一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统及测量方法与流程

1.本发明涉及钻井作业中实时测量钻井参数的技术领域，特别是一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统及测量方法。

背景技术：

2.钻头钻井的过程中，需要将井下参数实时传输到地面设备中，同时配合地面钻井参数以对复杂情况和钻井事故进行实时、精确的预测，降低发生事故的频度，节约钻进时间和资金。
3.目前，采用如图1-2所示的测量短节来测量井下参数，它包括短节本体1，短节本体1内且沿其轴向开设有喷孔2，短节本体1的外柱面上开设有多个沿圆周分布的沉孔33，各个沉孔33的孔底内分别固设有轴向振动传感器6、径向振动传感器7、轴向应变传感器8、径向应变传感器9、转速传感器10和弯矩传感器11，每个沉孔33内均设置有电池12和无线信号发射装置13，电池12与无线信号发射装置13连接，无线信号发射装置13与对应的传感器连接，各个沉孔33的顶端口处均固设有端盖32。
4.工作时，将钻杆连接在喷孔2的顶端口处，将钻头连接在喷孔2的底端口处，利用钻塔向井中下入钻头，随后向钻杆的内腔中通入钻井液，钻井液顺次穿过钻杆的内腔、短节本体1的喷孔2，最后到达钻头处，钻头钻削地层，所产生的返排液沿着井壁与短节本体1的外壁所形成的环空区域向地面方向流动。在钻孔过程中，轴向振动传感器6、径向振动传感器7、轴向应变传感器8、径向应变传感器9、转速传感器10、弯矩传感器11分别采集短节本体1的轴向振动数据、径向振动数据、轴向变形数据、径向变形数据、转速和弯矩，并分别经信号线传递给各自对应的无线信号发射装置13中，无线信号发射装置13将采集的数据通过电磁波的方式发送至地面无线信号接收装置中，此时地面上的工人根据实时反馈回来的数据，即可实现钻具扭振风险的监测、井壁坍塌分析、气侵漏失风险的预警、卡钻风险的预警，并且建立钻井风险知识库与钻井优化参数样本。
5.然而，这种测量短节虽然能够测量井下参数，但是仍然存在以下技术缺陷：
6.i、短节本体1长期工作后，其外表面温度逐渐升高，甚至造成短节本体1高温烧毁，这无疑是缩短了测量短节的使用寿命。
7.ii、使用一段时间后，各个沉孔33内的传感器、电池12和无线信号发射装置13的表面问题均很高，若不及时得到散热，导致传感器、蓄电池12或无线信号发射装置13烧毁，从而进一步的缩短了测量短节的使用寿命，从而极大的增加了生产成本。
8.iii、当后期要对各个沉孔33内的传感器进行维修或检修时，需要工人拆卸掉6个端盖32，而且检修后还要重新安装上端盖32，这无疑是增加了检修时间，从而极大的降低了检修效率，同时还增加了维修工人的工作强度。因此，亟需一种极大的提高检修效率、使用寿命长、防传感器烧毁的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统。

技术实现要素：

9.本发明的目的在于克服现有技术的缺点提供一种结构紧凑、高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统及测量方法。
10.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
11.一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，包括短节本体、设置于短节本体内的喷孔，所述喷孔的内壁上开设有环形槽，环形槽内焊接有导热套，环形槽的槽底处绕其圆周方向间隔开设有多个径向槽，各个径向槽内分别设置有固设于导热套外壁上的轴向振动传感器、径向振动传感器、轴向应变传感器、径向应变传感器、转速传感器和弯矩传感器，每个径向槽内还设置有电池和无线信号发射装置，电池与无线信号发射装置连接，各个无线信号发射装置分别与对应的传感器连接；
12.所述短节本体的外壁上套设有焊接于其上的环形盘体，环形盘体设置于环形槽的上方，环形盘体的顶表面上焊接有套设于短节本体外部的导流套，导流套与短节本体之间形成有顶部带开口的环形空腔，环形盘体的顶表面上绕其圆周方向间隔的设置有多个单向阀，单向阀的一端口与环形盘体的内腔连通，另一端口朝向短节本体的外壁设置；
13.所述喷孔的内壁上设置有位于环形槽上方的槽体，槽体内固设有高压泵，高压泵的抽液管与喷孔连通，高压泵的排液管贯穿短节本体的外壁且与环形盘体的内腔连通。
