井下钻具切割深度测量装置、深度测量短节及测量方法与流程

1.本发明涉及油气井井下切割装置下放深度检测技术领域，具体来讲，涉及井下钻具切割深度测量装置、深度测量短节及测量方法。

背景技术：

2.井下管柱进行切割作业时，需要先对待切割位置的深度进行测量，随后向井中下放切割装置，控制切割装置的喷射口到达待切割位置，进行精确的切割，保证管柱中出现问题的管道被切割。
3.传统技术中对于切割装置下放深度的检测，是对下放吊绳的长度进行实时测量，该种方法的误差较大，由于科学技术的发展，出现了各种对于井下深度测量的传感器，由于管柱中存在泥浆以及其他的干扰物质，且井下深度很大，传感器在测量时可能存在干扰，因而导致井下深度的测量结果不可靠。
4.实际钻井作业中，井下管柱需要数个铁质的拼接管道组装在一起并深入井中支撑，并且拼接管道采用铁质的套管节箍进行连接，因此可采用一种新的技术方案利用拼接管道的壁厚与拼接管道连接处的壁厚不同对拼接管道的数量进行计数，从而得到切割装置下放深度。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种井下钻具切割深度测量装置、深度测量短节及测量方法，避免了现有技术中测量传感器易受到干扰导致测量结果误差大的问题，实现了井下钻具切割深度的高效和精确测量。
6.为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种井下钻具切割深度测量装置，包括第一测量单元、第二测量单元、吊绳、信号感应单元和控制单元，其中，第一测量单元包括测量短节和若干个套管节箍，套管节箍安装在井下管柱之间的连接处，测量短节包括至少一组磁性体、线圈和线圈骨架，磁性体和线圈骨架均设置在测量短节内，线圈缠绕在线圈骨架上，线圈和线圈骨架均位于磁性体产生的磁场中，线圈连接至信号感应单元，信号感应单元连接至控制单元，线圈能够在测量短节经过套管节箍时产生交流电信号并传输至信号感应单元和控制单元；第二测量单元设置在第一测量单元的上方，包括滚轮和计数器，吊绳绕过滚轮后下端与测量短节连接，吊绳在下放时能够带动滚轮同步滚动，计数器与控制单元连接，计数器能够测量吊绳下放时滚轮的转动圈数；控制单元能够接收线圈和计数器的电信号并计算测量短节的下放深度，控制测量短节的下放动作。
7.可选择地，所述测量短节可包括壳体、芯轴、固定件、线圈骨架、线圈和两组磁性体，芯轴穿设在壳体中并通过上下两端设置的固定件与壳体固定连接，线圈骨架套设在芯轴外并在轴向上位于上下两端的固定件之间，线圈缠绕在线圈骨架上，两组磁性体包括第一组磁性体和第二组磁性体，第一组磁性体套设在芯轴外并在轴向上位于芯轴的上端的固
定件和线圈骨架之间，第二组磁性体套设在芯轴外并在轴向上位于线圈骨架和芯轴的下端的固定件之间。
8.可选择地，所述第一组磁性体和第二组磁性体可分别包括若干个轴向并排设置的磁体，每一组磁性体中相邻的两个磁体之间设有缓冲垫，每个磁体与所述壳体之间设有套环。
9.可选择地，所述测量短节还可包括隔离块，隔离块套设在所述芯轴外并在轴向上位于第二组磁性体和所述芯轴的下端的固定件之间。
10.可选择地，所述测量短节还可包括接头，接头安装在所述壳体的上端，接头用于连接所述吊绳将所述测量短节固定在所述吊绳的下端。
11.可选择地，所述第二测量单元还可包括支架，所述滚轮和计数器安装在支架上，支架用于将所述滚轮和计数器的相对位置固定，使计数器能够准确测量滚轮的转动圈数。
12.可选择地，所述滚轮上可安装有摩擦垫，以增加所述吊绳与滚轮之间的摩擦力，使吊绳与滚轮保持同步运动。
13.本发明另一方面提供了一种深度测量短节，包括至少一组磁性体、线圈和线圈骨架，磁性体和线圈骨架均设置在测量短节内，线圈缠绕在线圈骨架上，线圈和线圈骨架均位于磁性体产生的磁场中，线圈能够在变化的磁场中产生交流电并被识别。
14.可选择地，所述测量短节可包括壳体、芯轴、固定件、线圈骨架、线圈和两组磁性体，芯轴穿设在壳体中并通过上下两端设置的固定件与壳体固定连接，线圈骨架套设在芯轴外并在轴向上位于上下两端的固定件之间，线圈缠绕在线圈骨架上，两组磁性体包括第一组磁性体和第二组磁性体，第一组磁性体套设在芯轴外并在轴向上位于芯轴的上端的固定件和线圈骨架之间，第二组磁性体套设在芯轴外并在轴向上位于线圈骨架和芯轴的下端的固定件之间。
