[發明專利]一種井下工程參數測量儀器

在審

• 申請號: 201710555887.4
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107387059A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 劉策;姜亞竹;任威
• 申請（專利權）人: 貝茲維儀器（蘇州）有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/06;E21B47/12;E21B47/26
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,賈允

技術領域

本發明涉及井斜隨鉆測量技術領域，具體涉及一種井下工程參數測量儀器。

背景技術

為了提高鉆井作業的科學性和安全性，掌握鉆井管具的受力狀態和運動規律，地面工程技術人員需要更好的了解井下的工程參數——鉆壓、扭矩、彎曲應力、鉆柱內壓力、環空壓力及振動等。

目前國內外鉆井施工過程中，獲取井下工程參數如鉆壓、扭矩、彎曲應力、鉆柱內壓力及環空壓力等的方法主要有地面(或近井口)間接獲取、井下直接獲取兩種，其中間接獲取的方法由于成本低而最為常用。對鉆壓的測量和了解主要是利用地面指重表，但地面測量的數據不能真實的反應作用在鉆頭上的鉆壓；對扭矩的測量，是在井口裝置或電機軸上進行，更不是鉆頭處的作用扭矩；對環空壓力、彎曲應力等工程參數，地面更是無法了解。隨著現代電子測量技術的發展，各種傳感器和數據處理裝置已經能夠從井下惡劣的環境中獲取數據并處理。

因此，有必要提供一種用于測量井下儀器工程參數的裝置，實現鉆壓、扭矩、彎曲應力、鉆柱內壓力及環空壓力的測量。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種井下工程參數測量儀器，包括無磁外殼、電池、電路板、傳感器組件和應變片組，

所述無磁外殼上沿周向設有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和多個成對設置的第四凹槽，所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第三凹槽均靠近所述無磁外殼的一端設置，多個所述第四凹槽均靠近所述無磁外殼的另一端設置，每對所述第四凹槽均相對于所述無磁外殼的軸線互為對稱；

所述電池容置于所述第一凹槽與第一蓋板連接形成的腔室中；

所述電路板容置于所述第二凹槽與第二蓋板連接形成的腔室中；

所述傳感器組件容置于所述第三凹槽與第三蓋板連接形成的腔室中；

所述應變片組容置于所述第四凹槽與第四蓋板連接形成的腔室中；

所述電池、所述應變片組和所述傳感器組件均與所述電路板連接。

進一步地，所述傳感器組件包括用于測量通徑泥漿壓力的第一壓力傳感器和用于測量環空泥漿壓力的第二壓力傳感器；

所述第一壓力傳感器沿所述無磁外殼的徑向向內設置，所述第二壓力傳感器沿所述無磁外殼的徑向向外設置。

進一步地，所述傳感器組件還包括固定板，所述固定板容置于所述第三凹槽內，所述第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器均裝夾在所述固定板與所述第三蓋板之間。

進一步地，所述傳感器組件還包括耐磨套，所述耐磨套的一端貫穿所述無磁外殼的內壁，所述耐磨套的另一端與所述第二壓力傳感器對應。

進一步地，所述應變片組包括第一應變花，所述第一應變花設置在所述第四凹槽的一端，一對互為180°對稱的所述第一應變花組成用于測量鉆壓的電橋；

所述第一應變花包括第一應變片和第二應變片，所述第一應變片與水平面間的夾角為0°，所述第二應變片與水平面間的夾角為90°，所述第一應變片與所述第二應變片沿所述第四凹槽的寬度方向并排設置。

進一步地，所述應變片組包括第二應變花，所述第二應變花設置在所述第四凹槽的另一端，一對互為180°對稱的所述第二應變花組成用于測量扭矩的電橋；

所述第二應變花包括第三應變片和第四應變片，所述第三應變片與水平面間的夾角為45°，所述第四應變片與水平面間的夾角為135°，所述第三應變片與所述第四應變片沿所述第四凹槽的寬度方向并排設置。

進一步地，所述第一凹槽、所述第二凹槽、所述第三凹槽和所述第四凹槽均與所述無磁外殼軸向平行。

進一步地，所述第一凹槽、所述第二凹槽和所述第三凹槽沿所述無磁外殼的周向均勻分布。

進一步地，所述第四凹槽沿所述無磁外殼的周向均勻分布。

進一步地，所述第四凹槽的數量為兩個。

進一步地，還包括三維加速度計，所述三維加速度計設置在所述第二凹槽內，所述三維加速度計與所述電路板電連接。

實施本發明具有以下有益效果：

1、本發明的無磁外殼的第四凹槽內安裝應變片組，可以傳遞正常鉆井使用的鉆壓、扭矩載荷，利用應變片組成電橋隨鉆測量鉆壓、扭矩，數據可靠，準確性高；

2、本發明設有用于測量通徑泥漿壓力的第一壓力傳感器和用于測量環空泥漿壓力的第二壓力傳感器，第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器與電路板電連接，電路板對測得的泥漿壓力值進行記錄、存儲或發送到上傳裝置。