14.作为优选，所述喷孔的上端部设置有内螺纹，所述短节本体的底端部的外柱面上设置有外螺纹i。
15.作为优选，所述电池和无线信号发射装置均固设于导热套的外壁上。
16.作为优选，所述短节本体的外壁上且位于环形槽的下方设置有外螺纹ii，外螺纹ii上螺纹连接有锁紧螺母，锁紧螺母的外壁与短节本体之间开设有多个矩形槽，矩形槽绕短节本体的圆周方向分布，每个矩形槽内均嵌装有楔形块，楔形块与矩形槽过盈配合，楔形块的外端部的底表面上设置有位于锁紧螺母外侧的斜面；所述短节本体的外壁上且位于环形槽的上方焊接有挡环，所述短节本体上还套设有套筒，在锁紧螺母与外螺纹ii螺纹连接力下，套筒抵压于锁紧螺母与挡环之间。
17.作为优选，所述挡环的外径大于所述套筒的外径。
18.作为优选，所述径向槽均匀分别于短节本体上。
19.作为优选，所述导热套为铜套。
20.作为优选，所述槽体的端口处经螺钉连接有封盖，所述高压泵的抽液管贯穿封盖且伸入于喷孔内。
21.作为优选，所述短节本体内沿其轴向开设有一个过线孔，过线孔的一端口与槽体连通，另一端口与任意一个径向槽连通，过线孔内设置有电线，电线的一端与高压泵连接，另一端与该径向槽内的电池连接。
22.一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量方法，采用上述任一方案中所述高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，所述高稳定耐高温型测量钻井参数的测量方法包括以下步骤：
23.s1、将钻杆连接在喷孔的顶端口处的内螺纹上，将钻头连接在短节本体的外螺纹i上，利用钻塔向井中下入钻头，启动钻塔上的动力部分，动力部分带动钻杆旋转，钻杆带动短节本体和钻头同步旋转，钻头钻削地层；
24.s2、在钻井过程中，向钻杆的内腔中通入钻井液，钻井液顺次穿过钻杆的内腔、短节本体的喷孔最后到达钻头处，所产生的返排液顺次经套筒的外表面、导流套的外表面最后流到地面上，同时轴向振动传感器、径向振动传感器、轴向应变传感器、径向应变传感器、转速传感器和弯矩传感器分别采集短节本体的轴向振动数据、径向振动数据、轴向变形数据、径向变形数据、转速和弯矩，并分别经信号线传递给各自对应的无线信号发射装置中，无线信号发射装置将采集的数据通过电磁波的方式发送至地面无线信号接收装置中，此时地面上的工人根据实时反馈回来的数据，即可实现钻具扭振风险的监测、井壁坍塌分析、气侵漏失风险的预警、卡钻风险的预警，并且建立钻井风险知识库与钻井优化参数样本；
25.s3、在步骤s2的钻井过程中，地面无线信号接收装置控制高压泵启动，高压泵将喷孔内的钻井液经抽液管抽出，抽出的钻井液顺次经抽液管、高压泵、排液管、环形盘体的内腔体、单向阀最后喷射到短节本体的外壁上，以达到对短节本体冷却的目的；
26.s4、当钻井结束后，工人将短节本体从井内取出，取出后，工人将各个楔形块从矩形槽内拔出，拔出后，将锁紧螺母从短节本体上旋下，旋下后，将套筒从短节本体上取下，此时所有的径向槽均暴露在外部，工人即可对各个径向槽内的传感器、电池或无线信号发射装置进行检修；当检修完毕后，工人先将套筒套在短节本体上，而后重新将锁紧螺母旋紧在短节本体上，最后插入楔形块，以将套筒固定于锁紧螺母与挡环之间。
27.本发明的有益效果：
28.本发明提供的一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，具有耐高温、极大的提高检修效率、使用寿命长、防传感器烧毁。
附图说明
29.图1是现有测量短节的结构示意图；
30.图2是图1的a-a剖视图；
31.图3是本发明中的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统的结构示意图；
32.图4为图3的主剖示意图；
33.图5为图4的b-b截面示意图；
34.图6为图4的c-c剖视图；
35.图7为环形盘体与单向阀的连接示意图；
36.图8为拆卸锁紧螺母的示意图。
37.图中：
38.1-短节本体，2-喷孔，3-环形槽，4-导热套，5-径向槽，6-轴向振动传感器，7-径向振动传感器，8-轴向应变传感器，9-径向应变传感器，10-转速传感器，11-弯矩传感器，12-电池，13-无线信号发射装置，14-环形盘体，15-导流套，16-环形空腔，17-单向阀，18-槽体，19-高压泵，20-抽液管，21-排液管，22-内螺纹，23-外螺纹i，24-外螺纹ii，25-锁紧螺母，26-矩形槽，27-楔形块，28-挡环，29-套筒，30-封盖，31-过线孔，32-端盖，33-沉孔。
