一种井下抗高温动态参数记录仪及记录方法与流程

本发明属于油气安全领域，特别涉及一种井下抗高温动态参数记录仪及记录方法。

背景技术：

1、据统计，我国剩余油气的30％以上埋藏在深层，非常规油气可采资源量是常规油气资源的三倍，深层、非常规等复杂油气已成为保证我国能源安全的重要保障。2023年中石油部署的塔科寒一井和川科震一井，垂深均超过万米。深层超深层、非常规等复杂油气地质条件复杂，地层高温高压、层系复杂、复杂风险高发，钻井效率低，周期长，成本居高不下。

2、油气安全是我国能源安全的重要组成部分，关系到国家经济的高质量发展。在油气田开采工程中，现场动态参数的监测是不可或缺的。特别的，由于井下温度比较高，测量空间狭小，监测和读取井下动态参数不易操作。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种井下抗高温动态参数记录仪，安装于钻柱与套管之间，包括上部外壳和下部外壳，围合形成容腔，且容腔内中空嵌套有隔热筒层，所述隔热筒层与容腔之间形成真空内胆；

2、还包括参数记录系统，所述参数记录系统包含钻井测量单元、转换单元、控制单元、高温电源和输出单元，彼此导线连接，且沿隔热筒层轴线由上至下依次布置于隔热筒层筒腔内；

3、还包括冷却系统，所述冷却系统包含温度测量单元、转换单元、控制单元、输出单元、高温电源和循环管路，其中，

4、所述温度测量单元执行监测钻井液温度参数作业，输出参数数据至转换单元转换为第三信号，并输出第三信号至控制单元，所述控制单元判断第三信号是否高于预定值，若高于，启动循环管路内的冷却液循环流通，对参数记录系统进行冷却降温，所述循环管路与参数记录系统发热位置相贴合。

5、优选的，所述钻井测量单元包括角速度计和加速度计，其中，

6、所述角速度计为mems陀螺仪角速度计，所述加速度计为mems加速度计，通过传感器支架沿上部外壳轴线对称固定于隔热筒层内。

7、优选的，所述参数记录系统还包括电源控制电路，所述转换单元为信号调理与模数转换电路，所述控制单元为mcu控制电路，所述输出单元为数据传输接口，其中，

8、所述转换单元、控制单元、电源控制电路和高温电源均安置于对应的外壳中，各外壳沿由上至下沿隔热筒层筒腔轴线依次布置于隔热筒层筒腔内，通过径向螺钉固定。

9、优选的，所述温度测量单元为光纤传感器，所述上部外壳上水平开设有流经通道，所述流经通道与容腔错开布置，且之间形成用于安装温度传感器的隔板，且传感器触头朝向流经通道，以执行测量作业。

10、优选的，所述隔热筒层筒腔的上方和下方均布置有隔板，所述隔板与筒腔的上方和下方分别围合形成两个密封腔，下方密封腔内容置有冷却液，下方密封腔一侧连通有第一循环管一端，所述第一循环管呈s形依次绕过钻井测量单元、转换单元、控制单元、电源控制电路、高温电源和输出单元的发热位置，与上密封腔连通，上方密封腔上连通有水泵，通过水泵连通第二循环管，所述第一循环管穿过隔热筒层筒壁，与下方密封腔连通，形成循环回路，所述第二循环管上布置有电磁阀。

11、优选的，所述温度测量单元走线为高温电缆，由背面引出经过上方密封腔，随第一循环管一致走线，并贴合布置，直至与信号调理与模数转换电路接通。

12、优选的，所述上部外壳和下部外壳均为轴线铅垂的圆筒状，筒口对合卡接，且上部外壳和下部外壳上均布置有用于固定记录仪的导通孔。

13、本申请还要求保护一种记录方法，应用权上述一种井下抗高温动态参数记录仪，包括以下步骤：

14、参数记录系统测量井下钻井工具工况，钻井测量单元测量井下工况数据，输出工况数据至转换单元转换为第一信号，并输出至控制单元，控制单元存储第一信号，并进行解算，获取井下姿态信息，通过输出单元发送至地面设备，基于井下姿态信息，回传第二信号至参数记录系统，对井下钻井工具进行纠斜；

15、冷却系统监测井下钻井温度，温度测量单元测量井下温度数据，输出温度数据至转换单元转换为输出第三信号，并输出至控制单元，控制单元存储第三信号，判断第三信号是否高于预定值，若高于，地面设备第四信号至冷却系统，对参数记录系统进行冷却降温。

16、优选的，对参数记录系统进行冷却降温，具体包括以下步骤：

17、开启电磁阀和水泵，下方密封腔的冷却液流入第一循环管，呈s形依次绕过钻井测量单元、转换单元、控制单元、输出单元和高温电源的发热位置，再流入上方密封腔内，由第二循环管回流至下方密封腔形成循环回路。

