一种具有实时伽马测量功能的旋转导向钻井系统的制作方法

本发明涉及钻井设备，具体涉及一种具有实时伽马测量功能的旋转导向钻井系统。

背景技术：

1、在石油、矿山、地质勘探等钻井工程中，要求使钻井轨迹更准确地按照工程设计要求钻井，目前，旋转导向钻井系统都含有随钻测量系统，随钻测量系统含有若干用于地层评价的参数传感器，如伽马传感器等，利用伽马传感器获取高精度的钻头方位数据，并可通过数据处理和分析得到有关井身方向和地层构造的信息。

2、随钻测量系统是实现精准导向的关键因素之一，因此，需要设计高性能的随钻测量系统，以更好的适应转进环境。

3、专利cn202311215101 .6公开了一种集成式定向与方位伽马随钻测量仪，该测量以安装在钻井钻头的头部，通过设计缓冲囊包实现对测量系统的减振，并且利用缓冲囊包微小的弹性作用产生气流，实现对测量系统的散热，在专利存在以下问题：

4、测量以安装在钻井钻头的头部，在钻井过程中，钻头产生较大热量，热量会通过外壳传递到内部，影响测量系统，由于整个测量仪安装在钻头的头部，且测量仪内部为封闭空间，仅仅依靠缓冲囊包微小的弹性作用产生的气流，不能很好实现对测量系统的散热，而钻头产生的高温会影响到测量系统的测量准确度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有实时伽马测量功能的旋转导向钻井系统，以提高随钻测量系统的散热效果，降低温度对测量系统测量准确度的影响。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种具有实时伽马测量功能的旋转导向钻井系统，从上到下依次为钻杆、上无磁钻杆、随钻测量机构、下无磁钻杆和钻进机构；随钻测量机构包括：

4、近钻头，用于采用随钻测量参数，包括两端均为开口端的外壳，外壳内利用缓冲组件固定有电子元件，电子元件包括伽马传感器；外壳的两端分别通过一个端盖密封连接；端盖上设置有通孔，通孔处覆盖有单向透气膜，单向透气膜用于将近钻头内的热气流导出；

5、上固定柱，一端与近钻头可拆卸连接，另一端与上无磁钻杆连接，上固定柱与近钻头之间具有第一散热间隙；

6、下固定柱，一端与近钻头可拆卸连接，另一端与下无磁钻杆连接，下固定柱与近钻头之间具有第二散热间隙；

7、上固定柱和下固定柱之间具有一定间距。

8、本发明的初衷在于提高近钻头内电子元件的散热效果，同时避免钻头钻进过程中产生的高温影响到近钻头内部的电子元件的测量精准度，本发明与现有技术存在以下区别：

9、首先，本发明的近钻头不是安装在钻头内，而是安装在钻头的后部端的上无磁钻杆和下无磁钻杆之间，能够降低钻头钻进过程中产生的高温对近钻头内的电子元件的影响。

10、其次，本发明的近钻头的内部不是一个封闭空间，本发明的近钻头两端采用的端盖进行密封，但是，在端盖上设置有通孔，通孔处覆盖有单向透气膜，可利用单向透气膜将近钻头内电子元件工作时产生的热气流导出近钻头。

11、再次，本发明的近钻头不是安装一个封闭空间内，上固定柱与近钻头之间具有第一散热间隙、下固定柱与近钻头之间具有第二散热间隙，且上固定柱和下固定柱之间具有一定间距，所以，第一散热间隙、第二散热间隙以及上固定柱和下固定柱之间的间距与单向透气膜共同构成热气流排出通道，即近钻头内产生的热气流通过单向透气膜后由第一散热间隙、第二散热间隙进行扩散，最后通过上固定柱和下固定柱之间的间距排出随钻测量机构。

12、综上，本发明能够提高随钻测量系统的散热效果，降低温度对测量系统测量准确度的影响。

13、本发明为了实现近钻头不是安装一个封闭空间内，采用了两个固定柱（上固定柱和下固定柱）对近钻头进行固定，能够利用两个固定柱的轴向压紧力将近钻头固定，同时，为了提高近钻头安装在上固定柱和下固定柱之间的稳定性，可采用径向压紧力实现对近钻头的固定。

