一種井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及井下工具測試裝置領(lǐng)域中的一種用于測試自動垂直鉆井系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)等自動化鉆井系統(tǒng)測量精度、可靠性及耐高溫能力的井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代油氣勘探開發(fā)的快速發(fā)展，大位移水平井、長水平段水平井以及三維多目標(biāo)井等特殊工藝井成為油氣田開發(fā)過程中提高油氣采收率的重要手段，這就對鉆井技術(shù)提出了更高的要求，自動化鉆井技術(shù)因其所鉆井眼井身軌跡控制精度高，位移延伸能力強，井下安全性高等優(yōu)點，成為鉆井技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，是國際石油鉆井界一直追求與奮斗的目標(biāo)。它集地質(zhì)導(dǎo)向鉆井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井、隨鉆地震、隨鉆測井、智能鉆桿傳輸?shù)燃夹g(shù)于一體，形成井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)。
[0003]井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)是實現(xiàn)自動化鉆井的關(guān)鍵，主要由雙向通訊系統(tǒng)、井下工具系統(tǒng)、井下測量系統(tǒng)及短程通訊系統(tǒng)等組成。井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)因其工作于高溫、高壓、高振動的井下環(huán)境中，隨著系統(tǒng)工作深度的增加以及井下溫度的升高，測量系統(tǒng)測量計算得出的井斜角、工具面角等鉆井工程參數(shù)均會受到溫度影響而產(chǎn)生測量誤差，進而影響井下工具系統(tǒng)做出正確的執(zhí)行動作，使系統(tǒng)工作軌跡與設(shè)計軌跡偏離，導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)工作誤差。
[0004]井下測量系統(tǒng)之所以發(fā)生測量誤差，是因為測量系統(tǒng)在各溫度下比例系數(shù)和敏感軸安裝角沒有精確標(biāo)定，其在井下工作時的比例系數(shù)以及敏感軸安裝角仍是地面溫度下的數(shù)值，而井下工作環(huán)境中的溫度高出地面溫度數(shù)倍，測量系統(tǒng)的比例系數(shù)以及敏感軸安裝角在不同溫度下會發(fā)生變化，因此會產(chǎn)生較大測量誤差。因此需要對測量系統(tǒng)敏感元件標(biāo)定系數(shù)的溫度變化進行修正，將各溫度下的標(biāo)定比例系數(shù)和敏感軸角度存入系統(tǒng)中，并根據(jù)井下的實際測量溫度，取該溫度下的加表標(biāo)定比例系數(shù)和敏感軸角度，精確計算井斜等鉆井工程參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的為確保井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)測量系統(tǒng)準(zhǔn)確安全可靠工作，提供一種井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置。該裝置能夠?qū)麻]環(huán)鉆井系統(tǒng)測量系統(tǒng)進行不同溫度下各主要電子元器件性能測試，元器件溫度篩選和疲勞試驗，以及測量短節(jié)可靠性分析，驗證測量系統(tǒng)井斜、井斜工具面角等鉆井工程參數(shù)的測量精度及測量系統(tǒng)的耐高溫能力，從而提高測量系統(tǒng)工作可靠性及工作壽命。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置，包括加熱筒、與加熱筒鏈接的加熱裝置，以及支撐在加熱筒下方的支撐架，其特征在于:所述加熱筒由內(nèi)外筒套裝后，之間形成循環(huán)腔，其循環(huán)腔兩端密封后形成中空的雙層筒體，加熱筒的中空與被測系統(tǒng)插接配合；加熱裝置通過管道接入加熱筒循環(huán)腔的兩端。