具体实施方式
39.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.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。
43.如图3-7所示，一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，它包括短节本体1、设置于短节本体1内的喷孔2，所述喷孔2的内壁上开设有环形槽3，环形槽3内焊接有导热套4，导热套4为铜套，环形槽3的槽底处绕其圆周方向间隔开设有多个径向槽5，所述径向槽5均匀分别于短节本体1上，各个径向槽5内分别设置有固设于导热套4外壁上的轴向振动传感器6、径向振动传感器7、轴向应变传感器8、径向应变传感器9、转速传感器10和弯矩传感器11，每个径向槽5内还设置有电池12和无线信号发射装置13，电池12和无线信号发射装置13均固设于导热套4的外壁上，电池12与无线信号发射装置13连接，各个无线信号发射装置13分别与对应的传感器连接。
44.所述短节本体1的外壁上套设有焊接于其上的环形盘体14，环形盘体14设置于环形槽3的上方，环形盘体14的顶表面上焊接有套设于短节本体1外部的导流套15，导流套15与短节本体1之间形成有顶部带开口的环形空腔16，环形盘体14的顶表面上绕其圆周方向间隔的设置有多个单向阀17，单向阀17的一端口与环形盘体14的内腔连通，另一端口朝向短节本体1的外壁设置；所述短节本体1的外壁上且位于环形槽3的下方设置有外螺纹ii24，外螺纹ii24上螺纹连接有锁紧螺母25，锁紧螺母25的外壁与短节本体1之间开设有多个矩形槽26，矩形槽26绕短节本体1的圆周方向分布，每个矩形槽26内均嵌装有楔形块27，楔形块27与矩形槽26过盈配合，楔形块27的外端部的底表面上设置有位于锁紧螺母25外侧的斜面；所述短节本体1的外壁上且位于环形槽3的上方焊接有挡环28，挡环28的外径大于套筒29的外径，所述短节本体1上还套设有套筒29，在锁紧螺母25与外螺纹ii24螺纹连接力下，套筒29抵压于锁紧螺母25与挡环28之间。
45.所述喷孔2的内壁上设置有位于环形槽3上方的槽体18，槽体18内固设有高压泵19，高压泵19的抽液管20与喷孔2连通，高压泵19的排液管21贯穿短节本体1的外壁且与环形盘体14的内腔连通。所述喷孔2的上端部设置有内螺纹22，所述短节本体1的底端部的外柱面上设置有外螺纹i23。
46.所述槽体18的端口处经螺钉连接有封盖30，所述高压泵19的抽液管20贯穿封盖30且伸入于喷孔2内。所述短节本体1内沿其轴向开设有一个过线孔31，过线孔31的一端口与槽体18连通，另一端口与任意一个径向槽5连通，过线孔31内设置有电线，电线的一端与高
压泵19连接，另一端与该径向槽5内的电池12连接。
47.一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量方法，它包括以下步骤：
48.s1、将钻杆连接在喷孔2的顶端口处的内螺纹22上，将钻头连接在短节本体1的外螺纹i23上，利用钻塔向井中下入钻头，启动钻塔上的动力部分，动力部分带动钻杆旋转，钻杆带动短节本体1和钻头同步旋转，钻头钻削地层；
49.s2、在钻井过程中，向钻杆的内腔中通入钻井液，钻井液顺次穿过钻杆的内腔、短节本体1的喷孔2最后到达钻头处，所产生的返排液顺次经套筒29的外表面、导流套15的外表面最后流到地面上，同时轴向振动传感器6、径向振动传感器7、轴向应变传感器8、径向应变传感器9、转速传感器10和弯矩传感器11分别采集短节本体1的轴向振动数据、径向振动数据、轴向变形数据、径向变形数据、转速和弯矩，并分别经信号线传递给各自对应的无线信号发射装置13中，无线信号发射装置13将采集的数据通过电磁波的方式发送至地面无线信号接收装置中，此时地面上的工人根据实时反馈回来的数据，即可实现钻具扭振风险的监测、井壁坍塌分析、气侵漏失风险的预警、卡钻风险的预警，并且建立钻井风险知识库与钻井优化参数样本；在该步骤s2的钻井过程中，由于各个传感器、电池12和无线信号发射装置13均与导热套4接触，且导热套4始终与钻井液接触，因此各个传感器、电池12和无线信号发射装置13所产生的热量先传递给导热套4，再由导热套4传递给钻井液，从而实现了对各个传感器、电池12和无线信号发射装置13的冷却降温，从而极大的延长了该测量系统的使用寿命，具有耐高温的技术特点。
