CN208982036U - 一种超高温钻孔轨迹测斜测温仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高温干热岩地热钻探技术领域，公开了一种超高温钻孔轨迹测斜测温仪，包括：计算机；所述计算机通过数据线与真空绝热外管连接；所述真空绝热外管包括：承压外管、存储式陀螺测斜测温探管；存储式陀螺测斜测温探管放置于真空隔热外管内；装有存储式陀螺测斜测温探管的真空隔热外管放置于承压外管内，钻孔温度传感器放置于承压外管内。本实用新型设置有真空绝热外管，减少井内高温环境下的热量向管内传导，降低管内的温度上升值，避免在井底高温环境下密封性能下降或失效；减少仪器工作自发热，以降低仪器内部温度；具有寿命长、抗冲击和振动能力强、零点漂移小、测量精度高等众多优势。

Description

一种超高温钻孔轨迹测斜测温仪

技术领域

本实用新型属于高温干热岩地热钻探技术领域，尤其涉及一种超高温钻孔轨迹测斜测温仪。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：钻孔倾斜测温是钻探施工中经常遇到的现象，如果钻孔测斜测温不准，将耗费大量的物资生产时间，延长钻进周期，不能保证快速钻探的需求，影响开采工作。随着矿产资源勘探工作逐渐朝着深部发展，钻井内的温度也在不断增加，在一般地区，钻井深度达到8000米时，其温度将达到250℃，在地温梯度异常的干热岩地热地区，温度还将更高。而现有技术中用于超高温环境的测斜仪器只能适用于250℃以下的环境测斜，带来了高温干热岩地层钻孔开采热容量没法计算问题，而测温仪只能适用于测温，极大地限制了深井资源的开采使得高温干热岩地层钻孔不能采用高效两个钻孔对接开采问题。而且，随着钻井深度增加，井内压力也在增加。因此提供一种耐高温、耐高压、精度高的钻孔测斜测温仪是十分必要的。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术中用于超高温环境的测斜仪器只能适用于250℃以下的环境测斜，带来了高温干热岩地层钻孔开采热容量没法计算问题，而测温仪只能适用于测温，极大地限制了深井资源的开采。

解决上述技术问题的难度和意义：在超高温高压环境下的钻孔轨迹和温度的不能同时测量的难题，带来了高温干热岩地层钻孔开采热容量计算和两个钻孔轨迹测量对接开采问题，极大地限制了深井资源的开采，在超高温高压环境下钻孔轨迹和温度的同时测量，同时解决了高温干热岩地层钻孔开采热容量计算和两个钻孔轨迹测量对接开采问题，极大地提高深井资源的开采效能，提供了超高温高压环境下钻孔轨迹和温度测量的技术支撑。现有的非超高温高压环境下，单一钻孔轨迹或温度测量，不能满足现在的超高温高压环境下钻孔轨迹和温度的同时并行测量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种超高温钻孔轨迹测斜测温仪。

本实用新型是这样实现的，一种超高温钻孔轨迹测斜测温仪，所述超高温钻孔轨迹测斜测温仪包括：

计算机；

所述计算机通过数据线与真空绝热外管连接；

所述真空绝热外管包括：承压外管、存储式陀螺测斜测温探管；存储式陀螺测斜测温探管放置于真空隔热外管内；装有存储式陀螺测斜测温探管的真空隔热外管放置于承压外管内，钻孔温度传感器放置于承压外管内。

进一步，所述承压外管上端车有上丝扣，承压外管下端车有下丝扣，上丝扣连接上接头；下丝扣连接防震导向接头；上下接头均装有耐高温密封圈。

进一步，所述真空隔热外管包括压、堵头、隔热管、上蓄热体、导向头、存储式光纤陀螺测斜测温探管、下蓄热体；

真空隔热外管外部为一个导向头，导向头上端开口下端封闭，导向头上端开口处有一个带过线孔堵头，堵头上表面有一个压盖，导向头为隔热管，下蓄热体、存储式光纤陀螺测斜测温探管、上蓄热体在隔热管内从下至上依次连接。

进一步，所述存储式陀螺测斜探管包括孔底电源电路、测量电路、数据接收及存储电路，测量电路连接数据接收及存储电路，数据接收及存储电路连接孔底电源电路。

进一步，所述孔底电源电路为高温电池和电压测量传感器；

电压测量传感器用于测量高温电池电压，监测高温电池的使用情况；

高温电池为耐高温可充电电池。

进一步，所述测量电路由温度传感器、石英加速度计及光纤陀螺组成；

光纤陀螺连接石英加速度计，石英加速度计连接温度传感器；温度传感器测量管内温度，石英加速度计、光纤陀螺、钻孔温度传感器在井内测得井眼的倾角、方位角及工具面角。

进一步，所述数据接收及存储电路由信号采集及解算电路和数据接收及存储电路组成；

信号采集及解算电路连接数据接收及存储电路。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：耐高温、耐高压、精度高，可以实现0-280℃高温环境条件下钻孔内井斜角、方位角、仪器工具面向角、钻孔温度的同时连续测量，不受磁干扰影响，为超高温280℃超高压120MPa环境下的矿山资源勘察开采提供了测量技术支撑。本实用新型设置有真空绝热外管，减少井内高温环境下的热量向管内传导，降低管内的温度上升值。在真空绝热外管内设计有上下蓄热体，吸收外部传导进入的热量及内部电子元件工作散发的热量，降低管内的温度上升值。设置有承压外管，以适应井底高压环境；同时，密封件采用耐高温橡胶圈，避免在井底高温环境下密封性能下降或失效。

