近钻头工程参数随钻测量短接的研制

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1、2010钲仪表技术与传感器20lO第4InstrumentTechniqueandSensorNo．4近钻头工程参数随钻测量短接的研制张海花(中国石化胜利油田钻井工艺研究院，山东东营257061)摘要：近钻头工程参数包括钻压、扭矩、温度以及环空压力等，这些参数的随钻准确测量对安全、高效钻井具有重要意义。为此，设计制作了井下近钻头工程参数随钻测量短接。详细分析了测量短接的传感部分、电路与电池的安装方式、电路保护等机械结构设计内容，分析了测量与转换电路、单片机系统设计等电子线路设计内容，然后介绍了为保证测量精度而设计的地面刻度系统及其工作原理。并说明了为适应

2、井下工作条件而采取低功耗设计、微弱信号检测等技术措施，为近钻头工程参数随钻测量短接的工程应用奠定了基础。关键词：钻井工程；近钻头测量；随钻测量；扭矩；钻压中图分类号：TE921文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)04—0084—03DevelopmentofDeviceforMeasuringDrillingEngineeringParametersnearBitZHANGHai—hua(DrillingTechnologyResearchInstitute，ShengliOilField，SINOPEC，Dongying257061，

3、China)Abstract：Themeasurementofengineeringparametersnearthebitwhiledrillingisofsignificantimportanceforthesafetyandefficiencyindrillingprocess．Theseparametersincludeweightonbit，torqueonbit，collartemperatureandSOon．Adeviceformeasuringtheseparameterswasdesignedanddeveloped；themecha

4、nicalstructuredesignofthedevice，suchasthesensorsec—tion，theinstallationmethodofcircuitandbattery，theprotectionlayerofdevice，wasanalyzedindetail．Theelectricalcircuitde—signwhichincludedthesignalconvertingandcentralprocessingunitwasalsoillustrated．Theprincipleofthecalibrationsystem

5、wasintroduced．Thetechnicalaspects，suchaslowenergydesignandweaksignaldetectionsforthedownholeconditionswerepro-posed．Alloftheselayafoundationfortheapplicationofthiskindoftechnology．Keywords：drillingengineering；measurementnearthebit；measurementwhiledrilling；torqueonbit；weightonbit0

6、引言优化钻井效率的目的。随着油气钻井井深的增加，特别是各种分支井、水平井的1近钻头工程参数测量短接设计开发，卡钻、掉牙轮、钻具断落等钻井事故与复杂情况时有发1．1测量短接的机械结构设计生，近钻头处钻压、扭矩等工程参数的随钻准确测量技术是无El前的油气钻井方式以钻盘钻井、井下动力钻具钻井2种风险钻井技术的前提和保证。为此，贝克休斯、斯伦贝谢等国方式为主。在钻进、下钻、起钻等不同的工作状态下，近钻头处际大型石油仪器与钻井设备公司均致力于此项技术的研钻铤的受力情况与运动形式不同，但可以简化为轴向拉／压力、发J。20世纪90年代以后，国外的随钻测量、随钻测井等技

7、扭矩、弯曲力矩、离心力、钻柱内外挤压等受力情况与纵向振术日趋成熟，能够相对准确地测量钻井过程中的井斜角、方位动、扭转振动、横向摆振等运动形式。角、工具面角等钻井参数，电阻率、伽马射线、孔隙度等地层特测量短接的机械结构参见图1，图中左上图为测量短接的性以及井底钻压、扭矩等工程参数，提高了钻井过程控制能力外套管，右上图为外套管的左视图，左下图的左半部分为测量和地层评价能力，提高了油层钻遇率，降低了钻井风险和钻井短接的受力部分或者称为传感部分，左下图的右半部分为测量事故率。电路和电池的安装部分。右下图为左下图的左视图，测量短接}j前，国内普遍做法是将测量数据存

8、储到芯片中，起钻后的外套管用来保护传感部分，在钻井过程中与外部泥浆等隔进行数据回