[发明专利]气体钻井随钻通讯中继短节

说明书

技术领域

本发明涉及油气井开采作业中的随钻信息传递设备，具体是一种气体钻井随钻通讯中继短节。

背景技术

在油气井开采作业中，为了及时了解井底状况，保障钻井作业顺利、安全进行，需要依靠传感器对井底各参数（井眼几何参数、定向参数、井下工况参数、地层测试、评价参数等）进行测量测试，测量得到的大量数据需要传输到地面进行处理。目前，随钻测量数据传输技术主要有电磁波法，该电磁波法传输的微波信号由于地层井壁的原因，存在非常严重的衰减，限制了其在深井中的应用。为了解决电磁波法的微波信号衰减问题，本领域的技术人员研发了各种应用在钻具上的中继短节，例如中国专利文献公开的“气体钻井随钻地下数据无线传输方法”（公开号：CN101392642，公开日：2009年3月25日），它包括：在钻头上方安装传感器、模数转换器、无线网桥和发射天线；将传感器采集的信号经模数转换器转换为数字信号，然后送入无线网桥；无线网桥通过发射天线将上述数字信号以微波方式耦合到钻具内；经上述耦合的微波信号沿钻具被传输到地面，由地面无线网桥接收；由地面无线网桥将信号传输给计算机，由计算机对信号进行处理。它虽能通过模数转换器把获得的信号增强后传至地面，但其模数转换器等是安装在单流阀附件的，在狭小的井眼内会影响钻具的下井作业，故障频率高，可靠实用性差。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、悬挂在钻具内部、可靠实用的气体钻井随钻通讯中继短节。

本发明采用的技术方案是：一种气体钻井随钻通讯中继短节，用作在油气井开采作业中使井底与地面实现信号传递通讯，包括内扣钻杆接头和外扣钻杆接头，所述内扣钻杆接头和外扣钻杆接头通过端部相互匹配的斜锥面上螺纹连接在一起，所述外扣钻杆接头内套装有中继器壳体，中继器壳体的一端端部抵接在内扣钻杆接头的端部，在中继器壳体上安装有信号天线、ZIGBEE模块和供电电池，所述ZIGBEE模块通过信号天线采集井底信号，将采集到的信号经加强处理后传递给地面，所述供电电池用作为ZIGBEE模块提供工作电源。

所述中继器壳体朝向内扣钻杆接头的端部连接有延伸进内扣钻杆接头的信号加强壳体，该信号加强壳体为金属材质，通过导线与ZIGBEE模块连接。

所述中继器壳体朝向内扣钻杆接头的端部为斜锥面结构，该斜锥面结构与外扣钻杆接头的端部斜锥面斜度相匹配。

所述中继器壳体通过橡胶垫与内扣钻杆接头的端部形成抵接。

所述中继器壳体延伸进外扣钻杆接头的端部连接有扶正圈，该扶正圈的外径与外扣钻杆接头的内径相匹配。

所述扶正圈的内壁面通过第一密封圈与中继器壳体进行密封，扶正圈的外壁面通过第二密封圈与外扣钻杆接头进行密封。

所述ZIGBEE模块和供电电池分别具有模拟开关。

所述中继器壳体为筒状结构。

所述信号加强壳体为筒状结构。

本发明的有益效果是：上述通讯中继短节通过两个对接的接头夹持固定在钻具内，无需单独增加钻杆短节，有效减小了钻具体积、减轻了钻具重量，携带方便，而且隐藏、挂置在钻具内的通讯中继短节信号传递通道完全可以利用钻具内孔，从而使通讯中继短节不会在狭小的井眼内影响钻具下井作业，它具有结构简单、安装方便、可靠性高、实用性强等特点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是图1中的中继器结构示意图。

图中代号含义：1—信号加强壳体；2—信号天线；3—中继器壳体；4—ZIGBEE模块；5—供电电池；6—第一密封圈；7—第二密封圈；8—扶正圈；9—第二固定螺钉；10—第一固定螺钉；11—内扣钻杆接头；12—外扣钻杆接头；13—橡胶垫。

具体实施方式

参见图1：本发明用作在油气井开采作业中使井底与地面实现信号传递通讯，具体包括内扣钻杆接头11、外扣钻杆接头12和中继器壳体3。其中，内扣钻杆接头11连接外扣钻杆接头12的端部为外斜锥面结构，在内扣钻杆接头11的斜锥面上加工有连接螺纹。外扣钻杆接头12用作连接内扣钻杆接头11的端部亦为斜锥面结构，外扣钻杆接头12的斜锥面为内斜锥面，在其上加工有连接螺纹，外扣钻杆接头12的斜锥面端部与内扣钻杆接头11的斜锥面端部通过螺纹形成阴阳配合连接。中继器壳体3为筒状结构，中继器壳体3套装在外扣钻杆接头12内；中继器壳体3远离内扣钻杆接头11的一端端部（即延伸进外扣钻杆接头12的端部）通过第二固定螺钉9连接有扶正圈8，该扶正圈8的外径与外扣钻杆接头12的内径相匹配，扶正圈8的内壁面通过第一密封圈6与中继器壳体3进行密封，扶正圈8的外壁面通过第二密封圈7与外扣钻杆接头12进行密封；中继器壳体3朝向内扣钻杆接头11的端部为斜锥面结构，中继器壳体3的斜锥面结构与外扣钻杆接头12的端部斜锥面斜度相匹配，中继器壳体3通过端部的斜锥面结构卡挂在外扣钻杆接头12内，且与内扣钻杆接头11的端部实现抵接，中继器壳体3与内扣钻杆接头11的抵接端之间设有橡胶垫13；在中继器壳体3朝向内扣钻杆接头11的端部通过第一固定螺钉10连接有信号加强壳体1，该信号加强壳体1由金属材质制作为筒状结构，信号加强壳体1露在外扣钻杆接头12之外，信号加强壳体1用作延伸进内扣钻杆接头11内；在中继器壳体3上安装有信号天线2、ZIGBEE模块4和供电电池5，ZIGBEE模块4通过信号天线2和信号加强壳体1采集井底信号（信号天线2和信号加强壳体1分别通过导线与ZIGBEE模块4连接），将采集到的信号经加强处理后传递给地面，由地面计算机进行分析处理，供电电池5用作为ZIGBEE模块4提供工作电源，前述的ZIGBEE模块4和供电电池5上分别具有模拟开关。