用于随钻测量的方位电极、钻铤及测量方法技术

本发明专利技术涉及一种方位电极、钻铤及测量方法，属于井下探测技术领域，具体涉及一种用于随钻测量的方位电极、钻铤及测量方法。包括：电极层，其表面为一弧面结构，其中部设置有向下的凸起；安装基体，用于包裹和固定所述电极层，其中部设置有与所述凸起相配合的凹槽；绝缘层，位于所述电极层和安装基体之间，用于绝缘所述电极层。因此，本发明专利技术具有如下优点：因此，本发明专利技术具有如下优点：1、通过强粘结绝缘材料固结电极和安装基体，以及特殊设计的安装基体及保护环将电极在轴向和径向上有效固定于钻铤的凹槽内，有效避免电极松动；2.通过多道耐磨带保护结构，防止电极的磨损。

Azimuth electrode, drill collar and measuring method for MWD

The invention relates to an azimuth electrode, a drill collar and a measuring method, belonging to the technical field of downhole detection, in particular to an azimuth electrode, a drill collar and a measuring method for measuring while drilling. Including: the electrode layer, the surface is a cambered surface structure, which is equipped with a downward bulge; the installation substrate, used for wrapping and fixing the electrode layer, which is provided with a groove matched with the convex; an insulating layer located between the electrode layer and the substrate for installation, insulating the electrode layer. Therefore, the invention has the following advantages: therefore, the invention has the following advantages: 1, through the matrix and installing strong bonding insulation material consolidation electrode, and the installation base and specially designed protective ring electrode in axial and radial direction effectively fixed in the groove of the drill collar, effectively prevent the electrode loose; 2. by multiple wear with a protective structure, prevent electrode wear.

