CN201902203U - 探管组件与随钻测斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种探管组件以及包括该探管组件的随钻测斜仪。该探管组件包括上堵头组件、测量组件、抗压筒以及下堵头组件，所述测量组件安装在抗压筒内部，其一端与所述上堵头组件连接，另一端与所述下堵头组件连接。其中所述上堵头组件、下堵头组件分别密封在抗压筒的两端，所述测量组件包括石英加速度计和磁通门。该探管组件采用全新的一体化设计，简化了探管蒙皮，缩短了仪器总长度，从而有效增强了仪器的可靠性，大幅度提高了仪器的测量精度。

Description

探管组件与随钻测斜仪

技术领域

本实用新型涉及探管组件与随钻测斜仪，具体而言，涉及一体化探管组件以及包括该探管组件的随钻测斜仪。

背景技术

随钻测斜仪可应用于煤炭、地质勘探、石油、市政、交通、水利等行业的定向钻井施工。此类测斜仪以井口地垂线和地磁场组成的直角坐标系为基准定义方向参数，并利用探管坐标系对基准坐标系的相互关系测量方向参数。方向参数测量主要由测斜仪的探管、接口电源箱(或数据处理仪)、司钻显示器等部件来完成。

目前，在国内市场销售和使用的随钻测斜仪，通常采用独立、分体结构，由此导致仪器调试过程中连接繁琐，需要配备的零件较多。况且，相关零件的加工精度要求高，造成有些情况下连接不可靠，影响了仪器的正常使用。而且，探管大多采用磁液悬浮加速度计，这种加速度计精度一般只能保证1‰左右。使用一段时间后还会产生消磁现象，必须将仪器返厂进行标定。这样，现有随钻测斜仪的应用范围就受到相当限制。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种采用一体化设计、具有高测量精度的探管组件及相应随钻测斜仪。

根据本实用新型的第一方面，提供一种探管组件，其包括上堵头组件、测量组件、抗压筒以及下堵头组件，所述测量组件安装在抗压筒内部，其一端与所述上堵头组件连接，另一端与所述下堵头组件连接，其特征在于，所述上堵头组件、下堵头组件分别密封在抗压筒的两端，所述测量组件包括石英加速度计和磁通门。

在第一方面中，优选地，所述上堵头组件包括触点组件和上堵头，所述测量组件的一端通过触点组件与上堵头连接。

优选地，所述下堵头组件包括轴向减振器和下堵头，所述测量组件的另一端通过轴向减振器与下堵头连接。

优选地，所述轴向减振器采用橡胶、金属复合轴向缓冲器。

优选地，所述磁通门为三轴磁通门。

优选地，所述测量组件两端各设有一组径向减振组件，所述径向减振组件由内侧向外侧依次设有一对橡胶减振圈、一对金属无磁限位环以及一橡胶O型密封圈，其中所述橡胶O型密封圈与抗压筒内壁接触。

优选地，所述橡胶减振圈的外圈均匀分布多个半圆形凸起。

根据第二方面，提供一种随钻测斜仪，其特征在于，包括第一方面中所述的探管组件。

本实用新型的随钻测斜仪中，由于探管组件采用全新的一体化设计，简化了探管蒙皮，大幅度缩短了仪器总长度，从而有效增强了仪器的可靠性。仪器在使用中不用拆出探管，可节省尽可能大的空间用于减振元件设计，使得仪器抗振性好，性能稳定。并且，探管组件中，采用石英加速度计作为重力加速度计，由此提高了仪器的测量精度。

附图说明

为更好地理解本实用新型，下文以实施例结合附图对本实用新型作进一步说明。附图中：

图1为本实用新型一实施例的探管组件结构示意图；

图2为该实施例测量组件的局部放大结构示意图；

图3为该实施例径向减振组件的结构示意图；

图4为该实施例径向减振组件的剖面图。

具体实施方式

本实用新型中，随钻测斜仪由井下仪器和地面设备两大部分组成。其中，井下仪器包括探管组件、坐键的引鞋、引鞋调整锁紧机构、连接电缆的接点组件、提升释放仪器的缆绳头组件等部件。地面设备包括司钻显示器、专用计算机、井深***以及相配的电缆、适配器等部件。

参照图1，图1为该随钻测斜仪中探管组件的结构示意图。探管组件由上堵头组件11、测量组件12、抗压筒13以及下堵头组件14构成。其中，测量组件12安装在抗压筒13的内部，抗压筒13例如为可承受井下100MPa高压的钛合金抗压筒。测量组件12的一端与上堵头组件11连接，另一端与下堵头组件14连接。特别地，上堵头组件11、下堵头组件14分别密封在抗压筒13的两端。这样，探管组件实现了全新的一体化设计。

该实施例中，测量组件12是整套仪器的核心。与现有技术中采用磁液悬浮加速度计完全不同，测量组件12选用抗振性能高的石英加速度计作为重力加速度计，从而提高了仪器的测量精度。参照图2，图2示出了测量组件12的局部放大结构。其包括安装在台体上的磁通门21、电路板22以及石英加速度计23。这里，磁通门21优选采用三轴磁通门。与采用单轴磁通门相比，前者明显集成度高，结构紧凑，占用体积小，有利于节省空间。

