CN2350525Y - 万向节铰接有线随钻仪 - Google Patents

Abstract

万向节铰接有线随钻仪是油田钻井施工中使用的一种随钻测量仪。它主要由电缆1、绳帽头2、探管抗压筒3、无磁钻铤4、万向节5、定向引斜6、抗振扶正器7和分段加长杆8等构成。其中独特设计的万向节铰接结构和抗振扶正器结构使该仪器在钻铤水眼中既有刚性直立的特点,又有轴向弯曲的特点。因此,它能满足各种短半径井眼轨迹的定向钻井施工,也能用于直井的施工,配置其它参数测量仪还可组成随钻综合测量仪进行随钻动态测量。

Description

万向节铰接有线随钻仪

本实用新型涉及一种油田钻井施工中使用的测量仪，特别适合于井眼轨迹半径较小的钻井施工。属石油钻井仪器类。

现有技术中常规随钻仪都是用螺纹连接的长直刚性杆，包括电缆，绳帽头、探管抗压筒、加长杆和定向引斜等部分。其长度一般为6￣8m，由于仪器内主要的测量传感器是靠地球磁场作为参考值进行工作的，为保证测量精度，一般要求在探管的上部和下部5m以内不能有铁磁物质存在。因此，在实际钻井随钻测量中，要把该仪器放在内径较小的无磁钻铤中工作。虽然仪器的核心部分是探管，但其它各部分也是为保证仪器的正常工作和测量精度所必不可少的。这样，一个直径为45mm，长度6m至8m的刚直性仪器，放在内径为60mm左右的无磁钻铤内，由于弯曲补偿空间很小，在井眼轨迹半径较小的钻井施工中，钻铤对仪器的保护是相当有限的。当钻至轨迹半径小于50m时，仪器就会折坏，使钻井测量工作无法进行，影响了短半径曲率井钻井技术的发展和实施。

本实用新型的目的在于提供一种既能用于短半径轨迹钻井施工，又能用于直井施工的随钻仪。即该仪器在短半径轨迹井中轴向可弯曲，在直井中又能刚性直立。

本实用新型的目的是靠设计一种万向节铰接式有线随钻测量仪实现的。该仪器主要采用了四种新的技术方案：一是减少仪器的有效外径，使其在无磁钻铤内的弯曲补偿空间变大；二是把刚性长直杆设计成为分段铰接形式，增强了仪器整体弯曲能力，适应了短半径轨迹井钻井施工的需要；三是仪器各段连接的万向节设计成万向节套通过一组钢球与万向节轴相铰接的结构，这样即可传递扭矩，又能径向自由活动，并且中空的万向节轴可设置通讯电缆；四是增加了弓形扶正器和翼形扶正器两种新的抗振扶正器结构，弓形扶正器用在水眼直径较大的钻铤中。翼形扶正器用于水眼直径较小的钻铤中，在工作中起到既能扶正仪器，又能减小振动的作用，尤其在直井中，可保持仪器的刚性直立。

本实用新型的万向节铰接有线随钻仪的具体结构主要包括电缆、绳帽头、探管抗压筒、万向节、抗振扶正器、分段加长杆和定向引斜等部分。电缆为高强度井下电缆，悬吊整个仪器，与其相连的是绳帽头，绳帽头下面是探管抗压筒，探管抗压筒下面是分段加长杆，最下面是定向引斜，整个仪器置于无磁钻铤之中。其中电缆与绳帽头采用常规形式连接，其余分体结构之间均用万向节连接。这样虽然仪器总长不变，但各分体则较短。万向节由过线电缆，万向节轴、钢球和万向节套等组成，万向节轴与万向节套均为中空结构，供过线电缆通过。其相互之间的连接和力的传递靠一组钢球完成。弓形抗振扶正器由过线电缆、固定接头、弓形簧片、活动接头和锁紧螺母等组成。固定接头为管体结构，中间设有电缆通道，三个以上的弓形簧片均布地安装在固定接头和活动接头之间，并用锁紧螺母锁紧。簧片采用高强度弹簧钢制造。翼形扶正器由过线电缆、空心轴和翼形套等组成。翼形套用焊接或其它形式固定在空心轴上，其上有三个以上的翼片。

