CN108361022B - 随钻测井仪器外壳及随钻测井仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随钻测井仪器外壳及随钻测井仪器，该随钻测井仪器外壳包括具有锥螺纹的壳体、第一应变传感器、第二应变传感器、第一比较电路和报警器，第一应变传感器和第二应变传感器间隔设置在壳体上，且第一应变传感器和第二应变传感器均与锥螺纹相邻设置；其中，第一应变传感器与锥螺纹之间的距离小于第二应变传感器与锥螺纹之间的距离；第一应变传感器和第二应变传感器均连接至第一比较电路的输入端，第一比较电路的输出端连接报警器。上述的随钻测井仪器外壳可有效避免随钻测井仪器因连接松脱造成仪器脱落，能够节约钻井成本，有利于保护环境。应用上述随钻测井仪器外壳的随钻测井仪器能够有效节约油田钻井成本，且有利于保护环境。

Description

随钻测井仪器外壳及随钻测井仪器

技术领域

本发明涉及油田测井领域，尤其涉及一种随钻测井仪器外壳及随钻测井仪器。

背景技术

油田钻井过程中，钻压及扭矩等钻井动力由地面上的动力***提供，通过长达数千米的钻杆传到底部的测井仪器、导向仪器等多个随钻测井仪器最后到达钻头。底部的多个随钻测井仪器之间通过各自仪器的外壳与其上下连接的其它仪器连接，具体在随钻测井仪器的外壳的内表面或外表面上设置锥螺纹，各随钻测井仪器之间通过锥螺纹锁紧连接。然而，长达数千米的远距离动力传递很难稳定平顺的进行，并且岩层的物理性质也变化不定，在钻井过程中会产生强烈的震动，随钻测井仪器之间锥螺纹连接虽然可以通过扭矩的设定抵御大部分情况下的震动，但长时间的强烈震动仍然会使得锥螺纹连接出现松动，随钻测井仪器连接松脱的情况时有发生。而随钻测井仪器之间长时间连接松脱容易造成随钻测井仪器及其以下的仪器脱落，一旦仪器脱落进行打捞需要耗费大量人力、物力及时间，打捞成本高昂。并且若打捞不成功还需废弃油井，重新改道钻井，严重影响钻井成本。另外，如果脱落的仪器中有用来进行岩层密度、孔隙度等测量的化学放射源，还会对周围环境产生污染，而且化学放射源的污染会长达数百年，环境污染严重。

发明内容

本发明的目的在于提出一种随钻测井仪器外壳，能够避免随钻测井仪器因连接松脱造成仪器脱落，节约钻井成本，避免仪器脱落造成环境污染。

本发明的另一个目的在于提出一种随钻测井仪器，以克服传统随钻测井仪器存在的钻井成本高、污染环境的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种随钻测井仪器外壳，包括具有锥螺纹的壳体、第一应变传感器、第二应变传感器、第一比较电路和报警器，第一应变传感器和第二应变传感器间隔设置在壳体上，且第一应变传感器和第二应变传感器均与锥螺纹相邻设置；其中，第一应变传感器与锥螺纹之间的距离小于第二应变传感器与锥螺纹之间的距离；第一应变传感器和第二应变传感器均连接至第一比较电路的输入端，第一比较电路的输出端连接报警器。

在其中一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳还包括第一开关电路，第一开关电路分别与第一比较电路和报警器连接。

在其中一个实施例中，第一应变传感器和第二应变传感器之间的距离小于或等于10cm。

在其中一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳还包括电阻测量传感器和第二比较电路，电阻测量传感器设置在壳体上，壳体上由壳体接口端面至电阻测量传感器处开设有泥浆流道孔，电阻测量传感器通过泥浆流道孔与壳体的外部连通；第二比较电路的输入端与电阻测量传感器连接，第二比较电路的输出端与报警器连接。

在其中一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳还包括第二开关电路，第二开关电路分别与第二比较电路和报警器连接。

