专利名称：适用于分支井的测井仪器导向短节的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于分支井的测井仪器导向短节，属于石油测井勘探开发领域，主要用于分支井测井作业时对测井仪器串进行导向，让仪器串顺利进入分支井眼。
背景技术：
分支井技术是石油勘探开发领域采用的一种新型钻井工艺，即在已钻成井筒的侧壁再开启一个引向窗口，然后钻具通过该窗口钻破岩石直至目标地层。为了 了解已钻成分支井眼的井下情况，根据钻井设计，在一定的井深位置需要对井下情况进行测试，现有技术条件下主要采用随钻测井或MWD技术进行测井作业，但这两种测井技术相对于常规电缆测井技术而言测井项目较少，采集的资料不能满足地质工程师进行数据分析的需求，为此相关方仍希望测井作业方尽量采用电缆测井方式来对分支井眼进行地质测井。在现有技术条件下采用电缆测井工艺时存在测井仪器不易进入分支井眼的难题，为解决该技术难题，已有国内公司研制出适用于普通电缆测井仪器的可控微弯、可旋转的导向装置，该导向装置为上、中、下三接头方式，使用时将上、下接头对应插入中间接头的上、下端连接孔，再将导线引到上接头内。工作时该短节与仪器连在一起，当短节在井内受压时，上下接头向中间接头靠拢，并使上下接头滑动端进入到中间接头轴向顶端，短节长度最短，柔性消失；短节受拉时，滑动端离开中心接头轴向顶端，短节长度最长，呈自由柔性状态。该型导向装置通过对短节柔性部分弯曲度的调节，增加了仪器串的通过性，提高了仪器串进入分支井眼的几率。还有如中国专利号“200620130791.0”公开的一种分支井重入导向器。但现有的导向装置中，导向短节是纯机械式，不能对导向短节弯曲角度和旋转方位进行适时控制和调整，不能对工具在井下的状态进行适时监测和控制，将仪器串导入分支井眼的成功率较低。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有分支井导向装置存在的上述问题，提供一种适用于分支井的测井仪器导向短节，本实新型连接在测井仪器串的底部，具有微弯和旋转功能，可对导向短节弯曲角度和旋转方位进行适时控制和调整，让短节尾部的引向头对准井壁的开窗口，提高了将仪器串导入分支井眼的成功率。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:—种适用于分支井的测井仪器导向短节，包括微弯电机安装短节和旋转电机安装短节，其特征在于:还包括用于控制调整弯曲角度和旋转方位的控制机构；所述控制机构包括电位器、微弯位移放大器、旋转角度放大器、接收处理电位器发送信号的控制器和与控制器配合的地面监测控制设备；所述控制器设置在微弯电机安装短节上端，所述电位器包括微弯角测量电位器和旋转角测量电位器，所述微弯角测量电位器设置在微弯电机安装短节下端，微弯位移放大器设置在微弯电机的传动轴上且与微弯角测量电位器连接；所述旋转角测量电位器设置在旋转电机安装短节上，旋转角度放大器设置在旋转电机的传动轴上且与旋转角测量电位器连接。所述控制器设置通过控制器支座设置在控制器固定轴套上，控制器固定轴套设置在微弯电机安装短节上端。所述微弯角测量电位器的上端线圈部分的外壳设置在微弯电机安装短节下端面的电位器安装孔内，下端通过螺杆与微弯位移放大器连接。所述微弯电机安装短节下端固定对称设置有两根导向杆，两根导向杆分别与微弯位移放大器连接。所述旋转角测量电位器的上端的线圈部分的外壳设置在旋转电机安装短节下端面的电位器安装孔内，下端通过螺杆与旋转角度放大器连接。采用本实用新型的优点在于:一、本实用新型中，所述控制器设置在微弯电机安装短节上端，所述电位器包括微弯角测量电位器和旋转角测量电位器，所述微弯角测量电位器设置在微弯电机安装短节下端，微弯位移放大器设置在微弯电机的传动轴上且与微弯角测量电位器连接；所述旋转角测量电位器设置在旋转电机安装短节上，旋转角度放大器设置在旋转电机的传动轴上且与旋转角测量电位器连接，通过此结构，导向短节具有微弯和旋转功能，通过控制机构可对导向短节弯曲角度和旋转方位进行适时控制和调整，让短节尾部的引向头对准井壁的开窗口，提高了将仪器串导入分支井眼的成功率。