一种随钻井径超声测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种随钻井径超声测量装置，所述装置包括承压壳体、用于发射和接收超声脉冲的超声探头、用于产生激励脉冲信号并接收、采集与处理井壁回波信号的密封电子组件以及连接所述超声探头与所述密封电子组件的电气接头，其中：所述承压壳体与钻铤的凹槽形状对应，其外侧面为圆弧形且内侧面为凹平面，当所述装置被使用时，所述承压壳体镶嵌于所述钻铤的凹槽内，所述承压壳体的外侧面外露，所述承压壳体的内侧面与所述钻铤的凹槽的底面紧密接触。与现有技术相比，本发明专利技术装置的结构简单，安装更换难度低，可以独立实现钻井过程中井径测量，具有较高的推广应用价值。

Ultrasonic measuring device along with drilling path

The invention discloses an ultrasonic drilling diameter measuring device, the device comprises a bearing shell, for transmitting and receiving ultrasonic probe, ultrasonic pulse for electrical connector, generating excitation pulse signal and sealing electronic components receiving, acquisition and processing of the echo signal and the shaft is connected with the ultrasonic probe and the sealing of electronic components the bearing shell and the drill collar groove shape corresponding to the outer side and the inner side is an arc concave plane, when the device is used, the groove of the bearing shell is embedded in the drill collar, the outer side of the bearing shell exposed, in close contact with the inner side of the bearing the shell and the bottom surface of the groove of the drill collar. Compared with the prior art, the device has the advantages of simple structure, low installation and replacement, and independent measurement of the borehole diameter in the drilling process, and has high popularization and application value.