50.s3、在步骤s2的钻井过程中，地面无线信号接收装置控制高压泵19启动，高压泵19将喷孔2内的钻井液经抽液管20抽出，抽出的钻井液顺次经抽液管20、高压泵19、排液管21、环形盘体14的内腔体、单向阀17最后喷射到短节本体1的外壁上，以达到对短节本体1冷却的目的；从而避免了短节本体1因温度过高而烧毁，因此极大的延长了短节本体1的使用寿命，具有耐高温的技术特点。
51.s4、当钻井结束后，工人将短节本体1从井内取出，取出后，工人将各个楔形块27从矩形槽26内拔出，拔出后，将锁紧螺母25从短节本体1上旋下，旋下后，将套筒29从短节本体1上取下如图8所示，此时所有的径向槽5均暴露在外部，工人即可对各个径向槽5内的传感器、电池12或无线信号发射装置13进行检修；当检修完毕后，工人先将套筒29套在短节本体1上，而后重新将锁紧螺母25旋紧在短节本体1上，最后插入楔形块27，以将套筒29固定于锁紧螺母25与挡环28之间。因此，相比传统测量短节，需要一个接一个的拆卸掉端盖32，而本测量系统只需拆卸掉楔形块27、锁紧螺母25和套筒29，即可将所有的电池12、传感器和无线信号发射装置13暴露在外部，从而极大的缩短了检修时间，进而极大的提高了检修效率，同时还减轻了维修工人的工作强度。
52.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，包括短节本体(1)、设置于短节本体(1)内的喷孔(2)，其特征在于：所述喷孔(2)的内壁上开设有环形槽(3)，环形槽(3)内焊接有导热套(4)，环形槽(3)的槽底处绕其圆周方向间隔开设有多个径向槽(5)，各个径向槽(5)内分别设置有固设于导热套(4)外壁上的轴向振动传感器(6)、径向振动传感器(7)、轴向应变传感器(8)、径向应变传感器(9)、转速传感器(10)和弯矩传感器(11)，每个径向槽(5)内还设置有电池(12)和无线信号发射装置(13)，电池(12)与无线信号发射装置(13)连接，各个无线信号发射装置(13)分别与对应的传感器连接；所述短节本体(1)的外壁上套设有焊接于其上的环形盘体(14)，环形盘体(14)设置于环形槽(3)的上方，环形盘体(14)的顶表面上焊接有套设于短节本体(1)外部的导流套(15)，导流套(15)与短节本体(1)之间形成有顶部带开口的环形空腔(16)，环形盘体(14)的顶表面上绕其圆周方向间隔的设置有多个单向阀(17)，单向阀(17)的一端口与环形盘体(14)的内腔连通，另一端口朝向短节本体(1)的外壁设置；所述喷孔(2)的内壁上设置有位于环形槽(3)上方的槽体(18)，槽体(18)内固设有高压泵(19)，高压泵(19)的抽液管(20)与喷孔(2)连通，高压泵(19)的排液管(21)贯穿短节本体(1)的外壁且与环形盘体(14)的内腔连通。2.根据权利要求1所述的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于，所述喷孔(2)的上端部设置有内螺纹(22)，所述短节本体(1)的底端部的外柱面上设置有外螺纹i(23)。3.根据权利要求1所述的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于，所述电池(12)和无线信号发射装置(13)均固设于导热套(4)的外壁上。4.根据权利要求1所述的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于，所述短节本体(1)的外壁上且位于环形槽(3)的下方设置有外螺纹ii(24)，外螺纹ii(24)上螺纹连接有锁紧螺母(25)，锁紧螺母(25)的外壁与短节本体(1)之间开设有多个矩形槽(26)，矩形槽(26)绕短节本体(1)的圆周方向分布，每个矩形槽(26)内均嵌装有楔形块(27)，楔形块(27)与矩形槽(26)过盈配合，楔形块(27)的外端部的底表面上设置有位于锁紧螺母(25)外侧的斜面；所述短节本体(1)的外壁上且位于环形槽(3)的上方焊接有挡环(28)，所述短节本体(1)上还套设有套筒(29)，在锁紧螺母(25)与外螺纹ii(24)螺纹连接力下，套筒(29)抵压于锁紧螺母(25)与挡环(28)之间。5.