[0007]所述的循環(huán)腔是內(nèi)外筒之間無間隙套裝配合后，由設(shè)在內(nèi)筒外壁或者是外筒內(nèi)壁上的螺旋油道構(gòu)成。
[0008]上述方案還包括:加熱筒的中空端分別與加熱端套和保溫堵頭密封連接。
[0009]加熱端套內(nèi)設(shè)有中通孔配合被測系統(tǒng)的導(dǎo)線穿過，加熱裝置為液體加熱循環(huán)裝置。
[0010]上述方案進一步包括:在加熱筒和管道外包裹有保溫材料，支撐架為支撐座與壓環(huán)結(jié)構(gòu)，并在支撐座上布置加強筋和高度調(diào)整機構(gòu)。所述加熱筒、熱端套和保溫堵頭、支撐架、保溫材料均為無磁材料。
[0011]本發(fā)明的井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置具有的有益效果是:該測試裝置采用無磁材料制成，對測量短節(jié)無電磁干擾，測試結(jié)果精確。裝置測試溫度調(diào)節(jié)范圍為+20°C到+150°C，能夠模擬井下溫度環(huán)境，對測量系統(tǒng)進行各溫度狀態(tài)下比例系數(shù)和敏感軸安裝角的標(biāo)定。內(nèi)筒上螺旋油道可以容納大容量的工作介質(zhì)，裝置設(shè)計有保溫堵頭、加熱堵頭、夕卜筒、管道外包裹有保溫材料，溫升效率高，整個量程范圍的溫度能夠精確控制，最佳恒溫波動度達(dá)到±0.1°C。裝置方位調(diào)節(jié)范圍為0°到360°，測量待測量短節(jié)工具面角調(diào)節(jié)范圍為O。到360°，可以全方位全工具面角測量待測測量短節(jié)的各部件功耗及溫度場的分布情況。
【附圖說明】
[0012]圖1是井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置的示意圖
圖中:1.支撐架2.內(nèi)筒3.外筒4.待測測量短節(jié)5.堵頭6.密封圈7.加熱端套8.管道9.高低溫恒溫液體循環(huán)裝置10.保溫堵頭。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步的詳述。
[0014]實施例1
如附圖1所示，本變溫測試裝置由支撐架1，內(nèi)筒2，外筒3，待測測量短節(jié)4，堵頭5，密封圈6，加熱端套7，管道8，高低溫恒溫液浴循環(huán)裝置9，保溫堵頭10組成。
[0015]整個測試裝置采用無磁材料制成，支撐架I是整個測試裝置的基體，可以提供地平坐標(biāo)和產(chǎn)品定位面。內(nèi)筒2與外筒3同軸安裝在支撐架I上，待測測量短節(jié)4安裝在內(nèi)筒2里，其軸線與內(nèi)筒2、外筒3定位圓同心，高低溫恒溫液體循環(huán)裝置9通過管道8與外筒3聯(lián)接。內(nèi)筒2 (或者外筒)上設(shè)有螺旋油道，兩端安裝有堵頭5。高低溫恒溫液浴循環(huán)裝置9中的液壓油通過管道8與外筒3及內(nèi)筒2內(nèi)部螺旋油道相通，形成液壓油流通回路，裝置溫升均勻，不會損壞待測測量短節(jié)敏感元器件。外筒3 —端安裝有加熱端套7，另一端安裝有保溫堵頭10。堵頭5與內(nèi)筒2，外筒3之間安裝有密封圈6。外筒3、管道8外包裹有保溫材料。
[0016]實施例2
實施例1中，支撐架I設(shè)計為支撐座與壓環(huán)結(jié)構(gòu)，使加熱筒3與支撐座連接為一個整體，并在支撐座上布置加強筋，提高支撐座結(jié)構(gòu)的強度，設(shè)計過程中短節(jié)軸線與底座水平基準(zhǔn)之間的夾角可設(shè)計為20° (即井斜為70° )。該角度設(shè)置可以是隨機的0° -90°中的任何一個角度，在該角度范圍內(nèi)短節(jié)軸線與底座水平基準(zhǔn)之間的夾角(井斜角)的設(shè)置不影響測試結(jié)果。
[0017]本發(fā)明的工作過程如下:在進行井下測量系統(tǒng)測試之前，檢查測試裝置各部分連接情況，確保裝置各部分連接良好的情況下，將待測測量短節(jié)4放入內(nèi)筒2中，固定測試裝置加熱端套7，將待測測量短節(jié)中測試線與計算機連接。