在其中一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳还包括密封盖，壳体上开设有多个用于容置第一应变传感器、第二应变传感器和电阻测量传感器的传感器安装孔，密封盖与传感器安装孔插接连接。

在其中一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳还包括密封圈，密封圈设置在密封盖和传感器安装孔的内壁之间。

在其中一个实施例中，报警器为蜂鸣报警器或声光报警器。

在其中一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳还包括上位机，上位机分别与第一比较电路和第二比较电路连接。

本发明还提供一种随钻测井仪器，包括上述任一项的随钻测井仪器外壳。

随钻测井仪器外壳与其他仪器的外壳连接后扭矩会在接口处形成应力影响，应力影响会随着接口的松脱而逐渐减小直至完全消失。上述的随钻测井仪器外壳包括具有锥螺纹的壳体、第一应变传感器、第二应变传感器、第一比较电路和报警器，第一应变传感器和第二应变传感器靠近锥螺纹设置，用于检测锥螺纹处的应力应变值，第一比较电路预先存储第一应变传感器和第二应变传感器的应力应变初始差值，应力应变初始差值为壳体与其他仪器的外壳锁紧时第一应变传感器检测到的应力应变值与第二应变传感器检测到的应力应变值的差值。当随钻测井仪器外壳与其他仪器的外壳连接出现松脱时，接口处的扭矩变小，第一应变传感器和第二应变传感器检测到的应力应变值变小，并且第一应变传感器距离锥螺纹较近，应力影响受扭力变化影响较大，第二应变传感器距离锥螺纹较远，应力影响受扭力变化影响较小，因此，第一应变传感器检测到的应力应变值与第二应变传感器检测到的应力应变值的差值会变大。第一比较电路接收到第一应变传感器和第二应变传感器检测到的应力应变值后计算应力应变差值，并对应力应变差值和应力应变初始差值进行比较，如果应力应变差值大于应力应变初始差值，则随钻测井仪器外壳与其他仪器的外壳连接出现松脱，开启报警器输出报警信息提醒用户及时锁紧仪器外壳连接，从而有效避免仪器脱落。

上述的随钻测井仪器外壳通过检测接口处的应力变化判断随钻测井仪器外壳与其他仪器的外壳连接是否出现松脱，并在出现松脱时输出报警提醒以提醒用户及时锁紧仪器外壳，可有效避免随钻测井仪器因连接松脱造成仪器脱落，能够节约钻井成本，并且能够引避免仪器脱落而造成环境污染，有利于保护环境。

应用上述随钻测井仪器外壳的随钻测井仪器能够有效保证仪器连接稳定性，不会出现因连接松脱造成仪器脱落的问题，具有节约钻井成本，有利于环境保护的有益效果。

附图说明

图1是一个实施例中随钻测井仪器外壳的结构示意图；

图2是一个实施例中随钻测井仪器外壳与其他仪器外壳的连接结构示意图；

图3是一个实施例中随钻测井仪器外壳与其他仪器外壳连接接口处的应力影响区示意图。

图中：

10-随钻测井仪器外壳，20-应力影响区，30-芯轴，40-其他仪器的外壳；

101-壳体，102-第一应变传感器，103-第二应变传感器，104-第一比较电路，105-电阻测量传感器，106-第二比较电路，107-泥浆流道孔，108-密封盖，109-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

随钻测井仪器外壳包括具有锥螺纹的壳体，锥螺纹可以设置在壳体的内表面也可以设置在壳体的外表面，具体锥螺纹设置在壳体的内表面也可以设置在壳体的外表面随钻测井仪器外壳的结构原理均相同，为方便说明，以下均以锥螺纹设置在壳体的内表面进行说明。