【技术实现步骤摘要】
用于随钻测量的方位电极、钻铤及测量方法
本专利技术涉及一种方位电极、钻铤及测量方法，属于井下探测
，具体涉及一种用于随钻测量的方位电极、钻铤及测量方法。
技术介绍
电阻率测井是测井方法中使用最早也是最常用的方法，到目前为止，在划分钻井地质剖面和判断岩性的工作中仍起着难以替代的作用。随钻方位电阻率井壁成像技术是在传统电缆测量技术的基础上发展起来的，是一种可以在钻井过程中实时测量井眼周围不同方位地层电阻率成像测量方法。随着水平井、大位移井及三维多目标井钻井技术的不断提高和大量应用，旋转导向闭环钻井技术是今后井眼轨迹控制技术钻井工具的发展方向，将方位电阻率成像技术应用于旋转导向工具，可满足裂缝、薄层等复杂储层的地质导向与地层评价需要。方位电极是电阻率测井设备中非常重要的部件，其主要用于在井周方向上不同扇区的测量。但是，现有技术中的方位电极在钻进过程中容易磨损和松动，影响了电极的使用寿命，降低了测量效率和精度，甚至因电极脱落落井造成井下安全事故。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的因方位电极在钻进过程中磨损、松动和脱落而造成的电极使用寿命短、测量效率和精度低以及影响安全钻井的技术问题，提出了一种用于随钻测量的方位电极、钻铤及测量方法。该电极、钻铤及测量方法通过特殊设计的电极结构以及与电极相配合的保护环能够有效阻止电极的磨损和松动。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，包括：电极层，其表面为一弧面结构，其中部设置有向下的凸起；安装基体，用于包裹和固定所述电极层，其中部设置有与所述凸起相配合的凹槽；绝缘层，位于所述电极层和安装基体之间，用于绝缘所述电极层。优化的，上述的一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，所述的电极层和安装基体之间的绝缘层空间，用强粘结绝缘材料填充，使电极和安装基体成为一个固结的整体。优化的，上述的一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，所述安装基体沿钻铤轴向在两侧各设有可嵌入钻铤本体凹槽内的凸缘，每侧凸缘通过钉孔固定于钻铤本体上轴向布置的螺纹孔内。优化的，上述的一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，还包括方位电极保护环，所述方位电极保护环安装于方位电极两侧的钻铤本体上设置的凹槽内，所述方位电极保护环的中部位置两侧各有一凸缘，其中内凸缘覆盖方位电极安装基体的凸缘，外凸缘嵌入钻铤本体沿轴向设置的槽内。优化的，上述的一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，所述方位电极保护环的内凸缘上设置有耐磨带。优化的，上述的一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，方位电极安装于钻铤上后，其裸露周向长度占钻铤圆周周长的1/6。一种用于随钻方位电阻率测量的钻铤，包括上述任一方位电极。一种随钻方位电阻率测量方法，采用上述的钻铤。因此，本专利技术具有如下优点：1、通过强粘结绝缘材料固结电极和安装基体，以及特殊设计的安装基体及保护环将电极在轴向和径向上有效固定于钻铤的凹槽内，有效避免电极松动；2.通过多道耐磨带保护结构，防止电极的磨损。附图说明图1-1为随钻方位电阻率井壁成像装置总体结构；图1-2为图1-1的局部视图1；图1-3为图1-1的局部视图2；图2-1为上主体单元II结构外观图；图2-2为测量电路部分周向展开位置图；图3-1为电扣电极结构；图3-2为图3-1的俯视图；图4-1为电扣电极集成安装及保护盖板结构；图4-2为图4-1的底面视图；图5-1为下主体测量单元VI结构外观图；图5-2为图5-1的测量电路部分周向展开位置图；图6-1是方位电极及其保护环结构在图5-1中的K-K向视图；图6-2是方位电极及其保护环结构在图5-1中的L-L向视图；图6-3是方位电极及其保护环结构在图5-1中的M-M向视图；图6-4是方位电极及其安装基体俯视图；图6-5是方位电极及其保护环安装后的俯视图。图7-1为中间连通单元III结构；图7-2为图7-1的右视图；图8-1为上保护接头I；图8-2为下保护接头V。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本专利技术提供的一种用于旋转导向的随钻方位电阻率井壁成像装置主要由无磁钻铤、泥浆通道、激励线圈系、电扣电极系、方位电极系、监测线圈、测量电路、控制及存储电子电路单元构成，可在井下通过预先设定的程序根据不同的工作模式按照反演计算方法将探测数据转化为视电阻率，并通过装置在旋转作业中对井周的扫描测量，指示裂缝和地层结构倾角，实现井壁成像测量。一、装置总体结构本实施例中，装置总体结构如图1所示，为描述方便，将装置结构自上而下分为五个部分：上保护接头I、上主体测量单元II、中间连通单元III、下主体测量单元IV和下保护接头V。1、上主体测量单元II图2-1和图2-2为上主体测量单元II结构外观图及其测量电路部分周向展开位置图。上主体测量单元II主要包含：与上部其它仪器实现供电与通连通的电连接结构201，上发射线圈T1和中发射线圈T2，上电扣电极B1、中电扣电极B2和下电扣电极B3，主控及方位伽马测量电路板D1、大容量存储器电路板D2、系统电源板D3、发射及电扣电极测量电路板D4(注：图中没有给出实际电路板，用安装的位置来表示)，以及设置与读取数据端口T。上发射线圈T1和下发射线圈T2均为环状结构，轴向安装在钻铤上，各有两条引线，分别通过线孔ht1和ht2进入电路舱。线圈外部设有环状保护天线罩203和环状保护天线罩206，天线罩均由两部分组成，两部分之间设有绝缘环202、207。在钻井过程中，为减少井壁对天线罩和绝缘带的磨损，在天线罩附近的钻铤外壁上增加耐磨带204、耐磨带205予以防护。当激励线圈中通入交变电流时，就会在钻铤线圈两侧感应出电压，电压差为驱动电压V除以线圈匝数N。上电扣电极B1、中电扣电极B2和下电扣电极B3均有三部分组成：安装基体301、电极302和绝缘环303，如图3所示，电极直径7.5mm，绝缘环厚度2mm-5mm，安装基体上带有螺纹304。为安装和维护方便考虑，每个电扣电极单独制作，然后将三个电扣电极集成安装固定在一块盖板上，如图4所示，盖板上设有端面密封槽401和多个螺钉孔，通过螺钉实现盖板与钻铤本体的固定连接，安装在端面密封槽401的O型密封圈保证了盖板内部与钻铤外部井眼环空的隔离。每个电扣电极各有一条引线，通过盖板底面的轴向过线槽402汇聚，然后再由安装槽CB的过线孔h12进入电路安装槽C1。主控及方位伽马测量电路板、大容量存储器电路板、系统电源板、发射及电扣电极测量电路板的布置见图2-2所示的电路部分周向展开位置图，在图中仅给出了电路安装槽的尺寸及位置关系，电路板可分别安装在槽C1、槽C2、槽C3和槽C4中，也可根据实际需要，互换安装位置，各电路板之间由过线孔h11、h21、h22、h31和h41等实现通讯和供电连通。各电路板的保护采用与电扣电极保护盖板类似结构，用端面密封实现与外部隔离，用多个螺钉实现与钻铤本体的固定连接。上主体测量单元的电路系统，通过槽C1中的过线孔hM实现与上部电连接结构201的连通，通过槽C1中的过线孔h13实现与设置与读取数据端口T的电连通，通过槽C3中的接线窗口W1和中间连通单元III的过线孔H1(或H2)实现与下主体测量单元电路系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，其特征在于，包括：电极层，其表面为一弧面结构，其中部设置有向下的凸起；安装基体，用于包裹和固定所述电极层，其中部设置有与所述凸起相配合的凹槽；绝缘层，位于所述电极层和安装基体之间，用于绝缘所述电极层。

【技术特征摘要】
1.一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，其特征在于，包括：电极层，其表面为一弧面结构，其中部设置有向下的凸起；安装基体，用于包裹和固定所述电极层，其中部设置有与所述凸起相配合的凹槽；绝缘层，位于所述电极层和安装基体之间，用于绝缘所述电极层。2.根据权利要求1所述的一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，其特征在于，所述的电极层和安装基体之间的绝缘层空间，用强粘结绝缘材料填充，使电极和安装基体成为一个固结的整体。3.根据权利要求1所述的一种用于随钻方位电阻率测量的方位电极，其特征在于，所述安装基体沿钻铤轴向在两侧各设有可嵌入钻铤本体凹槽内的凸缘，每侧凸缘通过钉孔固定于钻铤本体上轴向布置的螺纹孔内。4.根据权利要求1所述的一种用于随钻方位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，艾维平，毛为民，邓乐，王磊，盛利民，王家进，蓝蓉，彭浩，吕海川，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11