申请/专利权人：中国石油天然气集团有限公司;中国石油集团西部钻探工程有限公司

申请日：2018-09-18

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN108894735B

主分类号：E21B17/02

分类号：E21B17/02;E21B47/06;E21B47/07

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2019.10.29#专利申请权的转移;2018.12.21#实质审查的生效;2018.11.27#公开

摘要：本发明涉及石油钻井测量短节技术领域，是一种井底压力、温度数据采集短节，其包括本体、探管下接头、探管、探管上接头、外筒、测温管线和引压管线。本发明结构合理而紧凑，采用双供电模式，本发明内安装有电池模块，泥浆发电机发电时，电路由泥浆发电机供电，当钻井液停止循环时，泥浆发电机停止供电，由电池模块对电路供电，实现了井下数据无间断连续存储，提高的数据的准确性和完整性，温度采集提高了井底温度数据的准确性和可靠性，测压组件避免与压力传感器直接与井筒环空接触的同时，提高了压力数据的可靠性与准确性，并且本发明能过有效避免井下泄露事故的发生。

主权项：1.一种井底压力、温度数据采集短节，其特征在于包括本体、探管下接头、探管、探管上接头、外筒、测温管线和引压管线；本体的上部内设置有本体安装槽，本体安装槽的上部内壁与探管下接头的下部外壁固定安装在一起，探管的下部内壁与本体上方的探管下接头下部外壁固定安装在一起，探管的上部内壁与探管上接头的下部外壁固定安装在一起，探管上接头的上端固定安装有旋转连接器，本体的上部外壁与外筒的下部内壁固定安装在一起，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器均位于外筒内，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器与外筒之间形成泥浆环腔，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器之间形成密封的工作腔，在探管上接头与探管下接头之间工作腔内固定安装有电池模块，在探管下接头内自上而下安装有电路控制模块和压力传感器，本体的外部侧壁上分别设置有测温组件安装孔、检测组件安装孔、注脂孔和压力组件安装孔，本体内设置有温度线缆孔和压力线缆孔，温度线缆孔的上端和压力线缆孔的上端均与探管下接头内腔相连通，温度线缆孔的下端连通测温组件安装孔和检测组件安装孔的内端，压力线缆孔的下端连通注脂孔和压力组件安装孔的内端，在测温组件安装孔内安装有测温组件，测温组件安装孔的外端固定安装有盖板，在检测组件安装孔内安装有检测组件，在注脂孔内安装有注脂塞头，在压力组件安装孔内安装有测压组件，测温管线的一端与测温组件和检测组件固定连接，测温管线的另一端穿过温度线缆孔与电路控制模块的输入端固定连接，引压管线的一端与测压组件固定连接，引压管线的另一端穿过压力线缆孔与压力传感器的输入端固定连接，压力传感器的输出端与电路控制模块的输入端通过线缆固定连接，对应泥浆环腔的本体上还设置有贯穿本体上下端的腰形孔，泥浆环腔与腰形孔相连通。

