CN201486545U - 一种井下振动测量仪 - Google Patents

Abstract

井下振动测量仪，应用于石油钻井的钻头、钻柱振动参数自动采集。特征是：接头本体外壁上轴向固定槽内固定有仪器筒。在仪器筒内有电子测量***。三轴加速度传感器通过信号线依次连接信号调整模块、多路转换开关和模/数转换模块，模/数转换模块连接微处理器；微处理器连接有测试数据存储器、时钟控制模块和数据接口。在仪器筒有电源，电源由电源线连接三轴加速度传感器。电源通过电源线还连接有电源转换模块。效果是：安装在钻头和钻铤之间下入井内，在钻井施工过程中，能进行钻头、钻柱振动信号的测量和存储，为摸清井下工具的振动状态提供了可靠的依据；指导钻井参数选择，减少钻头、钻柱和MWD磨损，实现安全快速钻井。

Description

一种井下振动测量仪

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，特别涉及油井井下钻头、钻柱，是一种井下钻头、钻柱振动参数自动采集、存储的专用仪器。

背景技术

钻头和钻柱是钻井施工中关键的井下工具。在钻井过程中，钻头、钻柱在井下经常受到多种激励作用而发生振动现象，获取钻头和钻柱的工作参数对提高钻井质量、延长钻头和钻柱的使用寿命具有非常重要的意义。

目前，在我国钻井整体技术水平大幅提高和井下测量技术迅速发展。但是，钻头的很多工作参数都是使用地面仪器测量的，由于井下情况复杂，参数在呈蛇行空间曲线的井眼中经过几百及数千米传输，测量到的数据与井下真实情况有较大的误差。我们还无法直接获取钻头的真实工作参数。测量钻井工程井下的参数显得十分困难。国内的井下振动测量技术与国外相比还有相当大的差距，没有实用的井下振动测量仪。不能有效地对钻井参数进行控制，将导致能量不能有效地通过钻头施加到井底进行破岩，而降低机械钻速，并且可能损害钻头和钻具，诱发井下事故。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种井下振动测量仪，采用在接头本体上固定三轴加速度传感器和微处理器等，能采集钻头和钻柱受力振动信号，通过分析掌握钻头受力与钻井参数、钻井质量、钻井速度之间的关系，调整钻井参数，达到提高钻井速度、安全钻进的目的。

本实用新型采用的技术方案是：井下振动测量仪，主要由仪器筒和接头本体组成，接头本体为圆柱体形，有中心孔，两端有连接螺纹，能连接在钻铤和钻头之间。其特征在于：接头本体外壁上有轴向固定槽，固定槽内固定有仪器筒。在固定槽上采用螺钉固定有盖板，盖板能密封并使仪器筒和仪器筒内的仪器不受损伤。在仪器筒内固定有电子测量***，电子测量***包括三轴加速度传感器、信号调整模块、多路转换开关、模/数转换模块、时钟控制模块、微处理器、测试数据存储器、数据接口、电源和电源转换模块。三轴加速度传感器通过信号线依次连接信号调整模块、多路转换开关和模/数转换模块，模/数转换模块连接微处理器；微处理器连接有测试数据存储器、时钟控制模块和数据接口。在仪器筒有电源，电源由电源线连接三轴加速度传感器。电源通过电源线还连接有电源转换模块。电源转换模块连接信号调整模块、多路转换开关、模/数转换模块、时钟控制模块、测试数据存储器、微处理器和数据接口，电源为电子测量***提供电能。

所述的三轴加速度传感器的型号是13510型，市场有产品销售。

所述的电源是27.3伏直流锂电池组。

所述的微处理器的型号是STC12C2052型。

井下振动测量仪的工作原理：井下振动测量仪采用存储式测量，在井下测量到振动信号后进行处理和存储。为了测量钻具在井下各个方向的振动，***选择三轴加速度传感器。三轴加速度传感器测量钻井时的三维振动信号，通过信号线进入信号调整模块进行预处理，再进入多路转换开关选择某路或几路信号分别进入模/数转换器将模拟信号转换成数字信号，转换后的数字信号进入微处理器进行相关的数字信号处理，处理完的结果将会存入数据储存模块。完成钻头振动信号测量，振动测量仪回收后，微处理器通过数据接口电路和上位机相连，把存储的数据发送到上位机上，时钟控制模块对微处理器的启动进行控制，电源及其转换模块为其它模块提供电能。