15.可选择地，所述第一组磁性体和第二组磁性体可分别包括若干个轴向并排设置的磁体，每一组磁性体中相邻的两个磁体之间设有缓冲垫，每个磁体与所述壳体之间设有套环，以便进行磁体的装卸，减少磁体的磨损；所述第一组磁性体和第二组磁性体中的磁体数量可相同或不同。
16.可选择地，所述测量短节还可包括隔离块和接头，隔离块套设在所述芯轴外并在轴向上位于所述第二组磁性体和所述芯轴的下端的固定件之间；接头安装在所述壳体的上端，接头用于连接所述测量短节的上方的装置。
17.本发明再一方面提供了一种井下钻具切割深度测量方法，所述测量方法采用如上所述的井下钻具切割深度测量装置来进行测量，所述测量方法包括利用所述第一测量单元测量得到交流电信号出现的次数n1，并将n1通过所述信号感应单元传输至所述控制单元，所述控制单元根据单节管柱的长度l1、所述测量短节到喷射短节的喷射口的距离l2和n1，计算得到所述测量短节的第一段下放深度m1，m1＝n1×
l1+l2；
18.所述计数器将测量得到的所述滚轮的转动圈数n2传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述滚轮转动一圈时所述吊绳通过的长度l3和n2，计算得到所述测量短节的第二段下放深度m2，m2＝n2×
l3；
19.所述控制单元根据第一段下放深度m1和第二段下放深度m2，计算得到切割装置的总下放深度m，m＝m1+m2。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容：
21.本发明利用电磁感应原理进行切割装置下放深度的检测，由于拼接管道的壁厚与拼接管道连接处的壁厚不同，位于恒定磁场中的线圈在经过拼接管道连接处时，会产生交流电信号，电信号感应器对该交流电信号进行感应，最后地面控制终端记录下产生交流电信号的次数，从而可以得到切割装置的深度测量短节经过了多少个拼接管道，计算出拼接管道的总长度再加上深度测量短节到喷射短节的喷射口的距离，即喷射口下放的深度，从而控制喷射口到达合适的深度进行喷射高温烟火进行切割操作，本发明装置结构简单，操作方法便捷效率高，测量精度高。
附图说明
22.通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
23.图1示出了本发明示例性实施例的井下钻具切割深度测量装置示意图。
24.图2示出了本发明示例性实施例的井下钻具切割深度测量装置中的测量短节的结构示意图。
25.图3示出了本发明示例性实施例的井下钻具切割深度测量装置中的第二测量单元的结构示意图。
26.附图标记说明：
27.1-第一测量单元，11-测量短节，111-接头，112-固定件，113-壳体，114-线圈骨架，115-线圈，116-芯轴，117-第一组磁性体，1171-磁体，1172-缓冲垫，1173-套环，118-第二组磁性体，119-隔离块，12-套管节箍；
28.2-第二测量单元，21-滚轮，22-摩擦垫，23-计数器，24-支架；
29.3-吊绳，4-套管。
具体实施方式
30.在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的一种井下钻具切割深度测量装置、深度测量短节及测量方法。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
32.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.传统技术中对于切割装置下放深度的检测，是对下放吊绳的长度进行实时测量，该种方法的误差较大，由于科学技术的发展，出现了各种对于井下深度测量的传感器，由于管柱中存在泥浆以及其他的干扰物质，导致传感器在测量时可能存在干扰，因而井下深度的测量结果不可靠。
35.基于此，本发明提供了一种井下钻具切割深度测量装置，包括第一测量单元、第二测量单元、吊绳、信号感应单元和控制单元，其中，第一测量单元包括测量短节和若干个套管节箍，测量短节包括至少一组的磁性体、线圈和线圈骨架，磁性体和线圈骨架均设置在测量短节内，线圈缠绕在线圈骨架上，线圈和线圈骨架均位于磁性体产生的磁场中，线圈连接至信号感应单元，信号感应单元连接至控制单元；套管节箍安装在井下管柱之间的连接处，线圈能够在测量短节经过套管节箍时产生交流电信号并传输至信号感应单元和控制单元；第二测量单元设置在第一测量单元的上方，包括滚轮和计数器，吊绳绕过滚轮后下端与测量短节连接，吊绳在下放时能够带动滚轮同步滚动，计数器与控制单元连接，计数器能够测量吊绳下放时滚轮的转动圈数；控制单元能够接收线圈和计数器的电信号并计算测量短节的下放深度，控制测量短节的下放动作。
