一种存储式井下工具扭矩测量装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及油气田井下作业修完井领域，具体涉及本发明提供的一种存储式井下工具扭矩测量装置，包括扭矩测量装置壳体和位于其上下两端的上管串接头和下管串接头,所述壳体制有夹层；所述夹层内置有耐高温电池；所述耐高温电池顺次连接内置于夹层内的数据采集记录模块、数传模块、存储器；所述夹层内置有与数据采集记录模块分别连接的HSW1203型高灵敏电阻感应器、温度感应器、扭矩传感器。该方案使井下工具扭矩测量装置具有了检测、记录井下管柱工作环境的参数包括但不限于：油管上下管串接头之间的扭矩数值和监测管柱扭矩、温度实时变化情况。结构紧凑、检测范围大和检测精度高。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气田井下作业修完井领域，具体涉及一种存储式井下工具扭矩测量 装直。 一种存储式井下工具扭矩测量装置
【背景技术】
[0002] 随着国内油气勘探规模和开采规模的不断增加，油田油气井数量不断增加，井下 修完井作业是确保地质储量变为可开采储量的有效手段，目前国内有油井10万口，气井1 万口，其中水平井已超过2000 口，每年国内的油气井新增数量超过1万口，修完井工作量与 日俱增，年修井工作量1万井次，压裂酸化层位超过20000层。巨大的修完井工作量伴随而 来的是修井作业管串断脱、遇卡，钻磨作业效率低下，管串失效等复杂情况的上升。同时，水 平井修井管柱打捞、磨铣、冲砂解堵与常规井修井中管柱受力情况有很大区别。
[0003] 管柱受力模型在水平井内要从新建立，目前国内尚无一种有效的监测管柱扭矩的 有效手段和仪器，导致施工复杂，事故原因不清、事故处理存在很大的难度，甚至手段不充 足，导致施工复杂升级，加大后期施工难度，甚至油井报废。
[0004] 如何使井下的管柱的工作参数如温度、电阻、扭矩等的参数得到检测并经过处理 后储存起来，为日后的维修、调试、设计做出宝贵的参考是现有技术中鲜为涉及的，使整个 油气井下的管柱工作参数不能为后期的施工或设计做出应有的贡献。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种存储式井下工具扭矩测量装置，以解决现在 修完井作业施工过程管柱扭矩情况无法实时监测，管柱安全性评估缺乏数据支持的困难。 本发明的技术方案如下：一种存储式井下工具扭矩测量装置，包括扭矩测量装置壳体 和位于其上下两端的上管串接头和下管串接头，所述壳体制有夹层；所述夹层内置有耐高 温电池；所述耐高温电池顺次连接内置于夹层内的数据采集记录电路、数传模块、存储器； 所述夹层内置有与数据采集记录电路分别连接的HSW1203型高灵敏电阻感应器、温度感应 器、扭矩传感器。所述扭矩传感器采用应变片。
[0006] 其中，耐高温电池为ER34615SD型或ER2610205SCC型高温锂子电池，为感应器、 存储器提供工作电源； 高灵敏电阻感应器和温度感应器用来监测管柱扭矩、温度实时变化情况； 所述数据采集记录模块包括信号处理电路和与信号处理电路依次连接的A/D转换器、 FIFO缓存器、控制芯片；所述控制芯片通过采样频率产生电路与A/D转换器连接；所述控制 芯片外接USB接口。
[0007] 存储器为64MB字节存储器用于数据记录，存储的器数据可以在电脑软件内直读； 扭矩传感器用来测试油管上下管串接头之间的扭矩数值，传感器采用应变片技术进行 加工，应变片采用钼式应变片，材料经过回火特殊处理，使传感器的位移变化随着张力、扭 矩的变化而变化，应变片对称贴在传感器载体上。通过记录感应器的位移变化数据分析管 柱扭矩变化情况。
[0008] 本发明的有益效果：本发明提供的这一种存储式井下工具扭矩测量装置，包括扭 矩测量装置壳体和位于其上下两端的上管串接头和下管串接头，所述壳体制有夹层；所述 夹层内置有耐高温电池；所述耐高温电池顺次连接内置于夹层内的数据采集记录电路、数 传模块、存储器；所述夹层内置有与数据采集记录电路分别连接的HSW1203型高灵敏电阻 感应器、温度感应器、扭矩传感器。该方案使井下工具扭矩测量装置具有了检测、记录井下 管柱工作环境的参数包括但不限于：油管上下管串接头之间的扭矩数值和监测管柱扭矩、 温度实时变化情况。结构紧凑、检测范围大和检测精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明的结构示意图。
[0010] 图2是本发明的检测记录工作原理示意图。
[0011] 图3是本发明的数据采集记录模块示意图。
[0012] 图中：1、扭矩测量装置壳体；2、上管串接头；3、下管串接头；4、夹层；5、耐高温电 池；6、高灵敏电阻感应器；7、温度感应器；8、数据采集记录模块；9、扭矩传感器；10、USB接 口；11、数传模块；12、存储器；13、信号处理电路；14、A/D转换器；15、FIFO缓存器；16、控 制芯片；17、采样频率产生电路。
【具体实施方式】
[0013] 实施例，图1、2、3描述。
[0014] 一种存储式井下工具扭矩测量装置，包括扭矩测量装置壳体1和位于其上下两端 的上管串接头2和下管串接头3,所述壳体1制有夹层4 ;所述夹层4内置有耐高温电池5 ; 所述耐高温电池5顺次连接内置于夹层4内的数据采集记录模块8、数传模块11、存储器 12 ;所述夹层4内置有与数据采集记录模块8分别连接的HSW1203型高灵敏电阻感应器6、 温度感应器7、扭矩传感器9。所述数传模块采用ANT-FM610型或FC-221/AG无线数传模块。