二、本实用新型中，所述控制器设置通过控制器支座设置在控制器固定轴套上，控制器固定轴套设置在微弯电机安装短节上端，采用此结构，使控制器设置可靠，从而提高控制的准确性。三、本实用新型中，所述微弯角测量电位器的上端线圈部分的外壳设置在微弯电机安装短节下端面的电位器安装孔内，下端通过螺杆与微弯位移放大器连接，采用此结构不仅便于保护微弯角测量电位器，并且能够直接得到微弯位移放大器的信号，从而提高控制的精确性。四、本实用新型中，所述微弯电机安装短节下端固定对称设置有两根导向杆，两根导向杆分别与微弯位移放大器连接，采用此结构，消除了微弯位移放大器13转动的可能性，提高可靠性。五、本实用新型中，所述旋转角测量电位器的上端的线圈部分的外壳设置在旋转电机安装短节下端面的电位器安装孔内，下端通过螺杆与旋转角度放大器连接，采用此结构不仅便于保护旋转角测量电位器，并且能够直接得到旋转角度放大器的信号，从而提高控制的精确性。
图1为本实用新型结构示意图图中标记为:1、上护帽，2、航空插头，3、上螺纹套，4、上接头，5、控制器固定轴套，6、控制器，7、控制器支座，8、上部外壳，9、微弯电机安装短节，10、微弯电机及减速箱，11、电位器，12、导向杆，13、微弯位移放大器,14、微弯电机安装盘,15、微弯电机传动轴，16、微弯电机联轴器，17、微弯推杆，18、微弯驱动盘，19、微弯节外壳，20、旋转电机及减速箱，21、旋转电机安装短节，22、旋转电机安装盘，23、旋转电机联轴器，24、旋转电机传动轴，25、旋转角度放大器，26、密封盘，27、旋转节外壳，28、微弯支撑盘，29、旋转轴套，30、T形连接套，31、连接块，32、旋转节下接头，33、轴承，34、上微弯轴，35、波纹管，36、柔性短节外壳，37、连接弹簧，38、下微弯轴，39、柔性短节下接头，40、引向器。
具体实施方式
实施例1一种适用于分支井的测井仪器导向短节，包括微弯电机安装短节9和旋转电机安装短节21，还包括用于控制调整弯曲角度和旋转方位的控制机构；所述控制机构包括电位器、微弯位移放大器13、旋转角度放大器25、接收处理电位器发送信号的控制器6和与控制器6配合的地面监测控制设备；所述控制器6设置在微弯电机安装短节9上端，所述电位器包括微弯角测量电位器和旋转角测量电位器，所述微弯角测量电位器设置在微弯电机安装短节9下端，微弯位移放大器13设置在微弯电机的传动轴上且与微弯角测量电位器连接；所述旋转角测量电位器设置在旋转电机安装短节21上，旋转角度放大器25设置在旋转电机的传动轴上且与旋转角测量电位器连接。本实用新型中，所述控制器6设置通过控制器支座7设置在控制器固定轴套5上，控制器固定轴套5设置在微弯电机安装短节9上端。本实用新型中，所述微弯角测量电位器的上端线圈部分的外壳设置在微弯电机安装短节9下端面的电位器安装孔内，下端通过螺杆与微弯位移放大器13连接。本实用新型中，所述微弯电机安装短节9下端固定对称设置有两根导向杆12，两根导向杆12分别与微弯位移放大器13连接。本实用新型中，所述旋转角测量电位器的上端的线圈部分的外壳设置在旋转电机安装短节21下端面的电位器安装孔内，下端通过螺杆与旋转角度放大器25连接。实施例2本实施例主要是对适用于分支井的测井仪器导向短节进行详细描述。如图所示，导向短节包括上护帽1、航空插头2、上螺纹套3、上接头4、控制器固定轴套5、控制器6、控制器支座7、上部外壳8、微弯电机安装短节9、微弯电机及减速箱10、电位器11、导向杆12、微弯位移放大器13、微弯电机安装盘14、微弯电机传动轴15、微弯电机联轴器16、微弯推杆17、微弯驱动盘18、微弯节外壳19、旋转电机及减速箱20、旋转电机安装短节21、旋转电机安装盘22、旋转电机联轴器23、旋转电机传动轴24、旋转角度放大器25、密封盘26、旋转节外壳27、微弯支撑盘28、旋转轴套29、T形连接套30、连接块31、旋转节下接头32、轴承33、上微弯轴34、波纹管35、柔性短节外壳36、连接弹簧37、下微弯轴38、柔性短节下接头39、引向器40。