18、有益效果

19、本发明通过布置冷却系统，所述冷却系统包含温度测量单元、转换单元、控制单元、输出单元、高温电源和循环管路，正常情况下，第三信号低于85℃时，冷却液一般存储在密封腔内，上方密封腔与最上层温度测量单元走线贴合，且下方的密封腔与高温电源贴合，已经满足了参数记录系统中，两个最大发热位置的降温冷却了，此时是初步的冷却状态。

20、但是随着第三信号的不断升高，那么，初步的冷却状态显然是无法满足冷却需求的，不仅仅只是因为冷却液的温度不够低，也是因为随着第三信号的不断升高，参数记录系统的其他的元器件也会收到较大的影响，那么此时，地面设备第四信号至冷却系统，对参数记录系统进行冷却降温，开启电磁阀和水泵，下方密封腔的冷却液流入第一循环管，呈s形依次绕过钻井测量单元、转换单元、控制单元、输出单元和高温电源的发热位置，再流入上方密封腔内，由第二循环管回流至下方密封腔形成循环回路。

21、此时不仅可以做到参数记录系统的整体的冷却，而且很显然，参数记录系统和冷却系统公用一套转换单元、控制单元和高温电源系统，也就意味着，相对来说，部件减少，也就使得记录仪的尺寸相对较小，满足测量空间狭小，且后期也便于携带的要求而且也避免高温井下参数记录的影响，准确掌握井下工况，避免事故的发生，减少经济的损失。

22、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种井下抗高温动态参数记录仪，其特征在于，安装于钻柱与套管之间，包括上部外壳(11)和下部外壳(12)，围合形成容腔，且容腔内中空嵌套有隔热筒层(13)，所述隔热筒层(13)与容腔之间形成真空内胆；

2.根据权利要求1所述的一种井下抗高温动态参数记录仪，其特征在于，所述钻井测量单元(21)包括角速度计(210)和加速度计(211)，其中，

3.根据权利要求1所述的一种井下抗高温动态参数记录仪，其特征在于，所述参数记录系统还包括电源控制电路(26)，所述转换单元(22)为信号调理与模数转换电路，所述控制单元(23)为mcu控制电路，所述输出单元(24)为数据传输接口，其中，

4.根据权利要求1所述的一种井下抗高温动态参数记录仪，其特征在于，所述温度测量单元(31)为光纤传感器，所述上部外壳(11)上水平开设有流经通道，所述流经通道与容腔错开布置，且之间形成用于安装温度传感器的隔板，且传感器触头朝向流经通道，以执行测量作业。

5.根据权利要求1所述的一种井下抗高温动态参数记录仪，其特征在于，所述隔热筒层(13)筒腔的上方和下方均布置有隔板(14)，所述隔板(14)与筒腔的上方和下方分别围合形成两个密封腔(14a)，下方密封腔内容置有冷却液(320)，下方密封腔一侧连通有第一循环管(321)一端，所述第一循环管(321)呈s形依次绕过钻井测量单元(21)、转换单元(22)、控制单元(23)、电源控制电路(26)、高温电源(25)和输出单元(24)的发热位置，与上密封腔连通，上方密封腔上连通有水泵，通过水泵连通第二循环管(322)，所述第一循环管(321)穿过隔热筒层(13)筒壁，与下方密封腔连通，形成循环回路，所述第二循环管(322)上布置有电磁阀。

6.根据权利要求5所述的一种井下抗高温动态参数记录仪，其特征在于，所述温度测量单元(31)走线为高温电缆，由背面引出经过上方密封腔，随第一循环管(321)一致走线，并贴合布置，直至与信号调理与模数转换电路接通。

7.根据权利要求1所述的一种井下抗高温动态参数记录仪，其特征在于，所述上部外壳(11)和下部外壳(12)均为轴线铅垂的圆筒状，筒口对合卡接，且上部外壳(11)和下部外壳(12)上均布置有用于固定记录仪的导通孔。

8.一种记录方法，应用权利要求1-7任一所述的一种井下抗高温动态参数记录仪，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种记录方法，其特征在于，对参数记录系统进行冷却降温，具体包括以下步骤：

技术总结本发明属于油气安全领域，特别涉及一种井下抗高温动态参数记录仪及记录方法。包括上部外壳和下部外壳，围合形成容腔，且容腔内中空嵌套有隔热筒层，隔热筒层与容腔之间形成真空内胆；还包括参数记录系统，参数记录系统包含钻井测量单元、转换单元、控制单元、高温电源和输出单元，彼此导线连接，且沿隔热筒层轴线由上至下依次布置于隔热筒层筒腔内；还包括冷却系统，冷却系统包含温度测量单元、转换单元、控制单元、输出单元、高温电源和循环管路；不仅可以做到参数记录系统的整体的冷却，而且很显然，参数记录系统和冷却系统公用一套转换单元、控制单元和高温电源系统，也就意味着，相对来说，部件减少，尺寸相对较小，满足空间狭小的要求。技术研发人员：张昕,伊明,张贵仪,刘健,郑毅,王柏辉,朱玉锋,王寄任受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27