36.本发明利用电磁感应原理进行切割装置下放深度的检测，由于拼接管道的壁厚与拼接管道连接处的壁厚不同，位于恒定磁场中的线圈在经过拼接管道连接处时，会产生交流电信号，电信号感应器对该交流电信号进行感应，最后地面控制终端记录下产生交流电信号的次数，从而可以得到切割装置的深度测量短节经过了多少个拼接管道，计算出拼接管道的总长度再加上深度测量短节到喷射短节的喷射口的距离，即喷射口下放的深度，从而控制喷射口到达合适的深度进行喷射高温烟火进行切割操作，本发明装置结构简单，操作方法便捷效率高，测量精度高。
37.示例性实施例1
38.本示例性实施例提供了一种井下钻具切割深度测量装置。
39.图1示出了本发明示例性实施例的井下钻具切割深度测量装置示意图，图2示出了本发明示例性实施例的井下钻具切割深度测量装置中的测量短节的结构示意图，图3示出了本发明示例性实施例的井下钻具切割深度测量装置中的第二测量单元的结构示意图。
40.如图1至图3中所示，本示例性实施例所述的井下钻具切割深度测量装置可包括第一测量单元1、第二测量单元2和吊绳3、信号感应单元和控制单元(图中未示出)。其中，第一测量单元1为粗略测量单元，粗略测量单元可包括测量短节11和套管节箍12，第二测量单元2为精确测量单元，吊绳3可经过精确测量单元后下端与测量短节11的上端连接，测量短节11可在吊绳3的控制下被下放至套管4中，同时也可在吊绳3的控制下被上提出套管4之外，也就是说，测量短节11可在吊绳3的控制下在套管4中实现下放和上提的动作。
41.在本实施例中，测量短节11可包括接头111、固定件112、壳体113、线圈骨架114、线圈115、芯轴116、第一组磁性体117、第二组磁性体118和隔离块119。其中，壳体113为中空的筒状结构，接头111的下端通过螺纹穿设在壳体113的上端内，接头111用于与吊绳3连接，从而将所述井下钻具切割深度测量装置固定连接在吊绳3的下端，但本发明不限于此，接头111与壳体113之间还可为焊接、一体成型等其他固定连接方式。
42.可选择地，芯轴116可穿设在壳体113中，其轴线方向可与壳体113的轴线方向保持一致，芯轴116的上端可位于接头111的下端处；固定件112有2个，分别套设在芯轴116的上
下两端的外壁上，芯轴116上下两端的固定件112同时穿设在壳体113中，也就是说，2个固定件112在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，2个固定件112的外壁与壳体113的内壁相贴合，2个固定件112的内壁与芯轴116的外壁相贴合，芯轴116通过上下两端的固定件112与壳体113之间实现了固定连接，芯轴116可在壳体113中保持与壳体113的相对位置的固定，但本发明不限于此，固定件112的数量也可为1个、3个或更多，只要能够将芯轴116在壳体113中固定即可，固定件112与壳体113、芯轴116之间可为螺纹连接、胀接等不同类型的固定连接方式。
43.可选择地，芯轴116的外径小于壳体113的内径，芯轴116和壳体113之间可形成有环形的容置腔体，线圈骨架114安装在该容置腔体中，也就是说，线圈骨架114在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，同时，在轴向方向上线圈骨架114位于芯轴116的中部，但本发明不限于此，线圈骨架114也可位于芯轴116的轴线偏上或者偏下的位置，只要线圈骨架114安装在所述容置腔体中即可。
44.可选择地，线圈骨架114上缠绕有线圈115，线圈115同时也位于所述容置腔体中，也就是说，线圈115在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，线圈115的两端均可连接至信号感应单元，线圈115由导电材料制成，具体地，线圈115为金属材料，例如，铜丝、钢丝、铝丝等，但本发明不限于此，线圈115也可为非金属材料，如石墨等，只要可实现导电的功能即可。