上护帽I外形为圆柱形，上端加工有U形提柄，下部为螺纹盲孔，螺纹尺寸与上螺纹套3匹配。航空插头2为标准件，与测井仪器的航空插头匹配。上螺纹套3为对开两半式，卡在上接头4的小直径段外圆后在用螺钉固连即可，合拢后的螺纹套外形为圆柱形，其螺纹尺寸与上护帽I及测井仪的下接口匹配。上接头4外形为圆柱形，加工有轴向通孔，接头从上到下依次为上密封面、上螺纹套安装位、下连接螺纹，下密封面；上密封面的尺寸与测井仪器下接口的密封面匹配，上螺纹安装位用来安装上螺纹套3 ;下连接螺纹用于上接头4与上部外壳8的连接，下密封面的尺寸与上部外壳8的上密封面匹配；上接头4的通孔的上部用于安装航空插头2，通孔其余部分是电气连接线的通道。控制器固定轴套5由圆筒沿轴向剖切而成，通过螺钉安装在微弯电机安装短节9上，控制器固定轴套5上加工有径向通孔，该孔用于安装控制器支座7。控制器6是专门研制的，是导向短节的控制和信号采集、处理单元，通过螺钉安装在控制器支座7上。控制器支座7的外形为扇形，由中空圆柱体切割而成，轴向切割形成的两个断面上均加工有控制器安装螺孔，外表面沿径向加工了用于与控制器固定轴套5连接的螺纹通孔。上部外壳8的外形为圆柱形，有轴向通孔，上端的螺纹、密封面分别与上接头4的下螺纹、下密封面匹配；下端的螺纹、密封面分别与微弯电机安装短节9的上螺纹、上密封面匹配。微弯电机安装短节9外形为圆柱形，有轴向通孔，从上到下依次为控制器固定轴套5的安装凸沿、上密封面，上连接螺纹、下连接螺纹、下密封面；上凸沿上有径向螺孔，该螺孔用于控制器固定轴套5的安装；上密封面上加工有密封槽，其尺寸与上部外壳8的下密封面和选用的O形密封圈匹配；上连接螺纹的尺寸与上部外壳8的下连接螺纹匹配；下连接螺纹的尺寸与微弯节外壳19的上连接螺纹匹配；下密封面上加工有密封槽，其尺寸与微弯节外壳19的上密封面和选用的O形密封圈匹配；微弯电机安装短节9的下端面沿轴向加工有微弯电机及减速箱10的安装螺孔、电位器11安装孔、导向杆12安装孔和过线孔，是微弯电机及减速箱10、电位器11、导向杆12的安装支座。微弯电机及减速箱10为通用机电产品，选型后直接购买，用螺钉、微弯电机安装盘14将其安装在微弯电机安装短节9的下端面即可。电位器11是通用电气产品，有两个，一个用于微弯角的测量，另一个用于旋转角的测量，两者的型号、安装方法均相同。微弯角测量电位器的安装方法:线圈部分的外壳安装在微弯电机及减速箱安装短节9下端面的电位器安装孔内，拉杆端的螺杆直接上在微弯位移放大器13上。旋转角测量电位器的安装方法:线圈部分的外壳安装在旋转电机安装短节21下端面的电位器安装孔内，拉杆端的螺杆直接上在旋转角度放大器25上。导向杆12有两根，外形为圆柱形，径向对称安装，其上端用螺纹方式固定在微弯电机安装节9的下端面，导向杆12的非安装位均为光杆，两根导向杆穿过微弯位移放大器13的通孔，消除了微弯位移放大器13转动的可能性。微弯位移放大器13外形为圆盘状，沿中心轴线加工有多线螺纹通孔，多线螺孔的尺寸与与微弯电机传动轴15匹配；微弯位移放大器13上还设计有微弯电位器的安装螺孔和导向杆12的轴向通孔。微弯电机安装盘14外形为圆盘状，有多个轴向通孔，这些通孔分别用于微弯电机及减速箱10、电位器11、导向杆12等零部件的安装。微弯电机传动轴15外形为圆柱形，大直径段为多线外螺纹，其尺寸与微弯位移放大器13匹配；小直径段为螺杆，其尺寸与微弯驱动盘18匹配；大直径段的端面沿中心轴线加工有方形盲孔，该孔的尺寸与微弯电机联轴器16匹配。微弯电机联轴器16外形为长方体,用于微弯电机及减速箱10输出轴与微弯电机传动轴15间的刚性连接。微弯推杆17的外形为圆形细长杆，有两根，微弯推杆17的上端用螺纹方式直接与微弯驱动盘18连接；下部较粗部分为密封段，该段设计有O形密封圈的安装沟槽，密封段的尺寸与选用的O形密封圈、密封盘26上对应的安装孔相匹配；微弯推杆17的下端也为螺杆，穿过微弯支撑盘28后用螺帽固定即可。