一种带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪的制作方法

本申请涉及石油天然气钻井，尤其涉及直井随钻测斜技术，具体是一种带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪器。

背景技术：

1、随着对钻井深度及对钻井速度要求的不断提高，尤其需提高小于20°井斜直井段钻井的钻井效率。目前国内主要还是通过mwd(measurement while drilling，随钻测量)和自浮式单点测斜仪进行直井段井斜监测，实际应用中存在测斜时间长、工具组装复杂、费用高，存在井下安全隐患等问题。

2、现有高温直井测斜仪只有井斜测量的功能，无法满足对方位与工具面的测量。比如中国发明专利cn202210207058.8公开了一种高温直井测斜仪，包括：测斜仪本体，安装于悬挂钻铤内；测斜仪本体包括脉冲发生器模块、液压机构模块、主控电路模块和扶正器；主控电路模块获得井斜参数，并转换为控制信号使得液压机构模块能够与脉冲发生器模块进行轴向往复运动，产生不同的脉冲压力波，再通过地面压差传感器、解码器等设备解码压力波，获得井下参数。

3、虽然上述文献公开的高温直井测斜仪通过将测斜仪本体进行模块化设计，使得其体积小、重量轻，方便制造及组装，使得井下测斜工作更便利，且结构简单、长度短，在接单根间隙进行测斜，具有耗电量低、解码率高及数据传输快的优点，适用于高温、高压环境，缩短了测量周期，提高了数据传输速度及测量效率，但是其依然无法满足对方位与工具面的测量。因此，有必要提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，用以解决现有技术中的测斜仪难以对方位与工具面进行测量的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请提供一种带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，包括钻铤本体，所述钻铤本体为管状结构件，所述钻铤本体内形成安装腔室，所述安装腔室内设置有供电短节、方位电路短节、主控电路组件、电解液测斜组件、液压控制组件以及阀组；所述方位电路短节包括用以监测钻孔方位信息的监测仪、用以监测钻孔工具面信息的监测仪、与每个监测仪信号相连的数据处理单元，以及与所述数据处理单元相连的通信模块，所述通信模块与主控电路组件相连；所述电解液测斜组件用以监测钻孔的倾斜角度，且将得到的钻孔倾斜角度信息发送至所述主控电路组件；所述液压控制组件根据所述主控电路组件发出的控制信号控制所述阀组的开启间隙大小，进而产生负脉冲信号，所述负脉冲信号能反映出井斜与方位或工具面的数据，所述负脉冲信号通过所述主控电路组件进行数据上传。

4、上述技术方案中进一步的，所述钻铤本体的一端管口处形成圆台状的连接端，另一端管口处设置密封盖板，靠近密封盖板的安装腔室内安装所述阀组。

5、进一步的，所述供电短节、方位电路短节、主控电路组件、电解液测斜组件、液压控制组件以及阀组在所述安装腔室内依次相连。

6、进一步的，所述方位电路短节的一端与供电短节相连，另一端与所述主控电路组件相连；所述方位电路短节中用以监测钻孔方位信息的监测仪为地磁传感器、陀螺仪或磁罗盘中的一种或多种；用以监测钻孔工具面信息的监测仪为倾斜传感器；所述方位电路短节中的数据处理单元用于接收和处理来自每个监测仪的信号，且将其通过通信模块和主控电路组件向外传送。

7、进一步的，所述主控电路组件的一端与方位电路短节相连，另一端与电解液测斜组件相连；所述主控电路组件包括中央处理器、存储器、输入/输出端口，所述中央处理器用以接收和处理来自于各个传感器和监测仪的信号；所述输入/输出端口用以实现数据交互。

8、进一步的，所述电解液测斜组件的一端与主控电路组件相连，另一端与液压控制组件相连；所述电解液测斜组件包括装有电解液的容器，所述容器内插设一根金属棒，所述金属棒伸入电解液中；当钻杆沿钻孔向下移动时，所述金属棒在电解液中产生位移，通过测量金属棒在电解液中的位移来判断钻孔的倾斜角度。

9、进一步的，所述液压控制组件的一端与电解液测斜组件相连，另一端与阀组相连；所述液压控制组件包括液压泵、钻头马达和钻杆马达，所述液压泵将高压油输送至整个液压系统；所述钻头马达利用液压油驱动钻头旋转；所述钻杆马达利用液压油驱动钻杆上升和下降。