通过测量组件12的石英加速度计23和磁通门21，探管组件分别检测重力加速度和地磁在探管台体X、Y、Z轴向上的分量。当传感器检测其输入量时，与伺服电路一起将输入量变换成与之对应的输出电压，再经过一定置换和计算处理，得到井斜、方位、工具面等方向参数。

经测试，该实施例中，随钻测斜仪在工作中达到的性能指标如下表所示：

而现有技术中，随钻测斜仪的性能指标一般为，井斜：±0.2°；方位：±1.5°；工具面：±1.5°。对本领域技术人员而言，本实用新型的优势是显然的。

为缩短仪器的总长度，本实用新型采用触点连接代替电话电缆。例如，上堵头组件11可由一组与仪器外壳绝缘的触点组件和上堵头构成。上堵头一端连接抗压筒13，提供抗压筒13的密封，另一端连接接点组件，引出数据线。

优选地，下堵头组件14由轴向减振器和下堵头构成。下堵头一端连接抗压筒13，提供抗压筒13的密封，另一端连接加长杆、连接杆、锁紧套、引鞋等部件。而测量组件12的一端通过轴向减振器与下堵头组件14连接，另一端通过触点组件与上堵头组件11相连接。

特别地，轴向减振器可优选采用橡胶、金属复合轴向缓冲器。这样不仅能够提高抗冲击性能，而且大大缩短了轴向尺寸。加之上堵头与测量组件的连接采用与接点组件类似的触点结构，这样一来，不但轴向尺寸进一步缩减，而且拆卸、装配工艺性也大为改观。根据本实用新型，测斜仪探管组件的长度仅有830mm左右，与现有同类产品相比，缩短了近45％，效果十分明显。

为了使仪器能够承受径向机械振动，保持稳定，并减少其不必要的损坏，本实用新型特别采用组合径向减振的设计来实现仪器的抗振性能要求。具体而言，可在测量组件12的台体上安装两组径向减振组件，测量组件12的两端各设一组，使其与抗压筒13的内壁保持适当间隙。

参照图3，图3为本实用新型径向减振组件的结构示意图。径向减振组件由内侧向外侧依次设有一对橡胶减振圈31、一对金属无磁限位环32以及一个橡胶O型密封圈33。相应地，测量组件12台体上可设置减振槽。为增大弹性，优选地，橡胶减振圈31的外圈可均匀分布多个半圆形凸起，如图4所示。金属无磁限位环32为一对相同的半环，合拢后间隙在1mm左右。而现有仪器的径向减振圈是标准的O型密封圈，不存在半圆形的凸起，减振效果差。

当测量组件12装配到抗压筒13内部时，最外侧的橡胶O型密封圈33即与抗压筒13的内壁接触，将测量组件12定位在抗压筒13的中心。在仪器使用过程中产生径向振动时，振动能量就通过橡胶O型密封圈33传递给金属无磁限位环32，金属无磁限位环32随之将振动能量均匀地传递给内侧的橡胶减振圈31吸收。这样，不仅增强了吸收振动能量的能力，还可靠保证了仪器的定位及测量精度。通过试验阶段的高温振动测试，可以明显体现出径向减振的效果。同时，带抗压筒精度测试证明，仪器装配精度与测量组件单独测试精度十分接近。这一新组件的设计，顺利解决了仪器抗振性能与狭小空间的矛盾。

显而易见，在此描述的本实用新型可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本实用新型的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种探管组件，包括上堵头组件、测量组件、抗压筒以及下堵头组件，所述测量组件安装在抗压筒内部，其一端与所述上堵头组件连接，另一端与所述下堵头组件连接，其特征在于，所述上堵头组件、下堵头组件分别密封在抗压筒的两端，所述测量组件包括石英加速度计和磁通门。

2.如权利要求1所述的探管组件，其特征在于，所述上堵头组件包括触点组件和上堵头，所述测量组件的一端通过触点组件与上堵头连接。

3.如权利要求1或2所述的探管组件，其特征在于，所述下堵头组件包括轴向减振器和下堵头，所述测量组件的另一端通过轴向减振器与下堵头连接。

4.如权利要求3所述的探管组件，其特征在于，所述轴向减振器采用橡胶、金属复合轴向缓冲器。

5.如权利要求3所述的探管组件，其特征在于，所述磁通门为三轴磁通门。

6.如权利要求3所述的探管组件，其特征在于，所述测量组件两端各设有一组径向减振组件，所述径向减振组件由内侧向外侧依次设有一对橡胶减振圈、一对金属无磁限位环以及一橡胶O型密封圈，其中所述橡胶O型密封圈与抗压筒内壁接触。

7.如权利要求6所述的探管组件，其特征在于，所述橡胶减振圈的外圈均匀分布多个半圆形凸起。

8.一种随钻测斜仪，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的探管组件。

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