[發(fā)明專利]一種適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置

有效

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• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN106246169B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 鄭健;底青云;陳文軒;孫云濤;楊永友;張文秀
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號: E21B47/13
• 分類號: E21B47/13
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權代理有限公司11401
• 代理人: 巴曉艷

技術領域

本發(fā)明主要屬于近鉆頭無線短傳裝置技術領域，具體涉及一種適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置。

背景技術

近年來利用水平井來提高油氣藏鉆遇率及采收率已被各油田廣泛應用，而近鉆頭地質(zhì)導向鉆井系統(tǒng)具有實時判斷地層屬性、前探待鉆地層、實施準確導向等特點，它有助于提高探井的發(fā)現(xiàn)率、開發(fā)井的鉆遇率和油氣田的采收率。

近鉆頭井斜角測量儀器，通常將近鉆頭井斜角傳感器封裝到造斜工具（井下泥漿馬達）的前端，通過有線或無線傳輸方式（超聲波、電磁波等）傳輸?shù)轿挥谠煨惫ぞ撸ň履酀{馬達）上部的常規(guī)無線隨鉆測量儀器(LWD/MWD)中，與常規(guī)無線隨鉆測量儀器測取的數(shù)據(jù)一起，通過水力脈沖或電磁波等無線傳輸方式，傳輸?shù)降孛妗?/p>

近鉆頭井斜參數(shù)及伽馬測量的實時獲得有助于現(xiàn)場鉆井工程師實施掌握鉆井中鉆頭行進軌跡及地質(zhì)參數(shù)，從而提高石油鉆采率。而如何將近鉆頭測量參數(shù)傳輸?shù)降孛娉蔀橹萍s該技術發(fā)展的關鍵。

目前，國內(nèi)研究對近鉆頭測量參數(shù)的傳輸多通過螺桿埋電纜線、聲波無線傳輸、線圈式電磁波無線傳輸?shù)确绞竭M行傳輸。

螺桿埋電纜線屬于有線傳輸結構：采用有線傳輸方式，將測量短節(jié)內(nèi)的傳感器測量的近鉆頭的地層信息通過“電纜”傳輸至MWD系統(tǒng)，建立近鉆頭測量短節(jié)與接收短節(jié)之間的有纜信道。但是這些“電纜”要“埋”在測量短節(jié)至MWD系統(tǒng)之間每個機械零件上，建立有線信道，即需要在測量短節(jié)、接收短節(jié)、螺桿等井下鉆具中預埋電纜線，需要專用的螺桿以適用信號的傳輸，同時需要解決螺紋對接位置的高圧密封及可靠電連接問題，可適用性較低。

相對于有線傳輸方式，利用無線傳輸方法，將近鉆頭參數(shù)向上傳輸?shù)姆绞綗o需對井下鉆具的結構作較大改動，因此總體成本較低，通用性較好，可用于井下小數(shù)據(jù)量傳輸；但是現(xiàn)有的無線傳輸技術中，還存在這以下缺點：

線圈式電磁波無線傳輸：電磁波傳輸采用電磁波發(fā)射、接收裝置即在鉆鋌發(fā)射、接收端分別纏繞線圈，然后覆蓋絕緣材料保護，構成無線傳輸裝置。該種傳輸方式對地層電阻率要求較高，同時無法滿足過螺桿傳輸距離（約10米）的要求。

聲波無線傳輸：聲波無線傳輸方式采用在鉆鋌發(fā)射和接收短節(jié)分別安裝發(fā)射和接收換能器，通過發(fā)射和接收換能器的聲學特性進行信號傳輸。但是其中換能器的設計使近鉆頭發(fā)射短節(jié)機械結構較為復雜，且長距離無線傳輸對換能器的發(fā)射能量要求較大，且由于鉆鋌波的存在使信號的接收十分困難，難以實現(xiàn)信號的過螺桿無線短傳。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置；所述近鉆頭無線短傳發(fā)射機械裝置采用中間串接絕緣短節(jié)的機械結構，該絕緣短節(jié)與兩段金屬短節(jié)通過螺紋連接，構成無線傳輸?shù)膬蓸O，通過與接收短節(jié)配合使用實現(xiàn)近鉆頭信號過螺桿無線短傳。該種結構在實現(xiàn)井下近鉆頭測量數(shù)據(jù)的無線短傳發(fā)射的同時最大程度上減小了結構長度，將近鉆頭測量短節(jié)對螺桿造斜的影響降到最低。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種適用于井下近鉆頭無線短傳發(fā)射的機械裝置，所述機械裝置包括均由金屬材料制成的鉆頭連接殼體和螺桿連接殼體，還包括由絕緣材料制成的絕緣短節(jié)；所述絕緣短節(jié)串接在所述鉆頭連接殼體和所述螺桿連接殼體的中間，用于實現(xiàn)電氣隔離，所述鉆頭連接殼體和所述螺桿連接殼體分別構成電磁發(fā)射正極和電磁發(fā)射負極；

所述機械裝置還包括測量單元以及用于實現(xiàn)無線短傳的數(shù)據(jù)發(fā)射單元；所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元用于發(fā)射所述測量單元測量獲得的數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元、所述鉆頭連接殼體、地層、近鉆頭無線短傳接收裝置、以及所述螺桿連接殼體構成數(shù)據(jù)傳輸回路，從而實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的過地層無線短傳。

進一步地，所述數(shù)據(jù)發(fā)射單元包括依次連接的金屬連接器、第三電連接線、高壓密封單針連接器、第二電連接線、發(fā)射電路單元、第一電連接線和電連接螺釘；所述電連接螺釘與鉆頭連接殼體連接；

所述金屬連接器的一端與所述螺桿連接殼體的表面連接，另一端穿過所述絕緣短節(jié)與位于所述鉆頭連接殼體內(nèi)部的第三電連接線連接。

進一步地，所述高壓密封單針連接器通過擋塊固定于所述鉆頭連接殼體。

進一步地，所述擋塊為U型凹槽結構，高壓密封連接器卡緊于擋塊U型凹槽中，擋塊與高壓密封連接器之間安裝墊片，擋塊通過螺釘固緊于鉆頭連接殼體。

進一步地，所述絕緣短節(jié)的兩端分別與所述鉆頭連接殼體和所述螺桿連接殼體通過不可拆卸的螺紋連接成一體。

進一步地，所述機械裝置的具有鉆頭連接殼體的一端與鉆頭連接，所述機械裝置的具有螺桿連接殼體的一端與螺桿連接。