[发明专利]一种井下振动实时测量系统

说明书

本申请提供了一种井下振动实时测量系统，包括供电单元、扶正器单元、振动测量单元，锥形密封帽及定向托盘，其中，振动测量单元包括单片机，保护壳体，铜接头组件及振动参数测量器；定向托盘固定连接钻铤，用于固定井下振动实时测量系统；锥形密封帽固定连接定向托盘，用于降低钻井液流速；振动参数测量器设置在保护壳体内，电连接单片机，用于测量钻具振动相关数据，并将测量的数据发送至单片机，以由单片机处理钻具振动相关数据并存储处理后的数据；扶正器单元固定连接在供电单元与保护壳体之间，用于平衡井下振动实时测量系统；供电单元电连接单片机及振动参数测量器，用于提供电能。本申请能够实时测量并存储井下钻具振动相关数据。

技术领域

本申请属于井下振动测量领域，尤其涉及一种井下振动实时测量系统。

背景技术

随着油气需求量日益增大，加之钻探目标向更深更复杂的油气藏及非常规储层迈进，钻井提速难度日益增大，当机械钻速变低时，一般认为是由于地层强度增大、钻头磨损、井眼净化不足、泥浆性能差等因素引起，忽略了钻具振动诱发破岩效率等因素。钻井过程中钻柱是地面设备与井底钻头之间的连接纽带，钻柱与井壁的接触碰撞及地层不均质性导致钻头上载荷的不定常性，使动载以振动的方式传递给钻具自身和地面动力系统，最终使整套钻具组合发生震动，将严重降低钻头使用寿命并诱发钻具损坏风险。

井下钻具振动主要分为三种形式，轴向振动、横向振动及扭摆振动，其主要表现特征为跳钻、涡动及粘滑现象。其中跳钻使钻头与地层瞬间脱离瞬间接触，这种跳动对钻头切削齿、井下动力钻具产生严重破坏。在地层强度增大、井眼轨迹不规则、钻井参数及钻具结构不合理等共同因素作用下，钻具发生屈曲变形，横向位移导致钻具与井壁发生碰撞，严重时钻具在自转的同时沿着井壁公转，使钻具损坏。随钻过程中当井下钻具与井壁间摩阻过大时，出现“粘-卡”现象，旋转过程中积累的扭矩足够克服井壁与钻具间的摩阻时，钻具与井壁分离，扭矩瞬间释放，此时钻头和井底钻具组合(Bottom Hole Assembly,BHA)以高速方式旋转，此时极易诱发钻具断裂。根据斯伦贝谢公司2014年的全球复杂时效统计分析，75％的井下复杂事故归咎于井下钻具震动，全球每年由井下震动产生的经济损失达3亿美元。因此，若能在随钻过程中准确测量并存储井下振动相关的工程参数，对井下钻具振动强度评价建模及帮助技术人员识别井下钻具工作状态具有重要意义，是提高钻头破岩效率降低钻具损坏风险的有效途径。现有技术中，一般都是通过经验和观察识别井下振动，并未对井下钻具振动相关参数进行测量。

发明内容

本申请提供一种井下振动实时测量系统，用于解决现有技术中一般都是通过经验和观察识别井下振动，并未对井下钻具振动相关参数进行测量。

为了解决上述技术问题，本申请一技术方案为井下振动实时测量系统包括：供电单元、扶正器单元、振动测量单元，锥形密封帽及定向托盘，其中，振动测量单元包括单片机，保护壳体，铜接头组件及振动参数测量器；

定向托盘固定连接钻铤，用于固定井下振动实时测量系统；

锥形密封帽固定连接定向托盘，用于降低钻井液流速；

单片机设置在所述保护壳体内；保护壳体通过所述铜接头组件固定连接锥形密封帽；铜接头组件内固定有插头，该插头通过信号线电连接单片机；振动参数测量器设置在保护壳体内，电连接单片机，用于测量钻具振动相关数据，并将测得的数据发送至单片机，以由单片机处理钻具振动相关数据并存储处理后的数据；

扶正器单元固定连接在供电单元与保护壳体之间，用于平衡井下振动实时测量系统；

供电单元电连接单片机及振动参数测量器，用于提供电能。

本申请提供的井下振动实时测量系统打破了利用经验和观察识别井下振动的传统模式，随钻过程中实时存储井下钻具振动相关数据，为钻具振动预测建模及井下钻具振动强度量化评价提供数据支撑。

附图说明