45.在本实施例中，测量短节11中可包括2组磁性体：第一组磁性体117和第二组磁性体118，第一组磁性体117和第二组磁性体118分别位于所述容置腔体中且在轴向方向上位于线圈骨架114的上下两侧，从而将线圈骨架114和线圈115置于磁性体产生的磁场中，但本发明不限于此，测量短节11中也可包括1组、3组或更多组磁性体，只要测量短节11中所包含的磁性体可为测量短节11提供有效的磁场即可。
46.可选择地，第一组磁性体117位于所述容置腔体中，具体地，第一组磁性体117在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，在轴向方向上位于芯轴116上端的固定件112和线圈骨架114之间，第一组磁性体117由6块磁体1171在轴向方向上叠加组成，6块磁体1171中的每一块均为环形结构，套设在芯轴116之外，具体地，6块磁体1171中的每一块均由磁钢制成，但本发明不限于此，第一组磁性体117中磁体1171的数量也可为除6之外的其他正整数，磁体1171的材料也可为除磁钢之外的其他磁性材料，如磁铁。
47.可选择地，第一组磁性体117中还包括有6块缓冲垫1172，6块缓冲垫1172中的每一块都位于相邻的两个磁体1171之间，缓冲垫1172可将相邻的两个磁体1171隔开，以免磁体1171之间相互碰撞受损，方便磁体1171的拆装更换，但本发明不限于此，第一组磁性体117中的缓冲垫1172的数量也可为除6之外的其他正整数，只要与第一组磁性体117中磁体1171的数量相匹配，即相邻的两个磁体1171之间都设有缓冲垫1172即可。
48.可选择地，第一组磁性体117中还包括6个套环1173，6个套环1173中的每一个都套设在6块磁体1171之外，在磁体1171上安装套环1173可方便磁体1171的拆装更换，且可减少磁体1171的磨损，但本发明不限于此，第一组磁性体117中的套环1173的数量也可为除6之外的其他正整数，只要与第一组磁性体117中磁体1171的数量相匹配，即每个磁体1171上都设有套环1173即可。
49.在本实施例中，第二组磁性体118位于所述容置腔体中，具体地，第二组磁性体118
在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，在轴向方向上位于芯轴116下端的固定件112和线圈骨架114之间，第二组磁性体118由6块磁体在轴向方向上叠加组成，6块磁体中的每一块均为环形结构，套设在芯轴116之外，具体地，6块磁体中的每一块均由磁钢制成，但本发明不限于此，第二组磁性体118中磁体的数量也可为除6之外的其他正整数，磁体的材料也可为除磁钢之外的其他磁性材料，如磁铁。
50.第二组磁性体118中还可包括有6块缓冲垫，6块缓冲垫中的每一块都位于相邻的两个磁体之间，缓冲垫可将相邻的两个磁体隔开，以免磁体之间相互碰撞受损，方便磁体的拆装更换，但本发明不限于此，第二组磁性体118中的缓冲垫的数量也可为除6之外的其他正整数，只要与第二组磁性体118中磁体的数量相匹配，即相邻的两个磁体之间都设有缓冲垫即可。
51.第二组磁性体118中还可包括6个套环，6个套环中的每一个都套设在6块磁体之外，在磁体上安装套环可方便磁体的拆装更换，且可减少磁体的磨损，但本发明不限于此，第二组磁性体118中的套环的数量也可为除6之外的其他正整数，只要与第二组磁性体118中磁体的数量相匹配，即每个磁体上都设有套环即可。
52.在本实施例中，隔离块119安装在所述容置腔体中，具体地，隔离块119在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，在轴向方向上位于芯轴116下端的固定件112和第二组磁性体118之间，隔离块119可用于将磁性体产生的磁场范围限制在其上方，从而避免测量短节11下方安装的驱动短节受到磁场干扰，以提升深度测量的精确度，隔离块119由非导磁材料制成，具体地，为铜、铝及其合金材料，但本发明不限于此，隔离块119也可由硅、碳等其他非金属材料制成，只要能够实现将磁性体产生的磁场范围限制在其上方即可。
53.在本实施例中，套管节箍12可被安装在套管4之外，套设在套管4的外壁上，同时在轴向方向上位于相邻的两个套管之间，将相邻的两个套管进行连接，套管节箍12的材料为导磁材料，如铁或钢等，但本发明不限于此，套管节箍12的材料也可为钴、镍等其他可导磁材料。
