[發(fā)明專利]一種安裝于鉆頭內部的三軸振動測量裝置

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• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110905479A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 祝效華;李柯;曾理;劉偉吉
• 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: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發(fā)明公開了一種安裝于鉆頭內部的三軸振動測量裝置，包括上端蓋、電子元件總成、電源總成、下端蓋、鉆頭測振裝置外殼和鉆頭測振裝置固定翼，所述上端蓋、電子元件總成、電源總成和下端蓋從上之下依次套設于鉆頭測振裝置外殼內壁；上端蓋的底部螺紋連接于鉆頭測振裝置外殼的頂部內壁。針對現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種安裝于鉆頭內部的三軸振動測量裝置，能夠安裝與鉆頭內部進行精確的鉆頭三軸振動測量，且結構簡單，使用簡便。

技術領域

本發(fā)明涉及石油天然氣鉆井過程中井下鉆具振動監(jiān)測技術領域，特別是一種安裝于鉆頭 內部的三軸振動測量裝置。

背景技術

在經濟飛速發(fā)展的國際背景下，能源安全儲備問題逐漸得到國家的高度重視。鉆井工程 是油氣資源開采中的重要環(huán)節(jié)，其費用占到油氣資源開采成本的50％以上，是一項具有高投 資、高風險的工程。在鉆井過程中，現場無法精確有效了解鉆頭的工作情況，導致井底頻繁 發(fā)生的跳鉆、憋鉆等問題無法得到研究與控制，限制鉆井效率的同時還激增了鉆井風險。

目前解決上述問題的一種方法是在距離鉆頭上方一定位置處安裝振動測量短節(jié)，但現有 井底振動測量短節(jié)體積較大，容易影響井下鉆具的正常工作，同時由于安裝位置距鉆頭有不 小的間距，鉆頭振動測量數據存在一定的精度問題。因此需要一種體積小、結構簡單、使用 簡便，能夠近鉆頭安裝的振動測量裝置。

發(fā)明內容

針對現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種安裝于鉆頭內部的三軸振動測量裝置，能夠安 裝與鉆頭內部進行精確的鉆頭三軸振動測量，且結構簡單，使用簡便。

為了達到上述的目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種安裝于鉆頭內部的三軸振動測量裝置，包括鉆頭測振裝置固定翼、鉆頭測振裝置外 殼以及從上之下依次套設于鉆頭測振裝置外殼內壁的上端蓋、電子元件總成、電源總成和下 端蓋；

所述電子元件總成包括上部起吊口、單片機端蓋、單片機以及依次套設于所述單片機外 部的單片機保護殼和單片機絕緣套，所述單片機端蓋設于上端蓋和單片機保護殼之間，所述 上部起吊口設在單片機端蓋和單片機保護殼上，便于安裝和取出電子元件總成；

所述單片機內部集成了三軸加速度計、低通濾波器、微處理器、實時時鐘、內存條、EEPROM帶電可擦可編程只讀存儲器和USB端口，微處理器中包括三個模塊，分別為模數 轉換器、數字信號處理器、通用異步收發(fā)器。單片機采用Motorola廠商的M68HC16。電子 元件的排列是獨立的，沒有固定的物理分布格式。

所述電源總成包括中間起吊口，下部起吊口，從上至下依次設置的陽極端蓋、陽極連接 器、電池和陰極連接器，以及套設于所述陽極端蓋外壁的陽極絕緣套和陽極定位套筒；所述 中間起吊口位于陽極端蓋和陽極定位套筒之間，所述下部起吊口位于電池和陽極連接器之間。 單片機絕緣套、電池絕緣套和陽極絕緣套由熱塑性塑料的絕緣材料構成。

所述電池可以為多組，根據需要使用任意數量的電池，可以串聯(lián)或并聯(lián)連接，可以使用 可更換電池類型，例如鋰離子電池。電池的陽極端通過陽極端蓋和陽極連接器與單機片電連 接。

工作原理：將電子元件總成和電源總成安裝于鉆頭測振裝置外殼內，將上端蓋和下端蓋 螺紋連接在鉆頭測振裝置外殼兩端密封，進而通過鉆頭測振裝置固定翼將其固定在鉆頭的內 部，將鉆頭安裝于其他工具元件。在操作員將三軸振動測量裝置安裝于鉆頭內部應用于井下 工具中并在將工具輸送到使用場所，然后，三軸振動測量裝置周期性地對使用信息進行采樣， 如上所述存儲數據。在取回工具后，操作員可以從井下工具中取出三軸振動測量裝置，打開 上端蓋，并利用接口連接到電子元件總成以下載存儲的數據。然后，操作員可以分析下載的 數據，以確定隨時間發(fā)生的沖擊和振動水平，以檢查鉆井操作員提供的井下工具數據。