[发明专利]一种井下闭环钻井系统的变温测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及井下工具测试装置领域中的一种用于测试自动垂直钻井系统、旋转导向钻井系统等自动化钻井系统测量精度、可靠性及耐高温能力的井下闭环钻井系统的变温测试装置。

背景技术

随着现代油气勘探开发的快速发展，大位移水平井、长水平段水平井以及三维多目标井等特殊工艺井成为油气田开发过程中提高油气采收率的重要手段，这就对钻井技术提出了更高的要求，自动化钻井技术因其所钻井眼井身轨迹控制精度高，位移延伸能力强，井下安全性高等优点，成为钻井技术发展的必然趋势，是国际石油钻井界一直追求与奋斗的目标。它集地质导向钻井、旋转导向钻井、随钻地震、随钻测井、智能钻杆传输等技术于一体，形成井下闭环钻井系统。

井下闭环钻井系统是实现自动化钻井的关键，主要由双向通讯系统、井下工具系统、井下测量系统及短程通讯系统等组成。井下闭环钻井系统因其工作于高温、高压、高振动的井下环境中，随着系统工作深度的增加以及井下温度的升高，测量系统测量计算得出的井斜角、工具面角等钻井工程参数均会受到温度影响而产生测量误差，进而影响井下工具系统做出正确的执行动作，使系统工作轨迹与设计轨迹偏离，导致整个系统出现工作误差。

井下测量系统之所以发生测量误差，是因为测量系统在各温度下比例系数和敏感轴安装角没有精确标定，其在井下工作时的比例系数以及敏感轴安装角仍是地面温度下的数值，而井下工作环境中的温度高出地面温度数倍，测量系统的比例系数以及敏感轴安装角在不同温度下会发生变化，因此会产生较大测量误差。因此需要对测量系统敏感元件标定系数的温度变化进行修正，将各温度下的标定比例系数和敏感轴角度存入系统中，并根据井下的实际测量温度，取该温度下的加表标定比例系数和敏感轴角度，精确计算井斜等钻井工程参数。

发明内容

本发明的目的为确保井下闭环钻井系统测量系统准确安全可靠工作，提供一种井下闭环钻井系统的变温测试装置。该装置能够对井下闭环钻井系统测量系统进行不同温度下各主要电子元器件性能测试，元器件温度筛选和疲劳试验，以及测量短节可靠性分析，验证测量系统井斜、井斜工具面角等钻井工程参数的测量精度及测量系统的耐高温能力，从而提高测量系统工作可靠性及工作寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种井下闭环钻井系统的变温测试装置，包括加热筒、与加热筒链接的加热装置，以及支撑在加热筒下方的支撑架，其特征在于：所述加热筒由内外筒套装后，之间形成循环腔，其循环腔两端密封后形成中空的双层筒体，加热筒的中空与被测系统插接配合；加热装置通过管道接入加热筒循环腔的两端。

所述的循环腔是内外筒之间无间隙套装配合后，由设在内筒外壁或者是外筒内壁上的螺旋油道构成。

上述方案还包括：加热筒的中空端分别与加热端套和保温堵头密封连接。

加热端套内设有中通孔配合被测系统的导线穿过，加热装置为液体加热循环装置。

上述方案进一步包括：在加热筒和管道外包裹有保温材料，支撑架为支撑座与压环结构，并在支撑座上布置加强筋和高度调整机构。所述加热筒、热端套和保温堵头、支撑架、保温材料均为无磁材料。

本发明的井下闭环钻井系统的变温测试装置具有的有益效果是：该测试装置采用无磁材料制成，对测量短节无电磁干扰，测试结果精确。装置测试温度调节范围为+20℃到+150℃，能够模拟井下温度环境，对测量系统进行各温度状态下比例系数和敏感轴安装角的标定。内筒上螺旋油道可以容纳大容量的工作介质，装置设计有保温堵头、加热堵头、外筒、管道外包裹有保温材料，温升效率高，整个量程范围的温度能够精确控制，最佳恒温波动度达到±0.1℃。装置方位调节范围为0°到360°，测量待测量短节工具面角调节范围为0°到360°，可以全方位全工具面角测量待测测量短节的各部件功耗及温度场的分布情况。

附图说明

图1是井下闭环钻井系统的变温测试装置的示意图

图中：1. 支撑架  2. 内筒  3. 外筒  4. 待测测量短节  5. 堵头  6. 密封圈  7. 加热端套  8.管道  9.高低温恒温液体循环装置  10.保温堵头。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的详述。

实施例1

如附图1所示，本变温测试装置由支撑架1，内筒2，外筒3，待测测量短节 4，堵头5，密封圈 6，加热端套7，管道 8，高低温恒温液浴循环装置9，保温堵头10组成。