微弯驱动盘18的外形为圆盘状，轴向加工用微弯电机传动轴15和微弯推杆17的安装孔。微弯节外壳19的外形为圆管状，上端加工有内螺纹与密封内圆面，其尺寸与微弯电机安装短节9下端的外螺纹与密封面匹配；微弯节外壳19的下端也加工有内螺纹与密封内圆面，其尺寸与旋转电机安装短节21上端的外螺纹与密封面匹配。旋转电机及减速箱20为通用机电产品，选型后直接购买，用螺钉、旋转电机安装盘22将其安装在旋转电机安装短节21的下端面即可。旋转电机安装短节21外形为圆柱形，有轴向通孔，上密封面，上连接螺纹、下连接螺纹、下密封面；上密封面上加工有密封槽，其尺寸与微弯节外壳19的下密封面和选用的O形圈匹配；上连接螺纹的尺寸与微弯节外壳19的下连接螺纹匹配；下连接螺纹的尺寸与旋转节外壳27的上连接螺纹匹配；下密封面上加工有密封槽，其尺寸与旋转节外壳27的上密封面和选用的O形圈匹配；旋转电机安装短节21的下端面沿轴向加工有旋转电机及减速箱20安装螺孔、电位器11安装孔、微弯推杆17过孔和过线孔，是微弯电机及减速箱20、电位器11的安装支座。旋转电机安装盘22外形为圆盘状，有多个轴向通孔，这些通孔分别用于旋转电机及减速箱20、电位器11、微弯推杆17等零部件的安装。旋转电机联轴器23外形为长方体，用于旋转电机及减速箱20输出轴与旋转电机传动轴24间的刚性连接。旋转电机传动轴24外形为圆柱形，大直径段为多线外螺纹，其尺寸与旋转角度放大器25匹配；旋转电机传动轴24与密封盘26中心孔配合的部分加工有O形密封圈的安装槽，其尺寸与密封盘26中心孔、选用的O形密封圈匹配；旋转电机传动轴24下段的外圆尺寸与旋转轴套29的内孔匹配；旋转电机传动轴24的上端沿中心轴线加工有方形盲孔，该孔的尺寸与旋转电机联轴器23匹配；旋转电机传动轴24的下端沿轴向设计有凹字形沟槽，沟槽的两侧壁加工有径向、圆形通孔，该孔用于T形连接套30与旋转电机传动轴24间的连接。旋转角度放大器25外形为圆盘状，沿中心轴线加工有多线螺纹通孔，多线螺孔的尺寸与与旋转电机传动轴24匹配；微弯位移放大器上还设计有电位器11的安装螺孔和微弯推杆17的轴向通孔。密封盘26外形为圆盘状，外圆面加工有O形密封沟槽，其尺寸与旋转节外壳27匹配；密封盘26还设计有轴向密封通孔，通孔的尺寸分别与旋转电机传动轴24和微弯推杆17匹配；密封盘26装在旋转节外壳27内，上端用旋转节27内孔的轴肩限位，下端用旋转节下接头32的上端面定位。旋转节外壳27的外形为圆管状，上端加工有内螺纹与密封内圆面，其尺寸与旋转电机安装短节21下端的外螺纹与密封面匹配；旋转节外壳27的下端也加工有内螺纹与密封内圆面，其尺寸与旋转节下接头32上端的外螺纹与密封面匹配。微弯支撑盘28的外形为圆盘状，安装在旋转节下接头32的中心通孔内；微弯支撑盘28设计有轴向通孔，中心通孔用于旋转轴套29的安装，其尺寸与旋转轴套匹配；其余两个孔用于微弯推杆17的安装，其尺寸与微弯推杆17的对应部分匹配。旋转轴套29外形为圆柱形，设计有轴向通孔，该孔用于旋转电机传动轴24的安装；旋转轴套29安装在微弯支撑盘28的中心孔内，两者间为过盈配合；旋转轴套29的下端有一上翘的加强筋，加强筋上钻有径向通孔，该孔用于旋转轴套29与连接块31间的连接。T形连接套30外形为T字形，上端是一呈L形的加强筋，加强筋上钻有两径向通孔，较上位置的通孔用于T形连接套30与连接块间31的连接，另一通孔用于T形连接套30与旋转电机传动轴24间的连接；T形连接套30的下段为圆柱形，加工有中心盲孔，该孔的尺寸与选用的轴承33的型号相匹配。[0040]连接块31外形为长方体，上、下端均加工有凹形通槽，两凹形通槽的侧壁均钻有通孔，该孔分别用于连接块31与旋转轴套29、T形连接套30间的连接。旋转节下接头32外形为圆柱形，加工有中心通孔，设计有上、下连接螺纹和密封面；上连接螺纹和密封面的尺寸与旋转节外壳25的下连接螺纹和密封面匹配；下连接螺纹和密封面的尺寸与柔性短节外壳36的上连接螺纹和密封面匹配；旋转节下接头32的下端加工有环槽，该环槽用于绑扎波纹管35。