请同时参阅图1至图3，一实施方式的随钻测井仪器外壳10包括具有锥螺纹的壳体101、第一应变传感器102、第二应变传感器103、第一比较电路104 和报警器(未示出)，第一应变传感器102和第二应变传感器103间隔设置在壳体101上，且第一应变传感器102和第二应变传感器103均与锥螺纹相邻设置；其中，第一应变传感器102与锥螺纹之间的距离小于第二应变传感器103 与锥螺纹之间的距离；第一应变传感器102和第二应变传感器103均连接至第一比较电路104的输入端，第一比较电路104的输出端连接报警器。

具体地，随钻测井仪器外壳10与其他仪器的外壳40连接后扭矩会在接口处形成应力影响，应力影响会随着接口的松脱而逐渐减小直至完全消失。如图 3所示，扭矩会在接口处形成一个应力影响区20，在应力影响区20内,应力应变分布因为受到扭矩的影响而与邻近区域不同，该影响与扭矩大小成正比关系，会随着接口的松脱随扭矩变小而逐渐减小直至完全消失。因此，对扭矩而引起的应力应变的监控也可以及时反映接口的松脱情况。

本实施例中，第一应变传感器102和第二应变传感器103靠近锥螺纹设置，用于检测锥螺纹处的应力应变值，第一比较电路104预先存储第一应变传感器102和第二应变传感器103的应力应变初始差值，应力应变初始差值为壳体10与其他仪器的外壳40锁紧时第一应变传感器102检测到的应力应变值与第二应变传感器103检测到的应力应变值的差值。当随钻测井仪器外壳10与其他仪器的外壳40连接出现松脱时，接口处的扭矩变小，第一应变传感器102和第二应变传感器103检测到的应力应变值变小，并且第一应变传感器102距离锥螺纹较近，应力影响受扭力变化影响较大，第二应变传感器103距离锥螺纹较远，应力影响受扭力变化影响较小，因此，第一应变传感器102检测到的应力应变值与第二应变传感器103检测到的应力应变值的差值会变大。第一比较电路104接收到第一应变传感器102和第二应变传感器103检测到的应力应变值后计算应力应变差值，并对应力应变差值和应力应变初始差值进行比较，如果应力应变差值大于应力应变初始差值，则随钻测井仪器外壳10与其他仪器的外壳40连接出现松脱，开启报警器输出报警信息提醒用户及时锁紧仪器外壳连接，从而有效避免仪器脱落。

本实施例中，直接根据应力应变值的差值变化判断随钻测井仪器外壳10与其他仪器的外壳40连接是否出现松脱。在其他实施例中，为避免发生误报警，还可以根据应力应变值的差值的变化幅度判断随钻测井仪器外壳10与其他仪器的外壳40连接是否出现松脱，当应力应变值的差值的变化幅度大于预设变化幅度时输出报警提醒，而应力应变值的差值的变化幅度较小时则无需报警。具体地，第一比较电路104还存储预设差值变化阈值，第一比较电路104接收到第一应变传感器102和第二应变传感器103检测到的应力应变值后计算应力应变差值，并对应力应变差值与应力应变初始差值进行减法运算得到差值变化值，再将差值变化值与预设差值变化阈值进行比较，如果差值变化值大于差值变化阈值，则随钻测井仪器外壳与其他仪器的外壳40连接出现松脱，启动报警器输出报警信息；如果差值变化值小于差值变化阈值，则不做处理。

上述的随钻测井仪器外壳通过检测接口处的应力变化判断随钻测井仪器外壳与其他仪器的外壳40连接是否出现松脱，并在出现松脱时输出报警提醒以提醒用户及时锁紧仪器外壳，可有效避免随钻测井仪器因连接松脱造成仪器脱落，能够节约钻井成本，并且能够引避免仪器脱落而造成环境污染，有利于保护环境。

在一个实施例中，第一应变传感器102和第二应变传感器103均为惠斯通桥式应变仪。进一步地，为确保检测精度，第一应变传感器102和第二应变传感器103之间的距离应该在不影响仪器承压的情况下尽量接近，在一个实施例中，第一应变传感器102和第二应变传感器103之间的距离小于或等于10cm。

