钻井参数测量短节及其测量方法与流程

本发明涉及钻井工程，进一步的，涉及一种钻井参数测量短节及其测量方法，尤其涉及一种耐高压钻井参数测量短节及其测量方法。

背景技术：

1、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。

2、目前，采用如图1、图2所示的测量短节来测量井下参数，其包括短节本体1’，短节本体1’内且沿其轴向开设有喷孔2’，短节本体1’的外柱面上开设有沿短节本体1’的圆周分布的多个沉孔3’，各沉孔3’的孔底内分别固设有轴向振动传感器10’、径向振动传感器11’、轴向应变传感器12’、径向应变传感器13’、转速传感器7’和弯矩传感器9’，每个沉孔3’内均设置有电池8’和无线信号发射短节6’，电池8’与无线信号发射短节6’连接，无线信号发射短节6’与对应的传感器连接，各沉孔3’的顶端口设置有端盖5’，端盖5’经锁紧螺钉4’固定于沉孔3’内。

3、在工作过程中，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和短节本体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10’、径向振动传感器11’、轴向应变传感器12’、径向应变传感器13’、转速传感器7’和弯矩传感器9’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至各自对应的无线信号发射短节6’中，无线信号发射短节6’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短节中，此时地面上的工作人员根据实时反馈的数据，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、卡钻风险等情况的预警，并且建立钻井风险知识库与钻井优化参数样本。

4、然而，上述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：

5、一、沿着井壁与短节本体1’之间环空区域向上流动的返排液的高压相当高，从而造成端盖5’受到如图1中箭头所示方向的压力，导致端盖5’凹陷变形，进而导致很难将端盖5’拆卸下来，以对沉孔3’内的传感器、电池8’和/或无线信号发射短节6’进行维修。

6、二、固定端盖5’的锁紧螺钉4’暴露于井壁与短节本体1’之间环空区域，返排液流经端盖5’表面时会对锁紧螺钉4’的螺帽进行冲蚀，造成工人要拆卸端盖5’时，由于锁紧螺钉4’内冲蚀而缺失受力点，导致检修人员很难将端盖5’从短节本体1’上取下，进而降低了对沉孔3’内的传感器、电池8’或无线信号发射短节6’的维修效率。

7、针对相关技术中测量短节上的端盖以及固定端盖的螺钉易受损，而导致端盖难以拆卸的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

8、由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种钻井参数测量短节及其测量方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钻井参数测量短节及其测量方法，能够防止端盖凹陷变形以及固定端盖的螺钉被环空区域中的返排液冲蚀磨损，保证高压钻井参数测量的准确性。

2、本发明的目的可采用下列方案来实现：

3、本发明提供了一种钻井参数测量短节，其顶部和底部分别与钻杆和钻头连接，所述钻井参数测量短节包括短节本体，所述短节本体内设置有沿竖向贯穿所述短节本体的过流通道，所述短节本体的侧壁上设有与所述过流通道相连通的至少一个安装通孔，所述安装通孔处且靠近所述短节本体的外壁一侧设置对所述安装通孔进行封堵的端盖，所述安装通孔内能滑动地设置有安装块，所述安装块内设置有检测所述短节本体动作数据的传感器，所述安装块上设有由远离所述短节本体的轴线至靠近所述短节本体的轴线方向逐渐向下倾斜的坡面，所述坡面位于所述过流通道内，流经所述过流通道的钻井液冲击所述坡面，以推动所述安装块向远离所述短节本体的轴线方向移动并与所述端盖的内壁相抵。

4、本发明的一较佳实施例中，所述安装通孔的数量为多个，各所述安装通孔沿所述短节本体的周向间隔分布，各所述安装通孔均与所述过流通道相贯通，且各所述安装通孔的轴线方向与所述短节本体的轴线方向相垂直。

5、本发明的一较佳实施例中，所述安装块上远离所述短节本体的轴线的第一端开设有安装盲孔，所述传感器设置于所述安装盲孔内，所述过流通道内没有钻井液流过状态，所述安装块的第一端位于所述安装通孔内且与所述端盖的内壁之间具有间隙；

6、所述坡面位于所述安装块上靠近所述短节本体的轴线的第二端，所述过流通道内没有钻井液流过状态，所述安装块的第二端位于所述过流通道内。

7、本发明的一较佳实施例中，所述过流通道内设置有第二固定板，所述第二固定板上开设有贯穿所述第二固定板的过水孔，所述安装块的第二端沿所述安装块的滑动方向开设有导向孔，所述过流通道内且在所述短节本体的轴向上与所述导向孔相对的位置设置有第一固定板，所述第一固定板上设置有导向柱，所述导向柱能滑动地插入至所述导向孔内，所述第二固定板与所述第一固定板之间连接有连接柱；