轴承33为标准件，选型后直接安装即可。上微弯轴34外形为圆柱形，上端与轴承33相连，中部大直径段的外圆加工有环形沟槽，该环槽用于绑扎波纹管35 ;下端的外圆面加工有螺旋槽，螺旋槽的尺寸与连接弹簧37匹配。波纹管35外形为圆台状，大直径端通过专用扎线与旋转节下接头32固连，小直径端通过专用扎线与上微弯轴34连接。柔性短节外壳36的外形为鱼鳞状，加工有轴向中心通孔，上端通过螺纹与旋转节下接头32连接，下端通过螺纹与柔性短节下接头39连接。连接弹簧37是圆柱螺旋弹簧，上端与上微弯轴34连接，下端与下微弯轴38连接。下微弯轴38的外形为圆柱形，上端通过外圆面的螺旋槽与连接弹簧37连接，下端支撑在柔性短节下接头39的中心孔内，下微弯轴38下端的安装位与柔性短节下接头39的中心孔间留有适当的轴向和径向间隙。柔性短节下接头39的外形为圆柱形，上端通过外螺纹与柔性短节外壳36连接，下端通过内螺纹与引向器40连接，上端的中心孔用于下微弯轴38的安装。引向器40的外形为圆锥形，上部为金属件，下部为橡胶件，两者间在制作时就已浇筑为一整体，引向器40与柔性短节下接头外壳通过螺纹固连。
权利要求1.一种适用于分支井的测井仪器导向短节，包括微弯电机安装短节(9)和旋转电机安装短节(21)，其特征在于:还包括用于控制调整弯曲角度和旋转方位的控制机构；所述控制机构包括电位器、微弯位移放大器(13)、旋转角度放大器(25)、接收处理电位器发送信号的控制器(6 )和与控制器(6 )配合的地面监测控制设备；所述控制器(6 )设置在微弯电机安装短节(9)上端，所述电位器包括微弯角测量电位器和旋转角测量电位器，所述微弯角测量电位器设置在微弯电机安装短节(9)下端，微弯位移放大器(13)设置在微弯电机的传动轴上且与微弯角测量电位器连接；所述旋转角测量电位器设置在旋转电机安装短节(21)上，旋转角度放大器(25)设置在旋转电机的传动轴上且与旋转角测量电位器连接。
2.根据权利要求1所述的适用于分支井的测井仪器导向短节，其特征在于:所述控制器(6)设置通过控制器支座(7)设置在控制器固定轴套(5)上，控制器固定轴套(5)设置在微弯电机安装短节(9)上端。
3.根据权利要求1或2所述的适用于分支井的测井仪器导向短节，其特征在于:所述微弯角测量电位器的上端线圈部分的外壳设置在微弯电机安装短节(9)下端面的电位器安装孔内，下端通过螺杆与微弯位移放大器(13)连接。
4.根据权利要求3所述的适用于分支井的测井仪器导向短节，其特征在于:所述微弯电机安装短节(9)下端固定对称设置有两根导向杆(12)，两根导向杆(12)分别与微弯位移放大器(13)连接。
5.根据权利要求1、2或4所述的适用于分支井的测井仪器导向短节，其特征在于:所述旋转角测量电位器的上端的线圈部分的外壳设置在旋转电机安装短节(21)下端面的电位器安装孔内，下端通过螺杆与旋转角度放大器(25 )连接。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于分支井的测井仪器导向短节，导向短节的控制器设置在微弯电机安装短节上端，所述电位器包括微弯角测量电位器和旋转角测量电位器，所述微弯角测量电位器设置在微弯电机安装短节下端，微弯位移放大器设置在微弯电机的传动轴上且与微弯角测量电位器连接；所述旋转角测量电位器设置在旋转电机安装短节上，旋转角度放大器设置在旋转电机的传动轴上且与旋转角测量电位器连接。本实新型连接在测井仪器串的底部，具有微弯和旋转功能，可对导向短节弯曲角度和旋转方位进行适时控制和调整，让短节尾部的引向头对准井壁的开窗口，提高了将仪器串导入分支井眼的成功率。
文档编号E21B23/00GK203022716SQ20122073445
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者雷绿银, 胡亚武, 蒋长青, 尹国平, 陈雄, 谢毅 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司