[0018]待測測量短節(jié)的測試分為常溫測試及高溫測試兩部分，首先進行常溫測試，其次再進行高溫測試。進行常溫測試時，不需要打開高溫恒溫液浴循環(huán)裝置9，連接好測試線和計算機后，直接打開溫度測試軟件，調(diào)整待測測量短節(jié)工具面為0°、30°、60°……360°(該工具面角度為相對值，可以在試驗過程中人為設(shè)置工具面0°角，其余的角度設(shè)置以0°為基準(zhǔn)進行手動調(diào)節(jié))，等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后采集數(shù)據(jù)并記錄。進行高溫測試時，打開高溫恒溫液浴循環(huán)裝置9，操作其溫度設(shè)置顯示面板，設(shè)置并升溫至40°C，等待被測測量短節(jié)4溫度達(dá)到40°C后保溫10-20分鐘。開始高溫測試，采集數(shù)據(jù)。繼續(xù)升溫至60°C、80°C、10(rC至150°C進行測試，在溫度升到設(shè)定的測試之時，需要保溫10-20分鐘，等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后采集數(shù)據(jù)并記錄，統(tǒng)計誤差。
[0019]分析采集到的數(shù)據(jù)，計算待測測量短節(jié)在各溫度下比例系數(shù)和敏感軸安裝角。將計算得出的各溫度下的標(biāo)定比例系數(shù)和敏感軸角度存入測量系統(tǒng)中。至此，待測測量短節(jié)的測量工作完成，經(jīng)過變溫測試裝置測量的井下測量系統(tǒng)在下井后會根據(jù)井下的實際測量溫度，取該溫度下的加表標(biāo)定比例系數(shù)和敏感軸角度，精確計算井斜，工具面角等鉆井工程參數(shù)，確保井下工具系統(tǒng)正常工作。
【主權(quán)項】
1.一種井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置，包括加熱筒、與加熱筒鏈接的加熱裝置，以及支撐在加熱筒下方的支撐架，其特征在于:所述加熱筒由內(nèi)外筒套裝后，之間形成循環(huán)腔，其循環(huán)腔兩端密封后形成中空的雙層筒體，加熱筒的中空與被測系統(tǒng)插接配合；加熱裝置通過管道接入加熱筒循環(huán)腔的兩端。
2.如權(quán)利要求1所述的井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置，其特征在于:所述的循環(huán)腔是內(nèi)外筒之間無間隙套裝配合后，由設(shè)在內(nèi)筒外壁或者是外筒內(nèi)壁上的螺旋油道構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置，其特征在于:加熱筒的中空端分別與加熱端套和保溫堵頭密封連接。
4.如權(quán)利要求3所述的井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置，其特征在于:加熱端套內(nèi)設(shè)有中通孔，加熱裝置為液體加熱循環(huán)裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置，其特征在于:在加熱筒和管道外包裹有保溫材料，支撐架為支撐座與壓環(huán)結(jié)構(gòu)，并在支撐座上布置加強筋和高度調(diào)整機構(gòu)；所述加熱筒、熱端套和保溫堵頭、保溫材料、支撐架均為無磁材料。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種井下閉環(huán)鉆井系統(tǒng)的變溫測試裝置，包括加熱筒、與加熱筒鏈接的加熱裝置，以及支撐在加熱筒下方的支撐架，其中：所述加熱筒由內(nèi)外筒套裝后，之間形成循環(huán)腔，其循環(huán)腔兩端密封后形成中空的雙層筒體，加熱筒的中空與被測系統(tǒng)插接配合；加熱裝置通過管道接入加熱筒循環(huán)腔的兩端。該變溫測試裝置采用無磁材料制成，對待測測量短節(jié)無電磁干擾，能夠?qū)聹y量短節(jié)進行模擬測試、元器件溫度篩選和疲勞試驗，驗證測量短節(jié)在20℃到150℃下測量精度，工作可靠性及耐高溫能力，確保井下測量短節(jié)穩(wěn)定可靠工作。
【IPC分類】G01D18-00
【公開號】CN104864899
【申請?zhí)枴緾N201410063989
【發(fā)明人】高麗萍, 劉慶龍, 王義峰, 陳威, 孫峰
【申請人】中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月25日