在一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳10还包括第一开关电路，第一开关电路分别与第一比较电路104和报警器连接。具体地，第一比较电路104 和报警器之间通过第一开关电路连接，第一比较电路104通过控制第一开关电路的导通状态来启动或关闭报警器。进一步的，在一个实施例中，报警器为蜂鸣报警器或声光报警器中的一种或多种。

在一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳10还包括电阻测量传感器105 和第二比较电路106，电阻测量传感器105设置在壳体101上，壳体101上由壳体101的接口端面至电阻测量传感器105处开设有泥浆流道孔107，电阻测量传感器105通过泥浆流道孔107与壳体10的外部连通；第二比较电路106的输入端与电阻测量传感器105连接，第二比较电路106的输出端与报警器连接。

具体地，电阻测量传感器105通过泥浆流道孔107与壳体10的外部连通, 用于测量周围介质的电阻。在仪器接口处靠端面金属密封,因此如果接口未松脱,电阻测量传感器105周围介质为空气，电阻值较高；而一旦出现连接松脱，泥浆会从泥浆流道孔107流入，电阻测量传感器105检测到的电阻值会随之降低，第二比较电路106实时将接收到的电阻值与当前电阻值进行比较，当电阻值降低时，开启报警器输出报警信息。一般的,通过第一应变传感器102和第二应变传感器103可以及时探测到扭矩的变化从而使钻井人员在接口扭矩减小而使端面密封失效前停止钻井。但如果第一应变传感器102和第二应变传感器103 出现故障或者钻井人员决策失误,通过本实施例的电阻测量传感器105检测周围截止电阻值变化仍可判断是否出现连接松脱，并可在端面密封失效但接口尚未松脱前发出最后警示，从而确保杜绝因接口松脱而导致随钻测井仪器脱落的问题。

在一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳还包括第二开关电路，第二开关电路分别与第二比较电路106和报警器连接。具体地，第二比较电路106和报警器之间通过第二开关电路连接，第二比较电路106通过控制第二开关电路的导通状态来启动或关闭报警器。

在一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳10还包括密封盖108，壳体 101上开设有多个用于容置第一应变传感器102、第二应变传感器103和电阻测量传感器105的传感器安装孔，密封盖108与传感器安装孔插接连接，密封盖 108***安装孔内对安装孔进行密封，以避免外部泥浆进入安装孔内或进入壳体10内部腐蚀各传感器及仪器内部部件，确保壳体10的密封性能。进一步地，本实施例中，第一比较电路104和第二比较电路106均设置在随钻测井仪器的芯轴30上，为便于第一比较电路104拆装，壳体10上还开设有通孔，通孔处也通过密封盖108进行密封。本实施例中，将第一比较电路104和第二比较电路106安装在芯轴30上，在其他实施例中，第一比较电路104和第二比较电路106还可以在壳体10上开设电路板安装孔将第一比较电路104和第二比较电路106安装在壳体10上，甚至还可以将第一比较电路104和第二比较电路106 设置在地面，本实施例并不做具体限定。

进一步地，为进一步提高安装孔与密封盖108之间连接的密封性，在一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳10还包括密封圈109，密封圈109设置在密封盖108和传感器安装孔的内壁之间。

在一个实施例中，上述的随钻测井仪器外壳10还包括上位机，上位机分别与第一比较电路104和第二比较电路106连接。具体地，第一比较电路和104 第二比较电路106还分别连接上位机，第一比较电路和104第二比较电路106 将比较结果发送至上位机，上位机可实时显示比较结果并在随钻测井仪器外壳 10与其他仪器出现连接松脱时显示报警信息，进一步提醒用户及时锁紧仪器连接。

本发明还提供一种随钻测井仪器，包括上述任一实施例的随钻测井仪器外壳10。应用上述随钻测井仪器外壳10的随钻测井仪器能够有效保证仪器连接稳定性，不会出现因连接松脱造成仪器脱落的问题，具有节约钻井成本，有利于环境保护的有益效果。

