[發明專利]一種用于隨鉆測量的電橋連接結構及扭矩測量方法

有效

• 申請號: 201810397765.1
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108798629B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 賈衡天;艾維平;高文凱;毛為民;王鵬;洪迪峰;盛利民;竇修榮;李明印;呂海川
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團工程技術研究院有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/01
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

本發明涉及一種電橋連接結構及扭矩測量方法，屬于鉆探技術領域，尤其是涉及一種用于隨鉆測量的電橋連接結構及扭矩測量方法。包括：等間距共軸心設置于鉆鋌本體上的多個扭矩測量傳感器；每個扭矩測量傳感器上安裝若干個扭矩應變測量體，各扭矩應變測量體共圓周并且等間距設置；并且，以鉆鋌軸線方向為0度方向，分別標定各個扭矩測量傳感器中的扭矩應變測量體相對于鉆鋌軸線方向的角度；串聯各角度相同的扭矩應變測量體構成橋臂，連接各橋臂構成電橋連接電路。因此，本發明采用多個扭矩測量傳感器圓環結構上的測量體來監測扭矩變化，提高了測量精度。

技術領域

本發明涉及一種電橋連接結構及扭矩測量方法，屬于鉆探技術領域，尤其是涉及一種用于隨鉆測量的電橋連接結構及扭矩測量方法。

背景技術

隨鉆測量MWD(Measurement While Drilling)是指鉆機在鉆進的同時連續不斷地檢測有關鉆孔或鉆頭的信息。

鉆井過程中，近鉆頭處的鉆壓、扭矩等鉆井工程參數的隨鉆準確測量對安全、高效鉆井是十分重要的。隨著鉆井深度的增加，特別是各種分支井、水平井的開發，各種卡鉆、掉牙輪、鉆具斷落等鉆井事故時有發生，給鉆井生產的安全與效率帶來很大影響，實時測量近鉆頭處的鉆壓扭矩等鉆井工程參數的變化可以有效地防止此類事故的發生，為安全、高效鉆井提供技術支持。

公知的鉆井監控技術大多采用地面扭矩儀和指重表來測量扭矩和鉆壓，由于鉆井過程中鉆柱與井壁的相互作用過程復雜，由地面測量數據推算得到近鉆頭處工程參數的準確度較差。并且鉆鋌在鉆井液中受到浮力與摩擦力、鉆鋌下放的沖擊力和彈性力、不規則井眼的井壁對鉆鋌的摩擦力、鉆鋌螺旋彎曲旋轉的離心力、以及鉆鋌在井下的縱振、橫振等因素都不易精確計算，即便推算模型考慮因素再多，推算結果的準確度與可信度也很低。

因此，如何實時準確的測量鉆具所承受的扭矩力是現有技術所面臨的一個重要難題。現有的電橋連接結構采用將扭矩傳感單元直接粘貼在鉆鋌本體上，的方式，由于在鉆鋌本體上粘貼扭矩傳感單元難度非常大，經常造成扭矩傳感單元粘貼失敗，需要將扭矩傳感單元破壞性的拆除，并且在拆除的過程中很容易損壞粘貼扭矩傳感單元的鉆鋌本體表面，這樣造成重新粘貼扭矩傳感單元時，扭矩傳感單元與被粘貼面不能很好的耦合，因此當鉆鋌本體收到外界扭力變形的時候扭矩傳感單元就不能準確的反映出鉆鋌本體的形變。造成扭矩力測量不準確。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的上述的技術問題，提供了一種用于隨鉆測量的電橋連接結構及扭矩測量方法。該電橋連接結構及扭矩測量方法在鉆鋌本體上設置多個扭矩測量體，由測量體組成電橋陣列，通過電橋的輸出電壓值反映隨鉆井下扭矩測量裝置鉆鋌本體上承受的扭矩力。

在鉆鋌本體上設置多個扭矩測量體，其每個扭矩測量體設計成圓環狀，并將慘雜的硅晶體粘貼圓環的表面的特定位置上，并將測量圓環安裝在鉆鋌本體的圓孔內，來感受扭矩力造成的鉆鋌本體的變形。測量圓環上相應方向上的慘雜的硅晶體采用串聯的方式鏈接在一起，有效的提高了測量的靈明度，有助于測量較小的扭矩力。并且用于測量的測量慘雜的硅晶體沒有直接粘貼在鉆鋌本體上，而是粘貼在放入鉆鋌本體的圓環上。因此安裝和拆卸極為方便，并且在拆卸時不會損壞鉆鋌本體安裝孔的表面。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種用于隨鉆測量的電橋連接結構，包括：

等間距共軸心設置于鉆鋌本體上的多個扭矩測量傳感器；每個扭矩測量傳感器上安裝若干個扭矩應變測量體，各扭矩應變測量體共圓周并且等間距設置；

并且，以鉆鋌軸線方向為0度方向，分別標定各個扭矩測量傳感器中的扭矩應變測量體相對于鉆鋌軸線方向的角度；

串聯各角度相同的扭矩應變測量體構成橋臂，連接各橋臂構成電橋連接電路。