54.由于套管节箍12呈环状结构，且具有一定的壁厚，因此套管节箍12将相邻的两个套管进行连接时，在其连接处的壁厚为套管节箍的壁厚+套管4的壁厚，也就是说，相邻的两个套管的连接处的壁厚大于套管4的壁厚，当测量短节11在吊绳3的带动下在套管4中上下移动并经过相邻两个套管的连接处，也就是套管节箍12时，由于壁厚的变化，可导致测量短节11中的磁性体产生的磁场发生变化，位于磁场中的线圈115因为磁场的变化产生电磁效应，可在线圈115上产生交流电，该交流电可被信号感应单元识别并传输至控制单元。
55.在本实施例中，第二测量单元2安装在井口的地面上，也即第一测量单元1的上方，第二测量单元2包括滚轮21、摩擦垫22、计数器23和支架24，其中，滚轮21通过连接轴安装在支架24上，滚轮21可绕连接轴转动，吊绳3绕过滚轮21将测量短节11下放至井下的套管4中。
56.可选择地，滚轮21上与吊绳3之间的接触面上安装有摩擦垫22，摩擦垫22由橡胶材料制成，摩擦垫22可增大吊绳3与滚轮21之间的摩擦力，使吊绳3与滚轮21保持同步的运动，避免吊绳3与滚轮21之间发生打滑，但本发明不限于此，摩擦垫22的材料也可为铸铁等其他表面摩擦系数大的材料，只要能够保证吊绳3与滚轮21保持同步运动，避免打滑即可。
57.可选择地，计数器23安装在支架24上并位于滚轮21的一侧，计数器23能够测量滚轮21的滚动圈数，计数器23连接至控制单元，可将测量的滚轮21的滚动圈数传输至控制单
元中，但本发明不限于此，计数器23的设置位置也可位于支架24的其他位置，只要能够实现测量滚轮21的滚动圈数的功能即可。
58.下文对本示例性实施例所述的井下钻具切割深度测量装置的测量过程进行详细描述：
59.将吊绳3的一端连接至带有喷射短节的测量短节11，吊绳3绕过滚轮21后将测量短节11和喷射短节共同下放至井筒的套管4中，随着测量短节11在套管4中不断下降，在经过相邻两个套管的连接处，也就是套管节箍12时，由于壁厚的变化，可导致测量短节11中的磁性体产生的磁场发生变化，位于磁场中的线圈115因为磁场的变化产生电磁效应，可在线圈115上产生交流电，该交流电可被信号感应单元识别并传输至控制单元，控制单元通过交流电出现的次数、单根套管的长度以及测量短节到喷射短节的喷射口的距离可计算出切割装置的第一段下放深度。
60.当测量短节11和喷射短节被下放至需要进行切割作业的那一段套管后，计数器23在最后一次交流电信号出现时开始对滚轮21的滚动圈数开始测量，在切割装置到达需要进行切割作业的位置后，控制单元控制吊绳3停止下放操作，同时计数器23将滚轮21的滚动圈数传输至控制单元，控制单元可根据滚轮21的滚动圈数和滚轮21转动一圈时吊绳3所通过的长度计算得到切割装置的第二段下放深度。最后切割装置的总下放深度可通过第一段下放深度和第二段下放深度计算得出。
61.示例性实施例2
62.本示例性实施例提供了一种深度测量短节。
63.如图2中所示，本示例性实施例所述的深度测量短节可包括接头111、固定件112、壳体113、线圈骨架114、线圈115、芯轴116、第一组磁性体117、第二组磁性体118和隔离块119。其中，壳体113为中空的筒状结构，接头111的下端通过螺纹穿设在壳体113的上端内，接头111用于与吊绳连接，从而将所述井下钻具切割深度测量装置固定连接在吊绳的下端，但本发明不限于此，接头111与壳体113之间还可为焊接、一体成型等其他固定连接方式。
64.可选择地，芯轴116可穿设在壳体113中，其轴线方向可与壳体113的轴线方向保持一致，芯轴116的上端可位于接头111的下端处；固定件112有2个，分别套设在芯轴116的上下两端的外壁上，芯轴116上下两端的固定件112同时穿设在壳体113中，也就是说，2个固定件112在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，2个固定件112的外壁与壳体113的内壁相贴合，2个固定件112的内壁与芯轴116的外壁相贴合，芯轴116通过上下两端的固定件112与壳体113之间实现了固定连接，芯轴116可在壳体113中保持与壳体113的相对位置的固定，但本发明不限于此，固定件112的数量也可为1个、3个或更多，只要能够将芯轴116在壳体113中固定即可，固定件112与壳体113、芯轴116之间可为螺纹连接、胀接等不同类型的固定连接方式。