14、在一种优选方式中，上固定柱一端设置有第一圆形凹槽，近钻头一端同轴固定于第一圆形凹槽内，近钻头通过多个轴向固定组件与第一圆形凹槽的底部连接，轴向固定组件一端插入通孔压紧单向透气膜，且轴向固定组件具有透气功能，端盖与第一圆形凹槽的底部之间形成第一圆形间隙；外壳的外壁通过多个径向固定组件与第一圆形凹槽的内壁连接，外壳的外壁与第一圆形凹槽的内壁之间形成第一环形间隙，第一环形间隙和第一圆形间隙构成第一散热间隙；

15、下固定柱与近钻头的连接方式同上固定柱与近钻头的连接方式。

16、本发明的上述结构中采用轴向固定组件和径向固定组件分别对近钻头的端部和外壁进行压紧固定，在确保近钻头与上固定柱和下固定柱之间分别形成第一散热间隙、第二散热间隙的前提下，能提高近钻头固定在上固定柱和下固定柱的稳定性。

17、在一种优选方式中，轴向固定组件包括轴向定位柱；

18、轴向定位柱的内部具有透气腔，轴向定位柱一端为开口端，另一端为封闭端，轴向定位柱的开口端插入通孔内；透气腔的腔壁上设置有若干透气孔；

19、轴向定位柱的封闭端与第一圆形凹槽的底部卡接或抵接。

20、首先，本发明上述结构的轴向固定组件既能实现近钻头与上固定柱在轴向端连接，又能实现二者连接后端盖与第一圆形凹槽的底部之间形成第一圆形间隙。

21、其次，本发明上述结构的轴向固定组件与单向透气膜相互配合，能够连通近钻头内部空间和近钻头外壁的第一散热间隙、第二散热间隙连通，实现将近钻头内部的热气流导出随钻测量机构。

22、在一种优选方式中，轴向定位柱的封闭端套设有轴向缓冲套，轴向缓冲套与第一圆形凹槽的底部卡接或抵接。

23、本发明近钻头内的电子元件除了考虑温度对测量精度的影响，还需要考虑钻进过程中振动的影响。

24、首先，本发明的近钻头内通过缓冲组件固定电子元件，可利用缓冲组件的缓冲作用实现对电子元件的减振；

25、其次，本发明的近钻头与两个固定柱之间不是完全的面面接触的封闭连接，而是通过轴向固定组件、径向固定组件实现固定，固定后与固定柱之间分别形成了第一散热间隙和第二散热间隙，近钻头的这种固定方式，相比采用面面接触的封闭连接，更容易收到外界振动的影响，因此，本发明在考虑振动与电子元件的影响时，除了考虑在近钻头内部设置减振单元保护电子元件，还需要考虑近钻头的振动。

26、因此，本发明设置的轴向缓冲套具有一定减振作用，降低外界振动对近钻头的影响。

27、在一种优选方式中，径向固定组件包括径向定位柱、压紧块和紧固螺栓；

28、径向定位柱一端穿过第一圆形凹槽的侧壁与外壳抵接或卡接；

29、压紧块与径向定位柱的另一端连接；

30、紧固螺栓用于将压紧块固定在第一圆形凹槽的侧壁上。

31、本发明上述结构的径向固定组件既能实现对近钻头径向的夹紧固定，又能外壳的外壁与第一圆形凹槽的内壁之间形成第一环形间隙，且能够实现第一环形间隙与第一圆形间隙相互连通形成第一散热间隙。