本实用新型的电路采用低功耗设计，减少仪器工作自发热，以降低仪器内部温度；测斜元件选用光纤陀螺，在钻杆、套管或有磁干扰的情况下亦可工作，不受影响。同时，其还具有寿命长、抗冲击和振动能力强、零点漂移小、测量精度高等众多优势。

本实用新型设置有压力传感器、温度传感器，可监测仪器的工作环境及情况；钻孔测温元件选用铂电阻热电偶温度传感器，置于承压外管内壁，在高压下亦可工作，不受影响。同时，其还具有寿命长、抗冲击和振动能力强、零点漂移小、测量精度高、连续测量等众多优势。

由四川省科学技术信息研究所查新(国家一级科技查新咨询单位)，查新结论为：1、国内外未见具有下述特点的存储式钻孔轨迹测量仪的文献报道，其特点为：采用存储式三维高精度光纤陀螺、三维高精度石英加速度计及高精度的铂电阻温度传感器，采用存储数据方式实现了无电缆对方位角、井斜角和井温度的同时测量，同时获得井身轨迹和温度数据。2、国内外未见具有下述特点的存储式钻孔轨迹测量仪的文献报道，其特点为：该测量仪采用了耐高温高压复合外管，实现了0-270℃高温、120Mpa压力环境下测斜测温。3、国内外未见具有下述特点的存储式钻孔轨迹测量仪的文献报道，其技术指标为：方位角测量范围与精度0-360°±1.5°(井斜>3°时)；井斜测量范围与精度0-90°±0.15°，钻井温度测量范围与精度0-300°±0.2℃°。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的超高温钻孔轨迹测斜测温仪结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的承压外管的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的真空绝热外管的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的存储式光纤陀螺测斜测温探管的结构示意图；

图中：1、计算机；2、数据线；3、真空绝热外管；3-1、承压外管；3-2、压盖；3-3、堵头；3-4、隔热管；3-5、上蓄热体；3-6、导向头；3-7、存储式陀螺测斜测温探管；3-7-1、高温电池；3-7-2、电压测量传感器；3-7-3、数据传输接口；3-7-4、存储电路；3-7-5、信号采集及解算电路；3-7-6、温度传感器；3-7-7、石英加速度计；3-7-8、光纤陀螺；3-7-9、钻孔温度传感器；3-8、下蓄热体；3-9、上接头；3-10、对中扶正器；3-11、对中轴；3-12、高温电池护管。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

本实用新型具有寿命长、抗冲击和振动能力强、零点漂移小、测量精度高、连续测量等众多优势。

如图1所示，本实用新型实施例提供的超高温钻孔轨迹测斜测温仪包括：计算机1、数据线2、真空绝热外管3。

计算机1通过数据线2与真空绝热外管3连接。

如图1、图2和图3所示，本实用新型由承压外管3-1、真空隔热外管3、存储式陀螺测斜测温探管3-7三部分组成。其中真空隔热外管3采用新方法研制而成，当外部环境为300℃时，其内部温升小于60℃。将存储式陀螺测斜测温探管3-7放置于真空隔热外管3内进行绝热保温，以防止超高温钻孔测斜仪的内部元件因为外部高温而损毁。再将装有存储式陀螺测斜测温探管3-7的真空隔热外管3放置于承压外管3-1内，钻孔温度传感器3-7-9放置于承压外管3-1内，避免在井底高压下井内流体渗入存储式光纤陀螺测斜测温探管3-7，损毁内部元件。上接头3-9用于与上连接器连接，3-10对中扶正器，让探管对中钻孔中轴线；3-11对中轴。

承压外管3-1上端车有上丝扣，承压外管3-1下端车有下丝扣，上丝扣连接上接头，连接不同的上接头可实现如投入、打捞、钢丝绳下入等不同方式将测斜仪下入井底；下丝扣连接防震导向接头。上下接头均装有耐高温密封圈。

真空隔热外管3可实现隔热保温，其结构包括压盖3-2、堵头3-3、隔热管3-4、上蓄热体3-5、导向头3-6、存储式光纤陀螺测斜测温探管3-7、下蓄热体3-8。真空隔热外管3外部为一个导向头3-6，导向头3-6上端开口下端封闭，导向头3-6上端开口处有一个带过线孔堵头3-3，堵头3-3上表面有一个压盖3-3，导向头3-6为一个隔热管3-4，下蓄热体3-8、存储式光纤陀螺测斜测温探管3-7、上蓄热体3-5在隔热管3-4内从下至上依次连接。其中隔热管3-4、导向头3-6具有优异的隔热性能，极大地降低外部高温环境的热量向管内传导，减小管内温度的升高、钻孔温度传感器3-7-9放置于承压外管3-1内，避免在井底高压下井内流体渗入；上蓄热体3-5、下蓄热体3-8提供足够的蓄热容量，吸收由外部高温环境传导至内部的热量及仪器内部元件自发热，降低管内温度的升高。