65.可选择地，芯轴116的外径小于壳体113的内径，芯轴116和壳体113之间可形成有环形的容置腔体，线圈骨架114安装在该容置腔体中，也就是说，线圈骨架114在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，同时，在轴向方向上线圈骨架114位于芯轴116的中部，但本发明不限于此，线圈骨架114也可位于芯轴116的轴线偏上或者偏下的位置，只要线圈骨架114安装在所述容置腔体中即可。
66.可选择地，线圈骨架114上缠绕有线圈115，线圈115同时也位于所述容置腔体中，
也就是说，线圈115在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，线圈115的两端均可连接至信号感应单元，线圈115由导电材料制成，具体地，线圈115为金属材料，例如，铜丝、钢丝、铝丝等，但本发明不限于此，线圈115也可为非金属材料，如石墨等，只要可实现导电的功能即可。
67.在本实施例中，测量短节11中可包括2组磁性体：第一组磁性体117和第二组磁性体118，第一组磁性体117和第二组磁性体118分别位于所述容置腔体中且在轴向方向上位于线圈骨架114的上下两侧，从而将线圈骨架114和线圈115置于磁性体产生的磁场中，但本发明不限于此，测量短节11中也可包括1组、3组或更多组磁性体，只要测量短节11中所包含的磁性体可为测量短节11提供有效的磁场即可。
68.可选择地，第一组磁性体117位于所述容置腔体中，具体地，第一组磁性体117在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，在轴向方向上位于芯轴116上端的固定件112和线圈骨架114之间，第一组磁性体117由6块磁体1171在轴向方向上叠加组成，6块磁体1171中的每一块均为环形结构，套设在芯轴116之外，具体地，6块磁体1171中的每一块均由磁钢制成，但本发明不限于此，第一组磁性体117中磁体1171的数量也可为除6之外的其他正整数，磁体1171的材料也可为除磁钢之外的其他磁性材料，如磁铁。
69.可选择地，第一组磁性体117中还包括有6块缓冲垫1172，6块缓冲垫1172中的每一块都位于相邻的两个磁体1171之间，缓冲垫1172可将相邻的两个磁体1171隔开，以免磁体1171之间相互碰撞受损，方便磁体1171的拆装更换，但本发明不限于此，第一组磁性体117中的缓冲垫1172的数量也可为除6之外的其他正整数，只要与第一组磁性体117中磁体1171的数量相匹配，即相邻的两个磁体1171之间都设有缓冲垫1172即可。
70.可选择地，第一组磁性体117中还包括6个套环1173，6个套环1173中的每一个都套设在6块磁体1171之外，在磁体1171上安装套环1173可方便磁体1171的拆装更换，且可减少磁体1171的磨损，但本发明不限于此，第一组磁性体117中的套环1173的数量也可为除6之外的其他正整数，只要与第一组磁性体117中磁体1171的数量相匹配，即每个磁体1171上都设有套环1173即可。
71.在本实施例中，第二组磁性体118位于所述容置腔体中，具体地，第二组磁性体118在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，在轴向方向上位于芯轴116下端的固定件112和线圈骨架114之间，第二组磁性体118由6块磁体在轴向方向上叠加组成，6块磁体中的每一块均为环形结构，套设在芯轴116之外，具体地，6块磁体中的每一块均由磁钢制成，但本发明不限于此，第二组磁性体118中磁体的数量也可为除6之外的其他正整数，磁体的材料也可为除磁钢之外的其他磁性材料，如磁铁。
72.可选择地，第二组磁性体118中还包括有6块缓冲垫，6块缓冲垫中的每一块都位于相邻的两个磁体之间，缓冲垫可将相邻的两个磁体隔开，以免磁体之间相互碰撞受损，方便磁体的拆装更换，但本发明不限于此，第二组磁性体118中的缓冲垫的数量也可为除6之外的其他正整数，只要与第二组磁性体118中磁体的数量相匹配，即相邻的两个磁体之间都设有缓冲垫即可。