10、进一步的，所述阀组为液压阀组，所述液压控制组件用以控制所述液压阀组的启闭动作且控制调节所述液压阀组的开启间隙大小。

11、进一步的，所述钻铤本体的与螺杆上部相连。

12、相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

13、本申请提供一种带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其主要包括钻铤本体，钻铤本体中依次设置供电短节、方位电路短节、主控电路组件、电解液测斜组件、液压控制组件以及阀组，组装后为一个整体装置，使用时链接至螺杆上部，其中供电短节与方位电路短节连接后，使整机通电运行，主控电路组件从方位电路短节获取测量到的方位与工具面等数据，从电解液测斜组件获取到井斜数据，并通过控制液压控制组件实现阀组的开启间隙调整，以产生泥浆负脉冲信号从而实现井斜与方位或者工具面信号的上传，相比现有的测斜仪，本申请提供的直井随钻测斜仪可以对方位与工具面进行实时的精确测量，满足了使用要求，再者，由于本申请能实时监测方位与工具面，因此可以实时调整钻进方向，利于有效提高随钻测井效率。

技术特征：

1.一种带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其特征在于，包括钻铤本体，所述钻铤本体为管状结构件，所述钻铤本体内形成安装腔室，所述安装腔室内设置有供电短节、方位电路短节、主控电路组件、电解液测斜组件、液压控制组件以及阀组；所述方位电路短节包括用以监测钻孔方位信息的监测仪、用以监测钻孔工具面信息的监测仪、与每个监测仪信号相连的数据处理单元，以及与所述数据处理单元相连的通信模块，所述通信模块与主控电路组件相连；所述电解液测斜组件用以监测钻孔的倾斜角度，且将得到的钻孔倾斜角度信息发送至所述主控电路组件；所述液压控制组件根据所述主控电路组件发出的控制信号控制所述阀组的开启间隙大小，进而产生负脉冲信号，所述负脉冲信号能反映出井斜与方位或工具面的数据，所述负脉冲信号通过所述主控电路组件进行数据上传。

2.根据权利要求1所述的带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其特征在于，所述钻铤本体的一端管口处形成圆台状的连接端，另一端管口处设置密封盖板，靠近密封盖板的安装腔室内安装所述阀组；

3.根据权利要求1所述的带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其特征在于，所述方位电路短节的一端与供电短节相连，另一端与所述主控电路组件相连；所述方位电路短节中用以监测钻孔方位信息的监测仪为地磁传感器、陀螺仪或磁罗盘中的一种或多种；用以监测钻孔工具面信息的监测仪为倾斜传感器；所述方位电路短节中的数据处理单元用于接收和处理来自每个监测仪的信号，且将其通过通信模块和主控电路组件向外传送。

4.根据权利要求1所述的带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其特征在于，所述主控电路组件的一端与方位电路短节相连，另一端与电解液测斜组件相连；所述主控电路组件包括中央处理器、存储器、输入/输出端口，所述中央处理器用以接收和处理来自于各个传感器和监测仪的信号；所述输入/输出端口用以实现数据交互。

5.根据权利要求1所述的带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其特征在于，所述电解液测斜组件的一端与主控电路组件相连，另一端与液压控制组件相连；

6.根据权利要求1所述的带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其特征在于，所述液压控制组件的一端与电解液测斜组件相连，另一端与阀组相连；所述液压控制组件包括液压泵、钻头马达和钻杆马达，所述液压泵将高压油输送至整个液压系统；所述钻头马达利用液压油驱动钻头旋转；所述钻杆马达利用液压油驱动钻杆上升和下降。

7.根据权利要求1或6所述的带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其特征在于，所述阀组为液压阀组，所述液压控制组件用以控制所述液压阀组的启闭动作且控制调节所述液压阀组的开启间隙大小。

8.根据权利要求1所述的带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，其特征在于，所述钻铤本体的与螺杆上部相连。

技术总结本申请公开了一种带有方位工具面测量功能的直井随钻测斜仪，包括钻铤本体，钻铤本体中依次设置供电短节、方位电路短节、主控电路组件、电解液测斜组件、液压控制组件以及阀组，组装后为一个整体装置，使用时链接至螺杆上部，供电短节与方位电路短节连接后，使整机通电运行，主控电路组件从方位电路短节获取测量到的方位与工具面等数据，从电解液测斜组件获取到井斜数据，并通过控制液压控制组件实现阀组的开启间隙调整，以产生泥浆负脉冲信号从而实现井斜与方位或者工具面信号的上传，本申请提供的直井随钻测斜仪可以对方位与工具面进行实时的精确测量，满足了使用要求且有效提高随钻测井效率。技术研发人员：冯建宇,侯正波,侯红顺,王羽,张文超,卢伟,王箭羽,杨楠受保护的技术使用者：商丘睿控仪器仪表有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18