全文数据：井底压力、温度数据采集短节技术领域[0001]本发明涉及石油钻井测量短节技术领域，是一种井底压力、温度数据采集短节。背景技术[0002]随着油田勘探开发的深入，寻找可供继续开采的大规模整装油田难度加大，勘探开发向着深层、复杂构造油藏延伸。在高温高压环境下能够实时精确测量井筒压力剖面，指导钻井作业，可大大减少井漏、井涌等钻井复杂，尤其在压力窗口窄的地层，可大大缩短建井周期，为勘探开发节省大量投资。随着深层储层开发难度的增加，油田公司对钻井技术的要求越来越高，精确实时获得测量井底压力、温度等数据对于提高安全钻井效率具有重要的意义，但是现有技术中的短节不能实时采集高温深井井底压力、温度数据指导钻井作业，容易发生井下井漏、溢流等复杂事故。发明内容[0003]本发明提供了一种井底压力、温度数据采集短节，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中的短节不能实时采集高温深井井底压力、温度数据指导钻井作业，容易发生井下井漏、溢流等复杂事故的问题。[0004]本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:一种井底压力、温度数据采集短节，包括本体、探管下接头、探管、探管上接头、外筒、测温管线和引压管线;本体的上部内设置有本体安装槽，本体安装槽的上部内壁与探管下接头的下部外壁固定安装在一起，探管的下部内壁与本体上方的探管下接头下部外壁固定安装在一起，探管的上部内壁与探管上接头的下部外壁固定安装在一起，探管上接头的上端固定安装有旋转连接器，本体的上部外壁与外筒的下部内壁固定安装在一起，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器均位于外筒内，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器与外筒之间形成泥浆环腔，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器之间形成密封的工作腔，在探管上接头与探管下接头之间工作腔内固定安装有电池模块，在探管下接头内自上而下安装有电路控制模块和压力传感器，本体的外部侧壁上分别设置有测温组件安装孔、检测组件安装孔、注脂孔和压力组件安装孔，本体内设置有温度线缆孔和压力线缆孔，温度线缆孔的上端和压力线缆孔的上端均与探管下接头内腔相连通，温度线缆孔的下端连通测温组件安装孔和检测组件安装孔的内端，压力线缆孔的下端连通注脂孔和压力组件安装孔的内端，在测温组件安装孔内安装有测温组件，测温组件安装孔的外端固定安装有盖板，在检测组件安装孔内安装有检测组件，在注脂孔内安装有注脂塞头，在压力组件安装孔内安装有测压组件，测温管线的一端与测温组件和检测组件固定连接，测温管线的另一端穿过温度线缆孔与电路控制模块的输入端固定连接，引压管线的一端与测压组件固定连接，引压管线的另一端穿过压力线缆孔与压力传感器的输入端固定连接，压力传感器的输出端与电路控制模块的输入端通过线缆固定连接，对应泥浆环腔的本体上还设置有贯穿本体上下端的腰形孔，泥浆环腔与腰形孔相连通。[0005]下面是对上述发明技术方案的进一步优化或和改进：上述电池模块包括电池筒和电池组件，电池筒固定安装在探管上接头与探管下接头之间的探管内，电池筒的下部与探管下接头的上部固定安装在一起，在电池筒内固定安装有电池组件，对应电池组件的电池筒侧壁上开有侧开长孔。[0006]上述电池筒内设有至少一个固定电池组件的电池端盖，所述电池端盖的两端均设有固定安装在电池筒上用于固定电池端盖的电池卡箍，电池筒与电池卡箍之间设有固定密封电池筒和电池卡箍的开口挡圈，相邻的两个电池卡箍之间设有固定密封相邻电池卡箍的开口挡圈。[0007]上述电路控制模块通过插件固定架固定安装在探管下接头的内壁上，对应电路控制模块的探管下接头侧壁上开有侧开长槽。[0008]上述在探管下接头下方的本体安装槽内通过键连接固定安装有分线筒，分线筒上分别设置有温度线腔和压力线腔，温度线腔与探管下接头内腔和温度线缆孔相通，压力线腔与压力线缆孔相通，压力传感器的输入端对应压力线腔的上端。[0009]上述探管上接头的上端内通过键连接固定安装有衬套，旋转连接器的下端固定安装在衬套内，旋转连接器上安装有保护套。