8、所述过水孔的数量为多个，各所述过水孔在所述第二固定板上沿所述短节本体的周向间隔排布，在所述短节本体的轴向上，所述过水孔位于所述坡面的上方。

9、本发明的一较佳实施例中，所述导向柱上套设有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与所述安装块的第二端和所述第一固定板连接。

10、本发明的一较佳实施例中，所述安装盲孔内设置有电源和无线信号发射装置，所述电源的供电端分别与所述传感器的电源端和所述无线信号发射装置的电源端连接，所述传感器的检测信号输出端与所述无线信号发射装置的检测信号接收端连接；

11、所述传感器的数量为多个，各所述传感器至少包括轴向振动传感器、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，各所述传感器分别设置于对应的所述安装块上的所述安装盲孔内。

12、本发明的一较佳实施例中，所述端盖与所述短节本体的外壁之间连接有固定件，所述短节本体的外壁上设置有对所述固定件进行遮挡的遮挡装置；

13、所述遮挡装置包括安装板、滑环、挡圈和第二弹簧，所述安装板为环形结构，5所述安装板套设于所述短节本体上并与所述短节本体的外壁连接，所述滑环和所

14、述挡圈分别能沿所述短节本体的轴线方向滑动地套设于所述短节本体上，所述第二弹簧设置于所述安装板与所述滑环之间，所述挡圈与所述滑环连接，至少所述挡圈的部分位置压住所述端盖的外壁且所述固定件所在位置，以对所述固定件进行遮挡。

15、0本发明的一较佳实施例中，所述安装板上沿其周向间隔设置有沿所述短节本

16、体的轴线方向延伸的滑柱，所述滑柱的一端与所述安装板连接，所述滑环上沿其周向开设有与所述滑柱位置相对的滑孔，所述滑柱能滑动地插设于所述滑孔内，所述第二弹簧套设于所述滑柱上，所述第二弹簧的两端分别与所述安装板和所述滑环连接。

17、5本发明的一较佳实施例中，所述挡圈上且远离所述滑环一侧的内壁上沿所述

18、挡圈的周向形成有环形的定位槽，所述挡圈压住所述端盖的外壁状态下，所述端盖上所述固定件所在位置位于所述定位槽内且与所述定位槽的内壁相贴合。

19、本发明提供了一种钻井参数测量方法，其采用上述的钻井参数测量短节对钻

20、井参数进行测量，所述钻井参数测量方法包括如下步骤：0步骤s1：将所述钻井参数测量短节的顶部和底部分别与钻杆和钻头连接；

21、步骤s2：向所述钻杆中通入钻井液，钻井液依次通过所述钻杆、所述钻井参数测量短节的内部进入至所述钻头中；

22、步骤s3：钻井液由所述钻头排出，返排液沿井壁与所述钻井参数测量短节的

23、外壁之间的环空区域向地面流动；

24、5在所述步骤s2至所述步骤s3中，钻井液由上向下冲击所述钻井参数测量短

25、节中安装块的坡面，并推动所述安装块向远离所述钻井参数测量短节的轴线方向移动并与端盖的内壁相抵，传感器检测所述钻井参数测量短节动作数据；

26、在步骤s2至步骤s3中，所述传感器将检测信号传输至无线信号发射装置，所述无线信号发射装置将检测信号传输至地面的无线信号接收装置中，以使地面的工作人员实时获得钻井参数；

27、步骤s4：结束钻井作业，并将所述钻井参数测量短节由井内取出。

28、由上所述，本发明的钻井参数测量短节及其测量方法的特点及优点是：在短节本体的侧壁上设有与其内部的过流通道相连通的安装通孔，安装通孔处且靠近短节本体的外壁一侧设置端盖，通过端盖对安装通孔进行封堵，安装通孔内能滑动地设置有安装块，安装块内设置有传感器，通过传感器可对钻井作业过程中短节本体的动作数据进行检测，由于在安装块上设有坡面，且坡面位于过流通道内，当钻井液流经过流通道时，钻井液对坡面进行冲击，使得安装块不仅在短节本体的轴向上受到向下的推力，在短节本体的径向上还受到向远离短节本体的轴线方向的推力，从而可推动安装块向远离短节本体的轴线方向移动并与端盖的内壁相抵，能够抵消井壁与短节本体的外壁之间环空区域中返排液对端盖的部分甚至全部侧压力，进而有效防止端盖受压凹陷变形的情况发生，提高短节本体的耐高压能力，保证测量短节的长期、稳定工作，高压钻井参数测量的准确性。