数据通过驱动控制电路来实现。由于用电磁铁直接驱动蘑菇头需要消耗很大的能量，通常利用泥浆的动力，采用小阀推主轴，带动大蘑菇头的结构。在地面通过连续地检测立管压力的变化，并通过译码转换成不同的测量数据。泥浆负脉冲发生器需要安装在专用的无磁短节中使用，开启泥浆负脉冲发生器的泄流阀，可使钻柱内的泥浆经泄流阀与无磁钻铤上的泄流孔流到井眼环空，从而引起钻柱内部泥浆压力降低，泄流阀的动作是由探管编码的测量数据通过驱动控制电路实现。在地面通过连续地检测立管压力的变化，并通过译码转换成不同的测量数据。正负脉冲发生器可有针对性的适用于不同条件下的井型。

目前无线随钻测斜仪已经得到广泛应用，但是针对高温井、深井等特殊条件的定向井技术服务要求，一般测斜仪无法满足测量要求。如高温井至少要满足在150摄氏度环境下长时间工作，现有的电子类元器件、机械零件、测量精度等都会随着温度的变化产生较大误差和引起一系列的故障问题。如深井信号衰减严重，时常无法采集到有用信号，严重影响了钻井技术服务，影响钻井钻进进度，带来了巨大的经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题而提供一种适应性强、机械与电子相结合、利用泥浆动力，只通过开关泥浆泵来控制井下仪器工作方式的无线随钻测斜仪。该仪器可有选择性的挂接正脉冲信号发生器或者负脉冲信号发生器，同时克服了深井信号衰减、高温环境等带来的一系列问题，测量精度得到保证。

本实用新型的目的是这样实现的：一种泥浆脉冲式无线随钻测斜仪，主要由脉冲器信号发生器装置、驱动器装置、电池短节扶正连接器、井下电池短节、方位测斜短节扶正连接器、方位测斜短节、井下仪器串尾锥组成，自上而下依次连接；方位测斜短节主要由控制电路和传感器两部分组成；井下驱动器装置由控制电路和储能模块两部分组成。方位测斜短节的传感器由3支加速度计传感器和3支磁通门传感器组成，6支传感器两两正交组装。井下方位测斜仪短节与驱动器装置通信通过RX/TX信号线，井下信号连接器采用DB15针连接器或者10芯自锁功能连接器。井下驱动器装置的控制电路接收方位测斜短节的控制信号。方位测斜短节的传感器上装有减震环。

方位测斜探管完成井眼轨迹测量工作，传感器采集原始姿态参数，并计算测量所需的数据，转换为时间脉冲格式，通过方位测斜短节扶正连接器将信号输送给电池筒，井下电池短节提供井下仪器工作所需能量，驱动器装置在得到方位测斜短节的控制信号后，将存储在存储能量模块的电量瞬间释放给脉冲发生器装置，脉冲发生器得到瞬间释放的电量后，电磁阀装置将电流转换为拉力，控制阀头开关动作，从而产生泥浆脉冲信号。

本实用新型具有如下优点：

可选择性的挂接正负两种脉冲发生器，可根据现场井况有选择的挂接正脉冲发生器或者负脉冲发生器；采用阻尼液加速度计，抗震性能好。加速度计采用磁芯在阻尼液中摆动的位置来识别姿态，和一般的石英加速度计相比，避免了摆片抗震性差，容易损坏等问题；模块化电路，采用厚膜工艺解决150摄氏度工作难题。采用模块化电路设计，对于芯片类器件采用厚膜工艺，将多种芯片内核集成在一模块电路内，通过特殊封装工艺，克服高温带来的不良影响，同时便于维护保养；结构简单，易于操作，适用于各种井型；测量精度高，测量短节通过温度补偿，全工作区间对各个传感器温度修正，保证测量精度准确。

附图说明