[实用新型]控制随钻扩眼时钻柱横向振动的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻井技术领域，特别涉及控制和监测随钻扩眼过程中产生的横向振动，是一种控制随钻扩眼时钻柱横向振动的装置。 

背景技术

随钻扩眼施工所用钻具主要是领眼钻头和随钻扩眼器，二者之间由领眼钻柱相连。扩眼过程常常伴随剧烈的横向振动，横向振动一旦开始就很难终止。这种横向振动难以从地面装置监测和控制。近些年来，研究人员才开始从优化结构的角度提出减小横向振动的方法。 

与随钻扩眼钻柱横向振动相关的研究成果主要集中在对领眼钻柱横向振动的测试和理论计算，只有少数研究者提出消除横向振动的方法。Jones等人指出，过度的横向振动，钻柱粘滑常常伴随扩眼过程。Algu等人通过室内试验证实，随钻扩眼过程中扩眼器会因剧烈横向振动而损坏。Thomson等人改进了PDC钻头和扩眼器的布齿方法，使二者更好的相互匹配，试验表明，经过优化布齿的扩眼钻具组合横向振动幅度减小，机械钻速显著提高。 

目前，对扩眼过程中钻柱横向振动的监测和控制两个过程是相互独立的。监测过程能通过在扩眼器上方或下方安装测量仪器来实现，而控制横向振动的方法则主要是改变钻具局部结构，或在钻柱中增加稳定器。监测获得横向振动情况固然重要，然而测得数据却不能及时用于指导钻进过程；常规控制横向振动的方法只针对特定结构的扩眼钻具，不具通用性；且不能及时了解钻柱的工作状态。 

中国专利公告号：CN1401878，提供了一种“自动垂直钻具”。其技 术方案是：发电机、测量装置、控制装置均置于内外管间的环状腔体中，钻具的上下端分别与钻杆、钻头相连；钻具被置于地表层之下。发电机转子安装在内管的外壁上；定子通过机壳固定在外管的内壁上。由三个磁悬浮式呈正交型配置的加速计构成的测斜仪安装在井下发电机的下方。由液压传感器、放大滤波电路构成的测深装置与钻头相邻。由数据采集、信号放大滤波电路等组成的电子控制装置与发电机输出端相连；由液压泵、电磁压力比例阀等组成液压控制装置位于电子舱的下方；液压泵与内管相连接。它能自动测斜、纠斜；适用于钻探行业。 

中国专利公告号：CN2431393，提供了一种“机电液一体化自动垂直钻井工具”。能够在井斜时,进行自动探测倾斜情况,并使钻头上自动产生一个附加的降斜力。 

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种控制随钻扩眼时钻柱横向振动的装置，将随钻扩眼钻柱横向振动监测与控制有效结合，通过井下闭环系统实现领眼钻柱的有效扶正，提高扩眼过程的稳定性，保护扩眼器和领眼钻头，并提高机械钻速。 

本实用新型采用的技术方案是：控制随钻扩眼时钻柱横向振动的装置，包括测传短节、扩眼器、横向振动控制短节和领眼钻头；其特征在于：测传短节连接在扩眼器的上端，横向振动控制短节连接在扩眼器的下端，在横向振动控制短节的下端连接有一个领眼钻头；测传短节的上端连接钻杆或其他钻具。 

所述的测传短节主要由外壳、脉冲发生器、压板、接线柱、双向加速度计、排线和电池组成，测传短节为圆柱体形有中心孔，测传短节的上端和下端分别加工石油钻杆标准螺纹，使得测传短节能连接管柱上。在测传短节中部外壁上有2～5个径向矩形槽。其中一个径向矩形槽中固 定有双向加速度计，其它每个径向矩形槽中固定有一个电池。径向矩形槽之间有连通槽，连通槽中布置排线，排线包括传输电力线和传输信号线。在径向矩形槽上的外端设有盖板，通过螺栓将盖板固定在壳体上。盖板与外壳之间设有密封垫，以保证良好的密封效果。在外壳中心孔内加工一个环形台阶。圆盘形的分流盘固定在外壳中心孔的环形台阶上；分流盘分流盘有中心孔，中心孔的周围均匀分布有六个分流孔；脉冲发生器的上端固定在分流盘中心内。安装有双向加速度计的径向矩形槽底部侧面加工一圆孔，在圆孔内固定有接线柱。接线柱的内端通过导线连接脉冲发生器，接线柱的外端通过导线连双向加速度计。 

所述的脉冲发生器发出的脉冲信号既向地面监测工作站发送，也向横向振动控制短节的井下微处理器发送。 

所述的横向振动控制短节主要由心轴、上端轴承盖、扶正套、执行电池、井下微处理器、电磁阀、盖板和扶正总成组成；心轴为圆柱体，加工有中心孔；心轴的顶端设有标准钻杆螺纹，与随钻扩眼器下端螺纹相配合；心轴的尾端设有标准钻杆螺纹，与领眼钻头上端螺纹相配合。