[发明专利]一种近钻头工程参数实时随钻测量装置

说明书

本发明公开一种近钻头工程参数实时随钻测量装置，应变片安装舱和电子仓设置在发射短节本体内，应变片放置在所述应变片安装舱内，采集板卡设置在电子仓内；应变片用于采集扭矩、弯矩、近钻头钻压数据；所述采集板卡用于采集和存储底部钻具工程参数；设置压板用于封盖所述电子仓。本发明结构简单，能够采集底部钻具近钻头处的环空内外压力、弯矩、转速、温度、钻压、扭矩、振动等工程参数，实现了高频数据采集并进行存储，同时将数据实时传递到地面系统，实现井下工程参数的实时监测。井下工程参数的实时及存储数据可用于井下复杂工况的预测，钻井参数的实时优化、井下工具可靠性评价、钻头寿命预测和工作效率的评价、岩屑清洁效率的评价等方面。

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，特别是涉及一种近钻头工程参数实时随钻测量装置。

背景技术

随着钻井技术向深井及超深井发展，为了提高钻井效率和进一步提高油气开采率，对深井、长水平段水平井钻井的需求日益增加。深井及水平井钻井过程中，如果可以及时地获得准确的井底内外压力、振动、钻压、弯矩、扭矩、转速、温度等实时数据，根据该数据可有效地保护和发现油气层，真正满足了油田勘探开发部门对油气储层科学、准确地识别和评价的工艺技术要求。丰富的工程参数会使井下导向工具做出精确的导向动作，从而提高钻井效率。根据准确的获得钻头处的动态井下近钻头工程数据，可以为复杂地层、薄油层的开发提供先进的工具，推动各类复杂油层的开采，缩短钻井周期，降低钻井成本。现有技术无法解决钻压、扭矩等多种工程参数的测量问题，且无法实现数据采集的实时传输，同时在机械结构上较为复杂，会影响井下工具复杂应力状态下的机械可靠性。为了实现深井及水平井钻井过程中多种工程参数的采集以及数据采集的实时传输，提高测量的稳定性以及钻井效率，本发明提供一种近钻头工程参数实时随钻测量装置。

发明内容

为了实现深井及水平井钻井过程中多种工程参数的采集以及数据采集的实时传输，提高测量的稳定性以及钻井效率，本发明提供一种近钻头工程参数实时随钻测量装置。以采集多种工程参数，并对其进行存储，同时实时传输到地面系统，实现实时调整钻井参数，规避井下复杂情况，实现提速提效。

一种近钻头工程参数随钻实时测量装置，所述测量装置包括发射天线、电路压板、电池压板、发射短节、电池组、电池保护板、应变片以及采集板卡，所述发射短节本体内设置应变片安装舱和电子仓，所述应变片安装舱一侧与外界环境连通、另一侧与电子仓连通，所述应变片放置在应变片安装舱内，所述采集板卡、电池组和电池保护板安装在电子仓，所述电池压板与电路压板用于封盖所述电子仓,所述电池组用于为所述采集板卡及发射短节提供电能，所述电池保护板设置在电池组顶端用于封盖电池组，所述应变片包括扭矩测量应变片和钻压测量应变片，每个应变片安装舱内分别安装一个扭矩测量应变片和一个钻压测量应变片，所述扭矩测量应变片的安装角度与发射短节中轴线呈45°或135°夹角；所述钻压测量应变片的安装角度与发射短节中轴线呈0°或90°夹角(是否正确)，所述采集板卡包括主控芯片以及分别与主控芯片连接的三轴加速度传感器、温度传感器、三轴陀螺仪、磁传感器、单通道应变采集器和存储器，所述单通道应变采集器与扭矩测量应变片、钻压测量应变片和温度传感器连接，所述存储器与三轴加速度传感器、温度传感器、三轴陀螺仪、磁传感器以及单通道应变采集器连接、用于存储近钻头工程参数，主控芯片采集的数据被存储器储存并实时传输到通信模块进行过数据的校准之后，由通信模块通过串口将数据传输到上位机解码程序转化为响应数据发送至地面系统。

进一步地，所述采集板卡内设置有稳压电路，且可以兼容5V和3.3V两种电压模式。

进一步地，所述主控芯片最高工作频率为72MHz、具有单周期硬件乘法器和除法器、集成512kFLASH存储器和64Kb的SRAM存储器。

进一步地，所述温度传感器采用标准窄体SOIC封装的高精度温度传感器。

进一步地，所述电池组内设置电源管理模块，电池组提供5V电压供电，通过电池管理模块转换为3.3V电压供给主控芯片和其它需要3.3V供电电压的电能器件。