本实用新型的有益效果：本实用新型井下振动测量仪，安装在钻头和钻铤之间下入井内，在钻井施工过程中，能进行钻头、钻柱振动信号的测量和存储，为钻井科技人员摸清井下工具的振动状态提供了可靠的依据；利用掌握的信号能预测底部钻具组合的工作动态，对避免井底振动带来的危害具有重要意义；还指导钻井参数合理选择，减少钻头、钻柱和MWD等工具早期磨损或冲击失效，实现了安全快速钻井，满足钻井施工的需要。

附图说明

图1是本实用新型井下振动测量仪结构剖面示意图。

图2是井下振动测量仪电子测量***示意图。

图中，1.接头本体，2.仪器筒，3.固定槽，4.盖板，5.三轴加速度传感器，6.信号调整模块，7.多路转换开关，8.模/数转换模块，9.时钟控制模块，10.电源，11.电源转换模块，12.测试数据存储器，13.微处理器，14.数据接口，15.上位机。

具体实施方式

实施例1：以一个井下振动测量仪为例，对本实用新型作进一步详细说明。

参阅图1。本实用新型井下振动测量仪，主要由仪器筒2和接头本体1组成，接头本体1为圆柱体形，外径203.2毫米，长度100毫米，有中心孔，两端有API连接螺纹。接头本体1外壁上有一个轴向固定槽3，固定槽3的底部为圆弧形，深度52毫米，宽度39毫米。长度680毫米。固定槽3内固定有一个仪器筒2。在固定槽3上采用两排螺钉固定有一个盖板4。盖板4与接头本体1之间有密封垫，能密封并使仪器筒2和仪器筒2内的仪器不受损伤。

参阅图2。在仪器筒2内固定有电子测量***。三轴加速度传感器5的型号是13510。电子测量***包括三轴加速度传感器5、信号调整模块6、多路转换开关7、模/数转换模块8、时钟控制模块9、微处理器13、测试数据存储器12、数据接口14、电源10和电源转换模块11。微处理器13的型号是STC12C2052。三轴加速度传感器5通过信号线依次连接信号调整模块6、多路转换开关7和模/数转换模块8，模/数转换模块8连接微处理器13；微处理器13连接有测试数据存储器12、时钟控制模块9和数据接口14。在仪器筒2有电源10，电源10是27.3伏直流蓄电池。电源10由电源线连接三轴加速度传感器5。电源10通过电源线还连接有电源转换模块11。电源转换模块11连接信号调整模块6、多路转换开关7、模/数转换模块8、时钟控制模块9、测试数据存储器12、微处理器13和数据接口14，电源10为电子测量***提供电能。

Claims (4)

1.一种井下振动测量仪，主要由仪器筒(2)和接头本体(1)组成，接头本体(1)为圆柱体形，有中心孔，两端有连接螺纹，其特征在于：接头本体(1)外壁上有轴向固定槽(3)，固定槽(3)内固定有仪器筒(2)，在固定槽(3)上采用螺钉固定有盖板(4)，在仪器筒(2)内固定有电子测量***，电子测量***包括三轴加速度传感器(5)、信号调整模块(6)、多路转换开关(7)、模/数转换模块(8)、时钟控制模块(9)、微处理器(13)、测试数据存储器(12)、数据接口(14)、电源(10)和电源转换模块(11)，三轴加速度传感器(5)通过信号线依次连接信号调整模块(6)、多路转换开关(7)和模/数转换模块(8)，模/数转换模块(8)连接微处理器(13)；微处理器(13)连接有测试数据存储器(12)、时钟控制模块(9)和数据接口(14)，在仪器筒(2)有电源(10)，电源(10)由电源线连接三轴加速度传感器(5)，电源(10)通过电源线还连接有电源转换模块(11)，电源转换模块(11)连接信号调整模块(6)、多路转换开关(7)、模/数转换模块(8)、时钟控制模块(9)、测试数据存储器(12)、微处理器(13)和数据接口(14)。

2.根据权利要求1所述的井下振动测量仪，其特征是：所述的三轴加速度传感器(5)的型号是13510。

3.根据权利要求1所述的井下振动测量仪，其特征是：所述的电源(10)是27.3伏直流锂电池组。

4.根据权利要求1所述的井下振动测量仪，其特征是：所述的微处理器(13)的型号是STC12C2052。

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