73.可选择地，第二组磁性体118中还包括6个套环，6个套环中的每一个都套设在6块磁体之外，在磁体上安装套环可方便磁体的拆装更换，且可减少磁体的磨损，但本发明不限于此，第二组磁性体118中的套环的数量也可为除6之外的其他正整数，只要与第二组磁性
体118中磁体的数量相匹配，即每个磁体上都设有套环即可。
74.在本实施例中，隔离块119安装在所述容置腔体中，具体地，隔离块119在径向方向上位于壳体113和芯轴116之间，在轴向方向上位于芯轴116下端的固定件112和第二组磁性体118之间，隔离块119可用于将磁性体产生的磁场范围限制在其上方，从而避免测量短节11下方安装的驱动短节受到磁场干扰，以提升深度测量的精确度，隔离块119由非导磁材料制成，具体地，为铜、铝及其合金材料，但本发明不限于此，隔离块119也可由硅、碳等其他非金属材料制成，只要能够实现将磁性体产生的磁场范围限制在其上方即可。
75.示例性实施例3
76.本示例性实施例提供了一种井下钻具切割深度测量方法。
77.本示例性实施例所述的井下钻具切割深度测量方法应用了如示例性实施例1中所述的井下钻具切割深度测量装置。
78.本示例性实施例所述的井下钻具切割深度测量方法包括：
79.如图1至图3中所示，将吊绳3的一端连接至带有喷射短节的测量短节11，吊绳3绕过滚轮21后将测量短节11和喷射短节共同下放至井筒的套管4中，随着测量短节11在套管4中不断下降，在经过相邻两个套管的连接处，也就是套管节箍12时，由于壁厚的变化，可导致测量短节11中的磁性体产生的磁场发生变化，位于磁场中的线圈115因为磁场的变化产生电磁效应，可在线圈115上产生交流电，该交流电可被信号感应单元识别并传输至控制单元，控制单元通过交流电出现的次数n1、单根套管的长度l1以及测量短节到喷射短节的喷射口的距离l2可计算出切割装置的第一段下放深度m1，m1＝n1×
l1+l2。
80.当测量短节11和喷射短节被下放至需要进行切割作业的那一段套管后，计数器23在最后一次交流电信号出现时开始对滚轮21的滚动圈数开始测量，在切割装置到达需要进行切割作业的位置后，控制单元控制吊绳3停止下放操作，同时计数器23将滚轮21的滚动圈数传输至控制单元，控制单元可根据滚轮21的滚动圈数n2和滚轮21转动一圈时吊绳3所通过的长度l3计算得到切割装置的第二段下放深度m2，m2＝n2×
l3。
81.控制单元进一步可通过第一段下放深度和第二段下放深度计算得到切割装置的总下放深度m，m＝m1+m2。
82.综上所述，本发明利用电磁感应原理进行切割装置下放深度的检测，由于拼接管道的壁厚与拼接管道连接处的壁厚不同，位于恒定磁场中的线圈在经过拼接管道连接处时，会产生交流电信号，电信号感应器对该交流电信号进行感应，最后地面控制终端记录下产生交流电信号的次数，从而可以得到切割装置的深度测量短节经过了多少个拼接管道，计算出拼接管道的总长度再加上深度测量短节到喷射短节的喷射口的距离，即喷射口下放的深度，从而控制喷射口到达合适的深度进行喷射高温烟火进行切割操作，本发明装置结构简单，操作方法便捷效率高，测量精度高。
83.尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

技术特征：

1.一种井下钻具切割深度测量装置，其特征在于，所述测量装置包括第一测量单元、第二测量单元、吊绳、信号感应单元和控制单元，其中，第一测量单元包括测量短节和若干个套管节箍，套管节箍安装在井下管柱之间的连接处，测量短节包括至少一组磁性体、线圈和线圈骨架，磁性体和线圈骨架均设置在测量短节内，线圈缠绕在线圈骨架上，线圈和线圈骨架均位于磁性体产生的磁场中，线圈连接至信号感应单元，信号感应单元连接至控制单元，线圈能够在测量短节经过套管节箍时产生交流电信号并传输至信号感应单元和控制单元；第二测量单元设置在第一测量单元的上方，包括滚轮和计数器，吊绳绕过滚轮后下端与测量短节连接，吊绳在下放时能够带动滚轮同步滚动，计数器与控制单元连接，计数器能够测量吊绳下放时滚轮的转动圈数；控制单元能够接收线圈和计数器的电信号并计算测量短节的下放深度，控制测量短节的下放动作。2.