需要特别说明的是，本实施例中的随钻测井仪器与上述的随钻测井仪器外壳10属于同一技术构思。所以，在随钻测井仪器中未详尽描述的细节内容，可参考本实施例中的随钻测井仪器外壳10，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种随钻测井仪器外壳，包括具有锥螺纹的壳体（101），其特征在于，还包括：第一应变传感器（102）、第二应变传感器（103）、第一比较电路（104）和报警器，所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）间隔设置在所述壳体（101）上，且所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）均与所述锥螺纹相邻设置；其中，所述第一应变传感器（102）与所述锥螺纹之间的距离小于所述第二应变传感器（103）与所述锥螺纹之间的距离；所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）均连接至所述第一比较电路（104）的输入端，所述第一比较电路（104）的输出端连接所述报警器；

所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）用于检测所述锥螺纹处的应力应变值，所述第一比较电路（104）预先存储所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）的应力应变初始差值；所述第一比较电路（104）接收到所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）检测到的所述应力应变值后计算应力应变差值，并对所述应力应变差值和所述应力应变初始差值进行比较，如果所述应力应变差值大于所述应力应变初始差值，则开启所述报警器输出报警信息；或，

所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）用于检测所述锥螺纹处的应力应变值，所述第一比较电路（104）预先存储所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）的应力应变初始差值；所述第一比较电路（104）还存储预设差值变化阈值，所述第一比较电路（104）接收到所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）检测到的应力应变值后计算应力应变差值，并对所述应力应变差值与所述应力应变初始差值进行减法运算得到差值变化值，再将所述差值变化值与所述预设差值变化阈值进行比较，如果所述差值变化值大于所述差值变化阈值，则启动所述报警器输出报警信息。

2.根据权利要求1所述的随钻测井仪器外壳，其特征在于，还包括第一开关电路，所述第一开关电路分别与所述第一比较电路（104）和所述报警器连接。

3.根据权利要求1所述的随钻测井仪器外壳，其特征在于，所述第一应变传感器（102）和所述第二应变传感器（103）之间的距离小于或等于10cm。

4.根据权利要求1所述的随钻测井仪器外壳，其特征在于，还包括电阻测量传感器（105）和第二比较电路（106），所述电阻测量传感器（105）设置在所述壳体（101）上，所述壳体（101）上由所述壳体（101）接口端面至所述电阻测量传感器（105）处开设有泥浆流道孔（107），所述电阻测量传感器（105）通过所述泥浆流道孔（107）与所述壳体（101）的外部连通；所述第二比较电路（106）的输入端与所述电阻测量传感器（105）连接，所述第二比较电路（106）的输出端与所述报警器连接。

5.根据权利要求4所述的随钻测井仪器外壳，其特征在于，还包括第二开关电路，所述第二开关电路分别与所述第二比较电路（106）和所述报警器连接。

6.根据权利要求4所述的随钻测井仪器外壳，其特征在于，还包括密封盖（108），所述壳体（101）上开设有多个用于容置所述第一应变传感器（102）、所述第二应变传感器（103）和所述电阻测量传感器（105）的传感器安装孔，所述密封盖（108）与所述传感器安装孔插接连接。

7.根据权利要求6所述的随钻测井仪器外壳，其特征在于，还包括密封圈（109），所述密封圈（109）设置在所述密封盖（108）和所述传感器安装孔的内壁之间。

8.根据权利要求4所述的随钻测井仪器外壳，其特征在于，所述报警器为蜂鸣报警器或声光报警器。

9.根据权利要求4所述的随钻测井仪器外壳，其特征在于，还包括上位机，所述上位机分别与所述第一比较电路（104）和所述第二比较电路（106）连接。

10.一种随钻测井仪器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的随钻测井仪器外壳。

Images