[發(fā)明專利]一種鉆桿扭矩遙測方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910059973.1
• 申請日: 2009-07-08
• 公開（公告）號: CN101603420A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林元華;王其軍;盧強;劉鵬;周平;龔建文;鄒光貴
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆井過程中鉆桿扭矩測量及傳輸技術(shù)。

背景技術(shù)

鉆井扭矩蘊藏著豐富的井下工況信息。鉆頭使用情況、井下是否形成巖 屑床、卡鉆、斷鉆具等意外事故均表現(xiàn)出扭矩信號異常。因此鉆井過程中扭 矩監(jiān)測對安全生產(chǎn)十分重要。

目前，柴油機驅(qū)動鉆機的地面鉆桿扭矩測量方法有：轉(zhuǎn)盤傳動鏈條張緊 度傳感器；轉(zhuǎn)盤傳動軸萬向節(jié)改為應(yīng)變式測扭傳感器；大方瓦改為測扭方瓦； 方鉆桿下保護接頭測扭儀。以上測量方法都是通過間接測量鉆桿扭矩，存在 準(zhǔn)確度低、安裝不方便、防沖刷能力差等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提出一種鉆桿扭矩遙測方法及裝置，能夠直接測量鉆 桿扭矩，并將測量所得數(shù)據(jù)實時、準(zhǔn)確地上傳到控制臺。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：在方鉆桿的下端安裝一 短接，稱為下短接，下短接上端與方鉆桿相連，下端與鉆桿連接，下短接采 集和發(fā)送數(shù)據(jù)；而在靠近轉(zhuǎn)盤的喇叭口部位安裝一短接，稱為上短接，其功 能是接收和傳輸數(shù)據(jù)。下短接內(nèi)的參數(shù)采集板通過傳感器采集扭矩信號，再 將扭矩信號調(diào)制后由通信電纜傳輸給發(fā)送線圈；發(fā)送線圈將調(diào)制好的電信號 轉(zhuǎn)換為交變磁場；上短接的接收線圈感應(yīng)到下短接所產(chǎn)生的交變磁場后將交 變磁場轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔冸娦盘枺撾娦盘柾ㄟ^信號電纜傳輸給解調(diào)板解調(diào)得到扭 矩信號，扭矩信號再經(jīng)數(shù)據(jù)電纜和接頭傳輸給計算機或者顯示記錄設(shè)備。

下短接所需的電能由電源模塊通過電源電纜提供，電源模塊可以是電 池，也可以是振動發(fā)電機。

為確保安全，下短接內(nèi)的參數(shù)采集板、通訊電纜、發(fā)送線圈、電源模塊、 電源電纜均與外界隔離；上短接內(nèi)的接收線圈、數(shù)據(jù)電纜、解調(diào)板、信號電 纜也與外界隔離。

本發(fā)明具有以下有益效果：(1)能夠直接、實時、高效的完成井下鉆桿 扭矩測量上傳；(2)電能消耗小，便于井下長期工作；(3)該方法和裝置便 于井下其他參數(shù)(如：鉆壓、溫度、振動等)測量的擴展。

附圖說明

圖1為下短接示意圖；

圖2為上短接示意圖；

圖3為裝置安裝位置示意圖；

具體實施方式

該方法和裝置應(yīng)用到柴油機動力鉆機50上的實施方法如下：在下鉆前 先將下短接10通過母螺紋11和方鉆桿52下端連接，通過公螺紋12與鉆桿 53連接，將上短接30安裝在喇叭口54位置，將接頭42通過外部電纜接入 控制室內(nèi)，外部電纜為四芯帶屏蔽電纜，其中兩芯為電源，另外兩芯為通訊， 屏蔽層接地，此時完成短接安裝。當(dāng)鉆井開始后，轉(zhuǎn)盤51帶動方鉆桿轉(zhuǎn)動， 參數(shù)采集板20通過傳感器采集扭矩參數(shù)，并將此參數(shù)進行打包、調(diào)制、功 率放大后經(jīng)通信電纜21傳輸給發(fā)送線圈22，發(fā)送線圈22在整個下短接、鉆 桿上都產(chǎn)生了交變磁場，該交變磁場以鉆桿為載體傳播，上短接30內(nèi)的接 收線圈40將感應(yīng)到的交變磁場轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔冸娦盘枺撾娦盘柾ㄟ^信號電纜 44傳輸給解調(diào)板43解調(diào)，解調(diào)后的數(shù)據(jù)包再通過效驗以確保當(dāng)前數(shù)據(jù)是否 正確，如果數(shù)據(jù)正確就通過數(shù)據(jù)電纜41和接頭42由外部電纜傳輸給計算機 或者顯示記錄設(shè)備，如果數(shù)據(jù)不正確就將剛剛接收到的數(shù)據(jù)包丟棄。

電源模塊23通過電源電纜24為下短接10提供持續(xù)穩(wěn)定的電能，電源 模塊23可以是電池也可以是振動發(fā)電機。為確保安全外殼13將參數(shù)采集板 20、通信電纜21、發(fā)送線圈22、電源模塊23、電源電纜24與外界隔離，保 護外殼31將接收線圈40、數(shù)據(jù)電纜41、解調(diào)板43、信號電纜44與外界隔 離，防止機械損傷和泥漿進入。保護罩14保護電源模塊23在強振動環(huán)境下 正常工作。 ?