根据权利要求1所述的井下钻具切割深度测量装置，其特征在于，所述测量短节包括壳体、芯轴、固定件、线圈骨架、线圈和两组磁性体，芯轴穿设在壳体中并通过上下两端设置的固定件与壳体固定连接，线圈骨架套设在芯轴外并在轴向上位于上下两端的固定件之间，线圈缠绕在线圈骨架上，两组磁性体包括第一组磁性体和第二组磁性体，第一组磁性体套设在芯轴外并在轴向上位于芯轴的上端的固定件和线圈骨架之间，第二组磁性体套设在芯轴外并在轴向上位于线圈骨架和芯轴的下端的固定件之间。3.根据权利要求2所述的井下钻具切割深度测量装置，其特征在于，所述第一组磁性体和第二组磁性体分别包括若干个轴向并排设置的磁体，每一组磁性体中相邻的两个磁体之间设有缓冲垫，每个磁体与所述壳体之间设有套环。4.根据权利要求2所述的井下钻具切割深度测量装置，其特征在于，所述测量短节还包括隔离块，隔离块套设在所述芯轴外并在轴向上位于第二组磁性体和所述芯轴的下端的固定件之间。5.根据权利要求2所述的井下钻具切割深度测量装置，其特征在于，所述测量短节还包括接头，接头安装在所述壳体的上端，接头用于连接所述吊绳将所述测量短节固定在所述吊绳的下端。6.根据权利要求1所述的井下钻具切割深度测量装置，其特征在于，所述第二测量单元还包括支架，所述滚轮和计数器安装在支架上，支架用于将所述滚轮和计数器的相对位置固定，使计数器能够准确测量滚轮的转动圈数。7.根据权利要求1所述的井下钻具切割深度测量装置，其特征在于，所述滚轮上安装有摩擦垫，以增加所述吊绳与滚轮之间的摩擦力，使吊绳与滚轮保持同步运动。8.一种深度测量短节，其特征在于，所述测量短节包括至少一组磁性体、线圈和线圈骨架，磁性体和线圈骨架均设置在测量短节内，线圈缠绕在线圈骨架上，线圈和线圈骨架均位于磁性体产生的磁场中，线圈能够在变化的磁场中产生交流电并被识别。9.根据权利要求8所述的深度测量短节，其特征在于，所述测量短节包括壳体、芯轴、固定件、线圈骨架、线圈和两组磁性体，芯轴穿设在壳体中并通过上下两端设置的固定件与壳体固定连接，线圈骨架套设在芯轴外并在轴向上位于上下两端的固定件之间，线圈缠绕在线圈骨架上，两组磁性体包括第一组磁性体和第二组磁性体，第一组磁性体套设在芯轴外
并在轴向上位于芯轴的上端的固定件和线圈骨架之间，第二组磁性体套设在芯轴外并在轴向上位于线圈骨架和芯轴的下端的固定件之间。10.根据权利要求9所述的深度测量短节，其特征在于，所述第一组磁性体和第二组磁性体分别包括若干个轴向并排设置的磁体，每一组磁性体中相邻的两个磁体之间设有缓冲垫，每个磁体与所述壳体之间设有套环，以便进行磁体的装卸，减少磁体的磨损；所述第一组磁性体和第二组磁性体中的磁体数量可相同或不同。11.根据权利要求9所述的深度测量短节，其特征在于，所述测量短节还包括隔离块和接头，隔离块套设在所述芯轴外并在轴向上位于所述第二组磁性体和所述芯轴的下端的固定件之间；接头安装在所述壳体的上端，接头用于连接所述测量短节的上方的装置。12.一种井下钻具切割深度测量方法，其特征在于，所述测量方法采用如权利要求1至7中任一项所述的井下钻具切割深度测量装置来进行测量，所述测量方法包括利用所述第一测量单元测量得到交流电信号出现的次数n1，并将n1通过所述信号感应单元传输至所述控制单元，所述控制单元根据单节管柱的长度l1、所述测量短节到喷射短节的喷射口的距离l2和n1，计算得到所述测量短节的第一段下放深度m1，m1＝n1×
l1+l2；所述计数器将测量得到的所述滚轮的转动圈数n2传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述滚轮转动一圈时所述吊绳通过的长度l3和n2，计算得到所述测量短节的第二段下放深度m2，m2＝n2×
l3；所述控制单元根据第一段下放深度m1和第二段下放深度m2，计算得到切割装置的总下放深度m，m＝m1+m2。

技术总结

本发明提供了一种井下钻具切割深度测量装置、深度测量短节及测量方法，其中测量装置包括第一、第二测量单元、吊绳、信号感应单元和控制单元，第一测量单元包括测量短节和若干个套管节箍，套管节箍安装在井下管柱之间的连接处，测量短节包括磁性体、线圈和线圈骨架，线圈和线圈骨架均位于磁性体产生的磁场中，线圈连接至信号感应单元和控制单元，线圈可产生交流电信号并传输至信号感应单元和控制单元；第二测量单元包括滚轮和计数器，吊绳绕过滚轮后下端与测量短节连接，下放时能够带动滚轮同步滚动，计数器可测量吊绳下放时滚轮的转动圈数；控制单元可计算测量短节的下放深度，控制测量短节的下放动作。本发明结构简单，操作效率高，测量精度高。测量精度高。测量精度高。