[发明专利]一种具有井下监测信号发射功能的井下动力钻具

说明书

本申请涉及一种具有井下监测信号发射功能的井下动力钻具，属于井下动力钻具技术领域，包括：动力钻具，其包括沿动力钻具的轴线方向依次丝扣连接的壳体，在任一壳体的外壁上开设有多个凹槽，且凹槽为沿壳体的轴线方向开设的长形槽；无线传输单元，其包括相互电性连接的信号控制电路板、磁棒线圈天线和电池组，信号控制电路板、磁棒线圈天线和电池组分别固定在凹槽内，凹槽的槽口设有封闭凹槽的盖板。本申请在壳体的外壁开设长形槽，避免了使用环形线圈需要开设周向环形槽对壳体结构强度的影响，大大降低了壳体断裂的几率，提高了井下动力钻具的使用寿命。

技术领域

本申请涉及井下动力钻具技术领域，特别涉及一种具有井下监测信号发射功能的井下动力钻具。

背景技术

在石油和天然气开采中，井下动力钻具的应用越来越广泛，井下动力钻具带动钻头实现地层的钻进，井下动力钻具通过地面设备泵入的钻井液驱动，工作时，钻井液泵入井下动力钻具，动力钻具将液力能转化为动能，带动井底钻头旋转。常见的动力钻具有两种：螺杆钻具和涡轮钻具。

对于螺杆钻具，钻井液进入定子壳体内，驱动与定子壳体偏心的转子螺杆旋转，转子螺杆带动与其连接的万向轴和传动轴旋转，从而带动位于钻具下端的钻头旋转。涡轮钻具采用一级或多级涡轮节为钻具下端的钻头提供扭矩，每一级由不运动的定子和转动的转子组成，转子与轴连接，定子将钻井液导入转子，转子叶片在钻井液作用下旋转运动，为位于钻具下端的钻头提供扭矩。

井下动力钻具在井下会遇到各种工况作用，在一定工况因素作用下常会形成如丝扣间反扭矩冲击，循环应力作用的弯曲和其他工况作用等。反复的反扭矩冲击易导致壳体间丝扣固紧力下降，出现松动脱扣；长时间的循环弯曲应力作用会导致壳体疲劳开裂甚至断裂，这些都会导致严重的钻井事故。

国内外预防壳体断裂和脱扣主要是从加工工艺和结构方面改进及使用时间方面设定等加以控制，但仍无法有效预防脱扣故障的发生。而通过泵压、钻压、扭矩、转速等参数异常方面判断，也只能判断是否已经发生了脱扣、断裂，却无法预知脱扣、断裂和牙轮落井即将发生的问题。

现在一些国内外企业通过采用井下故障监测系统等技术手段可以不同程度反映钻井工具的钻井故障，极大提高钻具故障判断的准确率，但脱扣和断裂等易造成重大事故的位置一般在螺杆中上部，距监测仪器较远，对这种具有突发性和无预兆特定钻具失效现象一直没有好的监测方式可以预测，相关文献上也没有查到有关解决办法。这主要是事故点距离监测仪器较远，加上井下工况恶劣，信号衰减严重，距事故点较远的监测仪器无法有效获得信号，这些问题都需要有一种新的监测模式解决。

采用对经常发生的恶劣事故位置进行近距离的精确监测方式可以达到预测目的，但采集信号需要合适的上传方法完成。有线传输在高速转动的深井钻井条件下是难以实现的，一般采用无线中长传输达到传送的目的，而无线中长传输易受井下条件干扰，要求传送能力较强。相关技术中采用环形线圈作为发射天线进行无线通讯，但环形线圈需要在专用短节上开环形槽安装，这又会降低开槽处的强度，同时安装也比较麻烦。

精确监测需要将近故障点检测到的信号上传反馈，但由于距离监测仪器位置较远，电信号都无法传送，如何将采集的信号上传成为精确监测的一个重点。要把这些信号传到地面分析和报警系统，需要独立建立一个信息传送的完整系统，无线短传就成为这个系统的一个重要组成部分。

发明内容

本申请实施例提供一种具有井下监测信号发射功能的井下动力钻具，以解决相关技术中环形线圈需要在专用短节上开环形槽安装，降低开槽处的强度的问题。

本申请实施例提供了一种具有井下监测信号发射功能的井下动力钻具，包括：

动力钻具，其包括沿所述动力钻具的轴线方向依次丝扣连接的壳体，在任一所述壳体的外壁上开设有多个凹槽，且所述凹槽为沿所述壳体的轴线方向开设的长形槽；