图4为本实用新型存储式光纤陀螺测斜测温探管的结构示意图，存储式陀螺测斜探管3-7主要包括孔底电源电路、测量电路、数据接收及存储电路，测量电路连接数据接收及存储电路，数据接收及存储电路连接孔底电源电路。

孔底电源电路主要为高温电池3-7-1和电压测量传感器3-7-2，电压测量传感器3-7-2用于测量高温电池3-7-1电压，监测高温电池3-7-1的使用情况。高温电池3-7-1为耐高温可充电电池。

测量电路由温度传感器3-7-6、石英加速度计3-7-7及光纤陀螺3-7-8组成，光纤陀螺3-7-8连接石英加速度计3-7-7，石英加速度计3-7-7连接温度传感器3-7-6。温度传感器3-7-6测量管内温度，石英加速度计3-7-7、光纤陀螺3-7-8、钻孔温度传感器3-7-9，在井内可测得井眼的倾角、方位角及工具面角。

数据接收及存储电路由信号采集及解算电路3-7-5和数据接收及存储电路3-7-4成，信号采集及解算电路3-7-5连接数据接收及存储电路3-7-4。电路均采用低功耗设计，减少仪器自发热。

本实用新型实施例提供的超高温钻孔轨迹测斜测温仪用数据线2将超高温钻井测斜测温仪3连接至计算机1，对超高温钻孔轨迹测斜测温仪3进行设定；通过钢丝绳连接、直接投入或者捞矛头打捞的方式下放超高温钻孔轨迹测斜测温仪3；在下钻和提钻过程中进行测斜工作，存储式光纤陀螺仪测斜测温探管3-7沿钻孔轨迹对顶角、方位角、钻孔温度参量进行数值化测量并存储；通过钢丝绳连接、直接投入或者捞矛头打捞的方式提升超高温钻孔轨迹测斜测温仪3；取出存储式光纤陀螺测斜测温探管3-7，将存储式光纤陀螺测斜测温探管3-7通过数据线2与计算机1连接，由计算机1处理和显示，得到轨迹温度测量结果。连接在3-7下面的3-6是导向头，用于仪器下放时导向，无导向头的平头探管容易在钻孔变径处卡塞，有导向头可防止卡塞孔壁，便于到达井底，或者到达测量位置。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种超高温钻孔轨迹测斜测温仪，其特征在于，所述超高温钻孔轨迹测斜测温仪包括：

计算机；

所述计算机通过数据线与真空绝热外管连接；

所述真空绝热外管包括：承压外管、存储式陀螺测斜测温探管；存储式陀螺测斜测温探管放置于真空隔热外管内；装有存储式陀螺测斜测温探管的真空隔热外管放置于承压外管内，钻孔温度传感器放置于承压外管内；

所述存储式陀螺测斜测温探管包括孔底电源电路、测量电路、数据接收及存储电路，测量电路连接数据接收及存储电路，数据接收及存储电路连接孔底电源电路；

所述测量电路由温度传感器、石英加速度计及光纤陀螺组成；

光纤陀螺连接石英加速度计，石英加速度计连接温度传感器；温度传感器测量管内温度，石英加速度计、光纤陀螺、钻孔温度传感器在井内测得井眼的顶角、方位角及工具面角。

2.如权利要求1所述的超高温钻孔轨迹测斜测温仪，其特征在于，所述承压外管上端车有上丝扣，承压外管下端车有下丝扣，上丝扣连接上接头；下丝扣连接防震导向接头；上下接头均装有耐高温密封圈。

3.如权利要求1所述的超高温钻孔轨迹测斜测温仪，其特征在于，所述真空隔热外管包括压、堵头、隔热管、上蓄热体、导向头、存储式光纤陀螺测斜测温探管、下蓄热体；

真空隔热外管外部为一个导向头，导向头上端开口下端封闭，导向头上端开口处有一个带过线孔堵头，堵头上表面有一个压盖，导向头为隔热管，下蓄热体、存储式光纤陀螺测斜测温探管、上蓄热体在隔热管内从下至上依次连接。

4.如权利要求1所述的超高温钻孔轨迹测斜测温仪，其特征在于，所述孔底电源电路为高温电池和电压测量传感器；

电压测量传感器用于测量高温电池电压，监测高温电池的使用情况；

高温电池为耐高温可充电电池。

5.如权利要求1所述的超高温钻孔轨迹测斜测温仪，其特征在于，所述数据接收及存储电路由信号采集及解算电路和数据接收及存储电路组成；

信号采集及解算电路连接数据接收及存储电路。