[0010]上述在探管筒上接头的外壁上固定安装有扶正器。[0011]上述在外筒与本体的连接处的内壁上固定安装有防护衬套，外筒上部内壁的螺纹连接处固定安装有防护衬套。[0012]本发明结构合理而紧凑，采用双供电模式，本发明内安装有电池模块，泥浆发电机发电时，电路由泥浆发电机供电，当钻井液停止循环时，泥浆发电机停止供电，由电池模块对电路供电，实现了井下数据无间断连续存储，提高的数据的准确性和完整性，温度采集提高了井底温度数据的准确性和可靠性，测压组件避免与压力传感器直接与井筒环空接触的同时，提高了压力数据的可靠性与准确性，并且本发明能过有效避免井下泄露事故的发生。附图说明[0013]附图1为本发明最佳实施例上部的主视剖视结构示意图。[0014]附图2为本发明最佳实施例中部的主视半剖视结构示意图。[0015]附图3为本发明最佳实施例下部的主视半剖视结构示意图。[0016]附图中的编码分别为：1为本体，2为探管下接头，3为探管，4为探管上接头，5为外筒，6为测温管线，7为引压管线，8为本体安装槽，9为旋转连接器，10为泥浆环腔，11为工作腔，12为电路控制模块，13为压力传感器，14为温度线缆孔，15为压力线缆孔，16为测温组件，17为盖板，18为检测组件，19为注脂塞头，20为测压组件，21为电池组件，22为侧开长孔，23为电池卡箍，24为插件固定架，25为侧开长槽，26为分线筒，27为温度线腔，28为压力线腔，29为衬套，30为保护套，31为扶正器，32为防护衬套，33为腰形孔，34为电池筒，35为电池端盖。具体实施方式[0017]本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。[0018]在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。[0019]下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：如附图1、2、3所示，该井底压力、温度数据采集短节包括本体1、探管下接头2、探管3、探管上接头4、外筒5、测温管线6和引压管线7;本体1的上部内设置有本体安装槽8,本体安装槽8的上部内壁与探管下接头2的下部外壁固定安装在一起，探管3的下部内壁与本体1上方的探管下接头2下部外壁固定安装在一起，探管3的上部内壁与探管上接头4的下部外壁固定安装在一起，探管上接头4的上端固定安装有旋转连接器9,本体1的上部外壁与外筒5的下部内壁固定安装在一起，本体1、探管下接头2、探管3、探管上接头4和旋转连接器9均位于外筒5内，本体1、探管下接头2、探管3、探管上接头4和旋转连接器9与外筒5之间形成泥浆环腔10,本体1、探管下接头2、探管3、探管上接头4和旋转连接器9之间形成密封的工作腔11，在探管上接头4与探管下接头2之间工作腔11内固定安装有电池模块，在探管下接头2内自上而下安装有电路控制模块12和压力传感器13,本体1的外部侧壁上分别设置有温度组件安装孔、检测组件安装孔、注脂孔和压力组件安装孔，本体1内设置有温度线缆孔14和压力线缆孔15,温度线缆孔14的上端和压力线缆孔15的上端均与探管下接头2内腔相连通，温度线缆孔14的下端连通温度组件安装孔和检测组件安装孔的内端，压力线缆孔15的下端连通注脂孔和压力组件安装孔的内端，在温度组件安装孔内安装有测温组件16,温度组件安装孔的外端固定安装有盖板17,在检测组件安装孔内安装有检测组件18,在注脂孔内安装有注脂塞头19，在压力组件安装孔内安装有测压组件20，测温管线6的一端与测温组件16和检测组件18固定连接，测温管线6的另一端穿过温度线缆孔14与电路控制模块12的输入端固定连接，引压管线7的一端与测压组件20固定连接，引压管线7的另一端穿过压力线缆孔15与压力传感器13的输入端固定连接，压力传感器13的输出端与电路控制模块12的输入端通过线缆固定连接，对应泥浆环腔10的本体1上还设置有贯穿本体1上下端的腰形孔33,泥浆环腔10与腰形孔33相连通。[0020]这里的电路控制模块12为电路采集板，主要实现电压、温度信号采集、数据处理、记录、编码，还包括自检、参数设置、数据回收人机交互界面等功能。