[发明专利]一种小尺寸钻头内振动测量装置

说明书

本发明涉及石油与天然气勘探开发技术领域，特别涉及一种小尺寸钻头内振动测量装置。由外部支撑架、保温筒和测量模块构成。外部支撑架由支撑架主体和支撑架端盖构成，支撑架主体周向成品字形开有流通道，端盖呈圆锥型，在钻具内部起分流作用，降低装置循环压耗、改善固相颗粒冲击损伤情况。与现有技术相比，本发明实现了钻头内振动测量，能够在不改变现有油气井行业工艺技术的前提下直接安装于钻具内部，可靠性高、可拓展性强。基于MEMS元器件设计，体积小、功耗低、可移植性强。

技术领域

本发明涉及石油与天然气勘探开发技术领域，具体涉及一种小尺寸钻头内振动测量装置。

背景技术

钻井过程中，受井身结构、管柱结构、地层性质、施工参数以及扭冲等提速工具的共同影响，钻头在地下受到不同幅值和频率的振动干扰，并在机械钻速、钻头寿命、钻具变形情况上直接体现。

因此，对钻头处真实振动情况进行测量与研究，是油气井工程领域中钻速预测、钻具损伤分析、地层认识等具有重要意义。

现有技术中，普遍采用地面钻机处振动测量或近钻头位置随钻振动测量的方式。但相关研究表明，由于受到钻杆柱力学与结构特性影响，基于地面采集与随钻近钻头测量的数据与钻头实际振动存在明显的数值偏差，且现有装置采样率仅为0.5-2Hz，远小于钻头300Hz以上的振动频率。

因此，现有技术无法全面、客观、准确的反映钻头真实振动情况。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种小尺寸钻头内振动测量装置。

使用微机电加速度计与陀螺仪数据，对钻头姿态与振动情况进行测量，具有尺寸小、成本低、可靠性高、可拓展性强的优点，可以在不改变现有作业条件和装备结构的前提下安装于包括钻头在内的钻具接箍内部，形成沿钻具振动测量技术，为信息化智能化钻井创造条件。

其技术方案如下：

一种小尺寸钻头内振动测量装置，由外部支撑架1、保温筒2和测量模块3构成。

所述外部支撑架1由支撑架主体4和支撑架端盖5构成。

所述支撑架主体4上成品字形开有流通道8-10，开有容纳仓11与定位槽12，开有安装槽13。所述支撑架端盖5顶部呈圆锥型，在钻具内部起分流作用，降低装置循环压耗、改善固相颗粒冲击损伤情况。所述外部支撑架1由螺纹或焊接压环安装于钻具接箍内侧。

所述保温筒2由保温筒上段6与保温筒下段7构成。所述保温筒上段6由上段主体14与上段螺纹15构成。所述上段主体14由定位键18、上段外壳19、上段内壳20构成，其内部形成不等径阶梯柱状容纳仓23-24。所述容纳仓24内径与上段螺纹15外径相同，上段螺纹安装于容纳仓24中，并通过真空点焊的方式与上段内壳20连接。所述定位键18、上段外壳19、上段内壳20通过真空焊连接，上段外壳19与上段内壳20间形成真空。所述保温筒下段7由下段主体16与下段螺纹17构成。所述下段主体16由下段外壳21与下段内壳22构成，其内部形成等径柱状容纳仓25。所述容纳仓25内径与下段螺纹17内径相同，下段螺纹通过真空点焊的方式与下段内壳连接22。所述下段外壳21与下段内壳22通过真空焊连接，并在其内部形成真空。