根据权利要求4所述的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于，所述挡环(28)的外径大于所述套筒(29)的外径。6.根据权利要求1所述的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于，所述径向槽(5)均匀分别于短节本体(1)上。7.根据权利要求1所述的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于，所述导热套(4)为铜套。8.根据权利要求1所述的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于，所述槽体(18)的端口处经螺钉连接有封盖(30)，所述高压泵(19)的抽液管(20)贯穿封盖(30)且伸入于喷孔(2)内。9.根据权利要求1所述的高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于，所述短节本体(1)内沿其轴向开设有一个过线孔(31)，过线孔(31)的一端口与槽体(18)连通，另
一端口与任意一个径向槽(5)连通，过线孔(31)内设置有电线，电线的一端与高压泵(19)连接，另一端与该径向槽(5)内的电池(12)连接。10.一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量方法，采用权利要求1-9中任一项所述高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统，其特征在于：所述高稳定耐高温型测量钻井参数的测量方法包括以下步骤：s1、将钻杆连接在喷孔(2)的顶端口处的内螺纹(22)上，将钻头连接在短节本体(1)的外螺纹i(23)上，利用钻塔向井中下入钻头，启动钻塔上的动力部分，动力部分带动钻杆旋转，钻杆带动短节本体(1)和钻头同步旋转，钻头钻削地层；s2、在钻井过程中，向钻杆的内腔中通入钻井液，钻井液顺次穿过钻杆的内腔、短节本体(1)的喷孔(2)最后到达钻头处，所产生的返排液顺次经套筒(29)的外表面、导流套(15)的外表面最后流到地面上，同时轴向振动传感器(6)、径向振动传感器(7)、轴向应变传感器(8)、径向应变传感器(9)、转速传感器(10)和弯矩传感器(11)分别采集短节本体(1)的轴向振动数据、径向振动数据、轴向变形数据、径向变形数据、转速和弯矩，并分别经信号线传递给各自对应的无线信号发射装置(13)中，无线信号发射装置(13)将采集的数据通过电磁波的方式发送至地面无线信号接收装置中，此时地面上的工人根据实时反馈回来的数据，即可实现钻具扭振风险的监测、井壁坍塌分析、气侵漏失风险的预警、卡钻风险的预警，并且建立钻井风险知识库与钻井优化参数样本；s3、在步骤s2的钻井过程中，地面无线信号接收装置控制高压泵(19)启动，高压泵(19)将喷孔(2)内的钻井液经抽液管(20)抽出，抽出的钻井液顺次经抽液管(20)、高压泵(19)、排液管(21)、环形盘体(14)的内腔体、单向阀(17)最后喷射到短节本体(1)的外壁上，以达到对短节本体(1)冷却的目的；s4、当钻井结束后，工人将短节本体(1)从井内取出，取出后，工人将各个楔形块(27)从矩形槽(26)内拔出，拔出后，将锁紧螺母(25)从短节本体(1)上旋下，旋下后，将套筒(29)从短节本体(1)上取下，此时所有的径向槽(5)均暴露在外部，工人即可对各个径向槽(5)内的传感器、电池(12)或无线信号发射装置(13)进行检修；当检修完毕后，工人先将套筒(29)套在短节本体(1)上，而后重新将锁紧螺母(25)旋紧在短节本体(1)上，最后插入楔形块(27)，以将套筒(29)固定于锁紧螺母(25)与挡环(28)之间。

技术总结

本发明公开了一种高稳定耐高温型测量钻井参数的测量系统及测量方法，短节本体(1)的外壁上套设有焊接于其上的环形盘体(14)，环形盘体(14)的顶表面上焊接有套设于短节本体(1)外部的导流套(15)，环形盘体(14)的顶表面上绕其圆周方向间隔的设置有多个单向阀(17)，单向阀(17)的一端口与环形盘体(14)的内腔连通，另一端口朝向短节本体(1)的外壁设置；喷孔(2)的内壁上设置有位于环形槽(3)上方的槽体(18)，槽体(18)内固设有高压泵(19)，高压泵(19)的抽液管(20)与喷孔(2)连通。本发明的有益效果是：耐高温、极大的提高检修效率、使用寿命长、防传感器烧毁。感器烧毁。感器烧毁。