注脂孔用于加注清洁隔离介质如硅脂或液压油等冲洗引压管路，注脂塞头19,实现与井筒隔断;测压组件20为引压孔通塞，井筒环空压力从安装有测压组件20的压力组件安装孔进入，经由引压管线7传至压力传感器13;本发明组装入井时，由供电模块提供电源，开始向电路控制模块12供电，电路控制模块12开始接受来自压力传感器13的信号，压力传感器13通过测压组件20与井筒环空腔连接，实现测量井筒内环空压力数值，钻柱的机械载荷完全由外筒5和本体1承受和传递，密封的工作腔11能够为测压、测温提供干净的工作环境，避免测量受千扰，也能保证设备受井底复杂环境的腐蚀，有效延长工具的使用寿命，钻井液从泥浆环腔10、腰形孔33内流过。电路控制模块12将压力传感器13采集的压力数据进行处理，转变成电信号，通过旋转连接器9传到地面上的泥浆脉冲驱动电路，控制脉冲驱动，实现的井底压力数据的实时传输。在实际工作时，检测组件18用于检测在本发明入井之前，电路控制模块12出否处于正常工作状态，检测组件18为现有公知技术中具有如此功能的部件设备;测压组件20为现有公知技术中井底常用的测压组件20,压力传感器13为现有公知技术中的晶体压力传感器13;测温组件16为铂电阻温度传感器，紧靠本体1外壁的铂电阻温度传感器被接入电路模块中，将传递来温度信号调理成直流电压，电路采集板经AD转换后采集作为环空温度，采集电路还采集来自压力传感器13的环空压力频率信号和晶体温度传感器采集的自身温度信号，采集自身温度信号用于压力传感器13的温度非线性校正，控制温度差在0.1摄氏度以下。本发明采用双供电模式，泥浆发电机发电时，电路由泥浆发电机供电；当钻井液停止循环时，泥浆发电机停止供电，由电池模块对本发明中的电路供电，实现了井下数据无间断连续存储，提高的数据的准确性和完整性。[0021]可根据实际需要，对上述井底压力、温度数据采集短节作进一步优化或和改进：如附图1、2、3所示，电池模块包括电池筒34和电池组件21，电池筒34固定安装在探管上接头4与探管下接头2之间的探管3内，电池筒34的下部与探管下接头2的上部固定安装在一起，在电池筒34内固定安装有电池组件21，对应电池组件21的电池筒34侧壁上开有侧开长孔22。电池筒34方便安装固定电池，侧开长孔22方便对电池模块的检修维护。[0022]如附图1、2、3所示，电池筒34内设有至少一个固定电池组件21的电池端盖35,所述电池端盖35的两端均设有固定安装在电池筒34上用于固定电池端盖35的电池卡箍23,电池筒34与电池卡箍23之间设有固定密封电池筒34和电池卡箍23的开口挡圈40,相邻的两个电池卡箍23之间设有固定密封相邻电池卡箍23的开口挡圈。电池端盖35和电池卡箍23能进一步保证电池组件21的安装稳定性，开口挡圈能保证其安装的密封性。[0023]如附图1、2、3所示，电路控制模块12通过插件固定架24固定安装在探管下接头2的内壁上，对应电路控制模块12的探管下接头2侧壁上开有侧开长槽25。这里的插件固定架24用于限制电路控制模块12的位置，防止电路控制模块12在密封腔内相对滑动，避免造成线路不通的情况，侧开长槽25方便对电路控制模块的检修维护。[°024]如附图1、2、3所示，在探管下接头2下方的本体安装槽8内通过键连接固定安装有分线筒26,分线筒26上分别设置有温度线腔27和压力线腔28,温度线腔27与探管下接头2内腔和温度线缆孔14相通，压力线腔28与压力线缆孔15相通，压力传感器13的输入端对应压力线腔28的上端。分线筒26能够有效避免测温管线6和引压管线7之间串线引起的干扰，保证两路线缆互不干扰顺利工作。[0025]如附图1、2、3所示，探管上接头4的上端内通过键连接固定安装有衬套29,旋转连接器9的下端固定安装在衬套29内，旋转连接器9上安装有保护套30。衬套29便于旋转连接器9的安装与拆卸，保护套30能够在当本发明不使用时，有效保护旋转连接器9不会被碰坏，避免其损伤。[0026]如附图1、2、3所示，在探管3筒上接头的外壁上固定安装有扶正器31。扶正器31能够保证探管下接头2、探管3、探管上接头4和旋转连接器9位置居中。[0027]如附图1、2、3所示，在外筒5与本体1的连接处的内壁上固定安装有防护衬套32,夕卜筒5上部内壁的螺纹连接处固定安装有防护衬套32。两处的防护衬套32能有效避免环空腔内的钻井液从外筒5与其上部连接的筒体的连接处、和外筒5与本体1的连接处发生泄漏。[0028]以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