32、在一种优选方式中，径向定位柱一端设置有径向缓冲套，径向缓冲套与外壳抵接或卡接；压紧块内侧设置有缓冲垫。

33、本发明设置的径向缓冲套和缓冲垫均具有一定减振作用，能够降低外界振动对近钻头的影响。

34、在一种优选方式中， 旋转导向钻井系统还包括用于对近钻头进行导向的第二导向机构；第二导向机构包括第二导向块、缓冲弹簧、弹性固定块、滑槽和升降组件；

35、第二导向块和弹性固定块之间通过缓冲弹簧连接，弹性固定块固定在外壳外壁上；

36、滑槽设置有两个，两个滑槽分别与上固定柱和下固定柱连接；

37、升降组件与滑槽一一对应，升降组件一端滑动设置在滑槽内，另一端与第二导向块转动连接；

38、旋转导向钻井系统还包括用于推动升降组件滑动的伸缩组件。

39、本发明的旋转导向钻井系统采用的旋转钻进式系统，因此，为了更好的适应系统的旋转钻进，系统中各个部件需要设置对应的导向结构。

40、由于本发明的近钻头不是采用面面接触的封闭连接，而是采用轴向固定组件和径向固定组件实现近钻头的固定，因此，本发明在设计第二导向机构时，不仅需要考虑第二导向机构的对近钻头的导向作用，且需要考虑提高近钻头固定在两个固定柱之间的稳定性。

41、本发明上述结构的第二导向机构不仅能够实现对近钻头的导向，且对近钻头具有固定限位作用，即本发明的第二导向机构与轴向固定组件和径向固定组件共同构成固定近钻头的固定组件，提高了近钻头固定的稳定性。

42、同时，本发明的第二导向机构与轴向固定组件和径向固定组件共同构成近钻头的外部减振单元，与近钻头内部设置的缓冲组件，分别从外部和内部实现减振，提高了减振效果，更利于降低振动对近钻头内部电子元件的影响。

43、在一种优选方式中，升降组件包括第一连杆和第二滑块；

44、第二滑块滑动设置在滑槽内，伸缩组件的伸缩端端部与第二滑块连接；

45、第一连杆一端与第二导向块转动连接，另一端与第二滑块转动连接；

46、升降组件还包括第二连杆，第二连杆一端与外壳转动连接，另一端与第二滑块转动连接。

47、在一种优选方式中，上固定柱和下固定柱的端部均设置有环形阶梯，伸缩组件安装在环形阶梯的轴向端面；

48、环形阶梯的径向端面设置有固定块，滑槽与固定块连接。

49、本发明上述结构的第二导向机构不仅可通过升降第二导向块实现对近钻头的导向，且第二导向机构本身的结构稳定好，且能够进一步实现对近钻头的固定。

50、在一种优选方式中，上固定柱和下固定柱上均设置有多个第一导向机构；

51、第一导向机构包括电机、丝杆、第一导向块、第三连杆和第一滑块；

52、上固定柱包括柱体，柱体内设置有多个空腔，空腔与第一导向机构一一对应，柱体上设置有与空腔连通的通槽；

53、电机和丝杆均安装在空腔内，第一滑块安装在丝杆；

54、第三连杆一端与第一滑块转动连接，另一端与第一导向块转动连接；

55、第一导向机构还包括导向定位件，导向定位件用于对第一导向块的位移进行导向；

56、空腔内设置有缓冲块，缓冲块用于对电机进行减振；

57、下固定柱与上固定柱具有相同结构。

58、本发明的第一导向机构是用于对上固定柱和下固定柱在钻进过程中的导向，具体利用第一导向块的升降实现对上固定柱和下固定柱的导向，且设置在导向定位件能够提高整个第一导向机构的结构稳定性。

59、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

60、1、本发明通过将近钻头安装在钻头的后部，且在近钻头端部的端盖上设置单向透气膜，同时配合上固定柱与近钻头之间具有第一散热间隙、下固定柱与近钻头之间具有第二散热间隙，且上固定柱和下固定柱之间具有一定间距，实现了近钻头内产生的热气流通过单向透气膜后由第一散热间隙、第二散热间隙进行扩散，最后通过上固定柱和下固定柱之间的间距排出随钻测量机构，即本发明能够提高随钻测量系统的散热效果，降低温度对测量系统测量准确度的影响。

61、2、本发明的第二导向机构与轴向固定组件和径向固定组件共同构成近钻头的外部减振单元，与近钻头内部设置的缓冲组件，分别从外部和内部实现减振，提高了减振效果，更利于降低振动对近钻头内部电子元件的影响。

62、3、本发明的第二导向机构与轴向固定组件和径向固定组件共同构成固定近钻头的固定组件，不仅能够实现近钻头与两个固定柱之间分别形成第一散热间隙和第二散热间隙，且提高了近钻头固定的稳定性。