在万向节有线随钻仪的使用中，有时要用其它仪器替代分段加长杆组成随钻综合测量仪。这时，仪器的电源、信号均由通过万向节的电缆相互连通，万向节的作用是即可依照定向引斜所转过的角度，转过与其相同的角度，起到仪器定向作用，又可使整个仪器的信号通过万向节传输，一直通过电缆传到地面。

本实用新型的万向节铰接有线随钻仪与现有技术相比，具有如下优点和效果：

1、由于仪器各部分采用分段铰接，使刚性长直杆变成了短刚性杆，因此弯曲能力增大，适用于短半径井眼轨迹的钻井施工。

2、该仪器不但可以用于短半径轨迹井，也可以用于常规井及任意三维轨迹井眼的钻井施工。

3、该仪器分段加长杆可换成其它测量仪组成随钻综合测量仪。

附图1是万向节铰接有线随钻仪的示意图

附图2是万向节示意图

附图3是弓形抗振扶正器示意图

附图4是翼形抗振扶正器示意图

下面结合附图1至4所给出的实施例对本实用新型做进一步的描述。

实施例中的万向节铰接有线随钻仪由电缆1、绳帽头2、探管抗压筒3、无磁钻铤4、万向节5、定向引斜6、抗振扶正器7、分段加长杆8等组成。电缆1与无磁钻铤4均为现有技术中的常规结构，绳帽头2、探管抗压筒3、定向引斜6和分段加长杆8与现有技术的差别是连接端部均采用了万向节结构。万向节5和抗振扶正器7是本实用新型中的两项关键技术。万向节5包括过线电缆9、万向节轴10、钢球11和万向节套12等部分。过线电缆9为电缆1的一部分。万向节轴10是带有球头的中空轴类零件，球头上加工有安装钢球11的圆形槽。钢球11是耐磨高强度合金钢球。万向节套12是带有内球面的中空套，内球面上也加工有安装钢球11的圆形槽。抗振扶正器7有两种形式，一种是弓形结构，一种是翼形结构，分别用于水眼直径较大和较小的两种钻铤中。弓形结构扶正部分是弓形簧片14，实施例中为4片周向均布，安装在固定接头13和活动接头15之间，并用锁紧螺母16锁紧，中间留有电缆通过的通道。翼形结构的扶正部分是固定在空心轴17上的翼形套18的条状翼片，实施例中也是4条周向均布，中间也留有通道。

本实施例的随钻仪可配置井下压力计，自然伽玛仪等参数测量仪进行钻井随钻动态测量。由于其特殊的结构特征和技术特征，可在20m左右半径轨迹的三维井眼中保证正常有效的工作。

Claims (4)

1、一种油田钻井施工中使用的万向节铰接有线随钻仪，包括电缆(1)、绳帽头(2)、探管抗压筒(3)、定向引斜(6)和加长杆等部分，其特征在于：该仪器中的加长杆改进设计成分段加长杆(8)，并且各连接部分之间设计有万向节铰接结构(5)。

2、根据权利要求1所述的万向节铰接有线随钻仪，其特征在于：该仪器的万向节铰接结构(5)由万向节轴(10)、万向节套(12)和钢球(11)等组成，万向节轴(10)与万向节套(12)之间用一组钢球(11)连接和传递力，相互接触面为球面结构，并且中间留有设置电缆的通道。

3、根据权利要求2所述的万向节铰接有线随钻仪，其特征在于：该仪器上还装有抗振扶正器(7)，抗振扶正器可采用弓形扶正器和翼形扶正器两种结构，弓形抗振扶正器由固定接头(13)、活动接头(15)和均布安装两者之间并用锁紧螺母(16)锁紧的三片以上的弓形簧片(14)组成；翼形扶正器由空心轴(17)和固定其上的带有三个以上翼片的翼形套(18)组成。

4、根据权利要求1至3所述的万向节铰接有线随钻仪，其特征在于：各分段加长杆可用其它参数测量仪替代组成随钻综合测量仪。

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