[0015] 所述扭矩传感器9采用应变片。
[0016] 该方案使井下工具扭矩测量装置具有了检测、记录井下管柱工作环境的参数包括 但不限于：油管上下管串接头之间的扭矩数值和监测管柱扭矩、温度实时变化情况。
[0017] 实施例二，结合附图1、2、3描述。
[0018] 在实施例一的基础上，所述上管串接头2和下管串接头3为API标准lin - 27/8in 外加厚油管扣。
[0019] 所述耐高温电池5为ER34615SD型或ER2610205SCC型高温锂子电池。
[0020] 所述存储器12为64MB字节存储器。
[0021 ] 所述应变片为钼式应变片。
[0022] 所述数据采集记录模块8包括信号处理电路13和与信号处理电路13依次连接的 A/D转换器14、FIFO缓存器15、控制芯片16 ;所述控制芯片16通过采样频率产生电路17 与A/D转换器14连接；所述控制芯片16外接USB接口 10。所述信号处理电路采用常用的 整流滤波电路；所述的采样频率产生电路，所述采样频率产生电路采用常用的电信号采集 电路也可以是与A/D转换器连接的采样器如可以是QA212D型DDS高频500MSa/s采样率信 号发生器。
[0023] 所述存储式井下工具扭矩测量装置的长度为65-lOOcm ;外筒外径为90_114mm，内 经大于62_。
[0024] 工作原理： 首先整个装置由耐高温锂电池即ER34615S(D型）或ER2610205S(CC型）高温锂子电 池供电，当测量装置如扭矩传感器、HSW1203型高灵敏度电阻感应器、温度传感器将其检测 到的扭矩、温度、电阻值等参数反馈给数据采集记录模块后；数据采集记录模块的信号处理 电路对其反馈的信号进行滤波处理，处理后的将模拟信号交给A/D转换器进行数模转换， 最后将数字信号交给FIFO缓存器缓存，FIFO缓存器此时还将数字信号反馈给控制芯片处 理；控制芯片控制数传模块将数字信号以无线传输方式反馈给设在地面上的储存器进行记 录。
[0025] 该方案优选的采用上述设计，使其可以达到检测：工作温度_20°C?+150°C ;装置 本体抗压大于80MPa ;数据采集精度间隔为可编程，最小取样间隔0. 5s ;装置抗拉大于80T， 抗扭10000N. m ;扭矩测量范围-5000N. m - 5000N. m ;扭矩精度0. 5%的检测、储存功能，结构 紧凑、检测范围大和检测精度高。
[0026] 加之钼式应变片的应用并且材料经过回火特殊处理，使传感器的位移变化随着张 力、扭矩的变化而变化。
[0027] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡 是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种存储式井下工具扭矩测量装置，包括扭矩测量装置的壳体（1)和位于其上下两 端的上管串接头（2)和下管串接头（3)，其特征在于：所述壳体（1)制有夹层（4);所述夹层 (4) 内置有耐高温电池（5);所述耐高温电池（5)顺次连接内置于夹层（4)内的数据采集记 录模块（8)、数传模块（11)、存储器（12);所述夹层（4)内置有与数据采集记录模块（8)分别 连接的HSW1203型高灵敏电阻感应器（6)、温度感应器（7)、扭矩传感器（9)。
2. 如权利要求1所述的存储式井下工具扭矩测量装置，其特征在于：所述扭矩传感器 (9)采用应变片。
3. 如权利要求1所述的存储式井下工具扭矩测量装置，其特征在于：所述上管串接头 (2)和下管串接头（3)为API标准lin - 27/8in外加厚油管扣。
4. 如权利要求1所述的存储式井下工具扭矩测量装置，其特征在于：所述耐高温电池 (5) 为ER34615SD型或ER2610205SCC型高温锂子电池。
5. 如权利要求2所述的存储式井下工具扭矩测量装置，其特征在于：所述存储器（12) 为64MB字节存储器。
6. 如权利要求2所述的存储式井下工具扭矩测量装置，其特征在于：所述应变片为钼 式应变片。
7. 如权利要求1所述的存储式井下工具扭矩测量装置，其特征在于：所述数据采集记 录模块（8)包括信号处理电路（13)和与信号处理电路（13)依次连接的A/D转换器（14)、 FIFO缓存器（15)、控制芯片（16);所述控制芯片（16)通过采样频率产生电路（17)与A/D转 换器（14)连接；所述控制芯片（16)外接USB接口（ 10)。
8. 如权利要求1-7任一所述的存储式井下工具扭矩测量装置，其特征在于：所述存储 式井下工具扭矩测量装置的长度为65-100cm ;外筒外径为90-114mm，内经大于62mm。
【文档编号】E21B47/00GK104110250SQ201410369129
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】徐迎新, 谢涛, 张冕, 韩静静, 杨红斌, 席仲琛, 景志明, 高红平, 米虎宁 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司