[發明專利]基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測裝置及方法

有效

• 申請號: 201210332573.5
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN102852512A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 祝效華;湯歷平
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測裝置，由傳動短節（7）、扶正器（11）、軸承（12）、穩定單元、信號單元、永磁體（23）組成，其特征在于：所述的監測裝置安裝于隨鉆測量鉆具（4）與鉆頭（6）之間，上端直接與隨鉆測量鉆具（4）相連，下端與鉆頭（6）直接連接；所述穩定單元包括伸縮塊（14）、硬質合金柱（15）、擋塊（16）、彈簧（17）、密封圈（18），伸縮塊（14）為柱狀體，其底部設有用于防脫落的臺肩，中心設有用于設置彈簧（17）的彈簧孔，擋塊（16）通過螺紋固定于扶正器（11）上，伸縮塊（14）與擋塊（16）間設有彈簧（17）用于將伸縮塊（14）沿徑向外推，伸縮塊（14）用于穩定井壁的一端鑲嵌有硬質合金柱（15）；所述信號單元包括電源（19）、線纜（20）、傳感器（21）、無線模塊（22），電源（19）通過線纜（20）與傳感器（21）連接，傳感器（21）通過線纜（20）與無線模塊（22）連接；所述傳動短節（7）上端設有公扣（9），下端設有母扣（10）；所述扶正器（11）通過軸承（12）安裝于傳動短節（7）外部，扶正器（11）設有扶正器葉片（13），扶正器葉片（13）沿扶正器（11）周向均勻布置，每一個扶正器葉片（13）均設有用于將扶正器（11）穩定從而使其相對井壁不轉動的穩定單元；所述信號單元固定于其中一個扶正器葉片（13）內部，信號單元中的傳感器（21）與永磁體（23）設于同一高度，永磁體（23）安裝于傳動短節（7）上，所述永磁體（23）轉至離傳感器（21）最近時二者間距離小于1厘米。

2.根據權利要求1所述的基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測裝置，其特征在于：所述傳動短節（7）設有鉆井液流道（8）；傳動短節（7）外部設有上下兩個臺肩，上臺肩用于限定與所述的監測裝置（1）連接的上部鉆具，下臺肩用于限定軸承（12）；傳動短節（7）外部設有用于固定永磁體（23）的凹槽。

3.根據權利要求1所述的基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測裝置，其特征在于：所述扶正器（11）內部設有用于安置穩定單元和信號單元的凹槽，上下兩端分別設有用于安裝軸承（12）的臺肩，扶正器（11）的上端面略低于所述傳動短節（7）的上臺肩；所述扶正器葉片（13）外徑略小于鉆頭（6）尺寸。

4.根據權利要求1所述的基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測裝置，其特征在于：所述信號單元的數量為1個；永磁體（23）數量可為1個或多個，固定于傳動短節（7）與傳感器（21）同樣高度的位置，當永磁體（23）的數量大于1個時其在傳動短節（7）周向均勻分布。

5.根據權利要求1所述的基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測裝置，其特征在于：所述軸承（12）為旋轉密封軸承，可為帶密封性能的深溝球軸承或帶密封性能的滾針軸承或帶密封性能的滾柱軸承；所述傳感器（21）具有額定的感應范圍，可為霍爾傳感器。

6.基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測方法，其特征在于：在隨鉆測量鉆具（4）與鉆頭（6）間裝有如權利要求1-5所述的監測裝置（5）；在鉆進過程中，由井口經鉆柱（2）傳遞的鉆壓與扭矩通過傳動短節（7）傳至鉆頭（6），傳動短節（7）帶動永磁體（23）一起轉動；扶正器（11）通過穩定單元抵住井壁使其相對井壁不轉動，傳感器（21）與永磁體（23）間具有相對轉速；傳動短節（7）上的永磁體（23）轉至傳感器（21）處時，傳感器（21）感應永磁體（23）產生的磁場并將信號傳至無線模塊（22）；無線模塊（22）將對信號進行處理并將處理后的電脈沖信號發射至所述監測裝置（5）上端的隨鉆測量鉆具（4），永磁體（23）每轉過傳感器（21）一次，無線模塊（22）便發出一個脈沖信號；隨鉆測量鉆具（4）對所接收的信號進行處理并將其傳輸至地面，鉆井人員通過轉速波動情況對粘滑振動進行判別。

7.根據權利要求6所述的基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測方法，其特征在于：所述傳動短節（7）上端連接能夠處理并傳輸無線模塊（22）發出的電脈沖信號的隨鉆測量鉆具（4），下端連接鉆頭（6），傳動短節（7）隨鉆頭（6）一起轉動，二者具有相同的轉速。

8.根據權利要求6所述的基于隨鉆測量的鉆頭粘滑振動監測方法，其特征在于：所述扶正器（11）相對井壁不轉動或以極低的轉速轉動，扶正器的上下兩端設有帶密封性能的軸承（12）用于保護信號單元和永磁體（23）；所述傳感器（21）的數量為1個，可為霍爾傳感器；所述永磁體的數量可為多個，永磁體（23）的最佳數量為3個。