权利要求：1.一种井底压力、温度数据采集短节，其特征在于包括本体、探管下接头、探管、探管上接头、外筒、测温管线和引压管线;本体的上部内设置有本体安装槽，本体安装槽的上部内壁与探管下接头的下部外壁固定安装在一起，探管的下部内壁与本体上方的探管下接头下部外壁固定安装在一起，探管的上部内壁与探管上接头的下部外壁固定安装在一起，探管上接头的上端固定安装有旋转连接器，本体的上部外壁与外筒的下部内壁固定安装在一起，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器均位于外筒内，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器与外筒之间形成泥浆环腔，本体、探管下接头、探管、探管上接头和旋转连接器之间形成密封的工作腔，在探管上接头与探管下接头之间工作腔内固定安装有电池模块，在探管下接头内自上而下安装有电路控制模块和压力传感器，本体的外部侧壁上分别设置有测温组件安装孔、检测组件安装孔、注脂孔和压力组件安装孔，本体内设置有温度线缆孔和压力线缆孔，温度线缆孔的上端和压力线缆孔的上端均与探管下接头内腔相连通，温度线缆孔的下端连通测温组件安装孔和检测组件安装孔的内端，压力线缆孔的下端连通注脂孔和压力组件安装孔的内端，在测温组件安装孔内安装有测温组件，测温组件安装孔的外端固定安装有盖板，在检测组件安装孔内安装有检测组件，在注脂孔内安装有注脂塞头，在压力组件安装孔内安装有测压组件，测温管线的一端与测温组件和检测组件固定连接，测温管线的另一端穿过温度线缆孔与电路控制模块的输入端固定连接，弓丨压管线的一端与测压组件固定连接，引压管线的另一端穿过压力线缆孔与压力传感器的输入端固定连接，压力传感器的输出端与电路控制模块的输入端通过线缆固定连接，对应泥浆环腔的本体上还设置有贯穿本体上下端的腰形孔，泥浆环腔与腰形孔相连通。2.根据权利要求1所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于电池模块包括电池筒和电池组件，电池筒固定安装在探管上接头与探管下接头之间的探管内，电池筒的下部与探管下接头的上部固定安装在一起，在电池筒内固定安装有电池组件，对应电池组件的电池筒侧壁上开有侧开长孔。3.根据权利要求2所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于电池筒内设有至少一个固定电池组件的电池端盖，所述电池端盖的两端均设有固定安装在电池筒上用于固定电池端盖的电池卡箍，电池筒与电池卡箍之间设有固定密封电池筒和电池卡箍的开口挡圈，相邻的两个电池卡箍之间设有固定密封相邻电池卡箍的开口挡圈。4.根据权利要求1或2或3所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于电路控制模块通过插件固定架固定安装在探管下接头的内壁上，对应电路控制模块的探管下接头侧壁上开有侧开长槽。5.根据权利要求1或2或3所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于在探管下接头下方的本体安装槽内通过键连接固定安装有分线筒，分线筒上分别设置有温度线腔和压力线腔，温度线腔与探管下接头内腔和温度线缆孔相通，压力线腔与压力线缆孔相通，压力传感器的输入端对应压力线腔的上端。6.根据权利要求4所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于在探管下接头下方的本体安装槽内通过键连接固定安装有分线筒，分线筒上分别设置有温度线腔和压力线腔，温度线腔与探管下接头内腔和温度线缆孔相通，压力线腔与压力线缆孔相通，压力传感器的输入端对应压力线腔的上端。7.根据权利要求1或2或3所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于探管上接头的上端内通过键连接固定安装有衬套，旋转连接器的下端固定安装在衬套内，旋转连接器上安装有保护套;或和，在探管筒上接头的外壁上固定安装有扶正器;或和，在外筒与本体的连接处的内壁上固定安装有防护衬套，外筒上部内壁的螺纹连接处固定安装有防护衬套。8.根据权利要求4所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于探管上接头的上端内通过键连接固定安装有衬套，旋转连接器的下端固定安装在衬套内，旋转连接器上安装有保护套;或和，在探管筒上接头的外壁上固定安装有扶正器;或和，在外筒与本体的连接处的内壁上固定安装有防护衬套，外筒上部内壁的螺纹连接处固定安装有防护衬套。9.根据权利要求5所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于探管上接头的上端内通过键连接固定安装有衬套，旋转连接器的下端固定安装在衬套内，旋转连接器上安装有保护套;或和，在探管筒上接头的外壁上固定安装有扶正器;或和，在外筒与本体的连接处的内壁上固定安装有防护衬套，外筒上部内壁的螺纹连接处固定安装有防护衬套。10.根据权利要求6所述的井底压力、温度数据采集短节，其特征在于探管上接头的上端内通过键连接固定安装有衬套，旋转连接器的下端固定安装在衬套内，旋转连接器上安装有保护套;或和，在探管筒上接头的外壁上固定安装有扶正器;或和，在外筒与本体的连接处的内壁上固定安装有防护衬套，外筒上部内壁的螺纹连接处固定安装有防护衬套。

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