【技术实现步骤摘要】
一种随钻井径超声测量装置
本专利技术涉及地质钻探领域，具体说涉及一种随钻井径超声测量装置。
技术介绍
在地质钻探的钻进过程中，井眼信息的测量被认为是检测钻井质量和效率的一项关键技术。井眼信息可用于如中子孔隙度、密度等测井的井眼环境影响校正和质量监控，以及估算水泥用量的井眼容积，探测井壁不稳定性和气侵等现象。同时，井眼信息可帮助司钻判别钻井过程中钻具的异常运动，如涡动、粘滑、横向跳动等都会对钻头和钻杆产生不利影响。因此，井眼信息的测量对于钻井施工极其重要，其有助于提高钻井效率，降低钻井成本，优化钻井作业，以及改善钻井安全。在现有技术中，测量井眼信息的手段之一是采用机械式多臂井径仪。由于机械式多臂井径仪与井壁直接接触，容易擦伤或损坏井壁，因此不适合在钻井过程中测量井眼参数。基于超声脉冲反射法测量井眼性质是一种间接、非接触式测量方法，其具有快速、准确、可靠性等特点。超声脉冲反射法的具体应用技术之一是电缆超声井壁成像测井技术。尽管电缆超声井壁成像测井技术可以获得井壁的直观图像，但也存在很大的缺点。比如，要进行电缆测井必须将钻具从井眼中取出，这将导致相当可观的时间和财力浪费。另外，测井作业需要花费时间且受泥浆滤液侵入影响，从而不能在钻进过程中对钻井进行实时指导和决策。鉴于电缆测井技术存在的不足，在现有技术中提出了随钻井径超声测量技术。随钻井径超声测量技术是在钻头附近的钻铤上安装多个超声波探头，通过在钻进过程中不断向井壁发射超声脉冲波并接收来自井壁界面的反射脉冲波，根据反射脉冲波的传播时间和幅度来获取井眼信息。然而在现有技术中，随钻井径超声测量技术都集成到随钻中子孔隙度或密度测井系统中，并没有形成专门的测量系统。由于随钻中子孔隙度或密度测井系统的现场服务价格昂贵且维修不便，导致随钻中子孔隙度或密度测井系统的推广度很低，这就限制了随钻井径超声测量技术的应用范围。因此，为了更加简单方便地实现随钻井径超声测量，需要一种随钻井径超声测量装置。
技术实现思路
为了更加简单方便地实现随钻井径超声测量，本专利技术提供了一种随钻井径超声测量装置，所述装置包括承压壳体、用于发射和接收超声脉冲的超声探头、用于产生激励脉冲信号并接收井壁回波信号的密封电子组件以及连接所述超声探头与所述密封电子组件的电气接头，其中：所述承压壳体与钻铤的凹槽形状对应，其外侧面为圆弧形且内侧面为凹平面，当所述装置被使用时，所述承压壳体镶嵌于所述钻铤的凹槽内，所述承压壳体的外侧面外露，所述承压壳体的内侧面与所述钻铤的凹槽的底面紧密接触；所述承压壳体内部构造有内空腔、槽孔和电气接口，所述内空腔与所述槽孔之间通过所述电气接口联通；所述槽孔的底端贯穿所述承压壳体的外侧面形成第一槽孔开口，所述超声探头安装在所述槽孔中且所述超声探头的超声脉冲发射/接收面通过所述第一槽孔开口外露；所述密封电子组件安装在所述内空腔中，所述电气接头安装在所述电气接口中。在一实施例中，所述密封电子组件包括：发射电路，其用于产生所述激励脉冲；接收电路，其用于接收并调节所述井壁回波信号；数据采集电路，其用于对所述井壁回波信号进行数字化采集以生成井壁回波数据；通讯接口电路，其用于实现与地面处理系统的实时通信和数据传输；系统控制电路，其用于设置产生所述激励脉冲的激励参数以及进行所述数字化采集的采集参数；电源管理电路，其用于提供所述装置各部分所需的工作电压。在一实施例中，所述密封电子组件还包括数据处理电路，所述数据处理电路连接到所述数据采集电路，用于对所述井壁回波数据进行实时处理以生成井眼信息。在一实施例中，所述密封电子组件还包括数据存储电路，所述数据存储电路与所述数据处理电路相连，用于存储所述井眼信息以及对应的所述井壁回波数据。在一实施例中，所述内空腔在所述承压壳体的内侧面开口，其中，当所述承压壳体镶嵌于所述钻铤的凹槽内时，所述内空腔的开口被所述钻铤的凹槽的底面遮盖从而保持所述内空腔与所述装置外部间的隔离。在一实施例中：所述超声探头为圆柱形，所述超声脉冲发射/接收面与所述超声探头的电极分别位于圆柱形的底面和顶面；所述槽孔的形状与所述超声探头的形状对应，所述槽孔的顶端与底端分别与所述超声探头的顶面和底面相对，所述槽孔的内侧壁与所述超声探头的侧面紧密接触。在一实施例中：所述槽孔的顶端贯穿所述承压壳体的内侧面形成第二槽孔开口；所述承压壳体还包含用于密封所述第二槽孔开口的槽孔密封盖板。在一实施例中，所述槽孔密封盖板的下端面与所述超声探头的顶面之间留有空隙，其中：所述电气接口的内侧壁与所述电气接头紧密接触，所述槽孔与所述内空腔之间密封隔离；所述承压壳体内还构造有联通所述空隙与所述承压壳体外部的压力调节通道；所述压力调节通道内构造有用于平衡压力并隔绝所述空隙与所述承压壳体外部的压力平衡活塞。在一实施例中，所述空隙中被注满油液。在一实施例中，所述压力调节通道为所述油液注入所述空隙的通道。与现有技术相比，本专利技术装置结构简单，安装更换难度低，可以独立实现随钻井径超声测量，具有较高的推广应用价值。本专利技术的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本专利技术的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本专利技术而被了解。本专利技术的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术一实施例的随钻井径超声测量装置结构示意图；图2是根据本专利技术一实施例的随钻井径超声测量装置的承压壳体的结构示意图；图3是根据本专利技术一实施例的随钻井径超声测量装置的超声探头的结构示意图；图4是根据本专利技术一实施例的随钻井径超声测量装置的槽孔密封盖板的结构示意图；图5是根据本专利技术一实施例的随钻井径超声测量装置的密封电子组件的系统原理框图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此本专利技术的实施人员可以充分理解本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程，以及依据上述实现过程具体实施本专利技术。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。然而在现有技术中，随钻井径超声测量技术都集成到随钻中子孔隙度或密度测井系统中，并没有形成专门的测量系统。由于随钻中子孔隙度或密度测井系统的现场服务价格昂贵且维修不便，导致随钻中子孔隙度或密度测井系统的推广度很低，这就限制了随钻井径超声测量技术的应用范围。因此，为了更加简单方便地实现随钻井径超声测量，本专利技术提出了一种能够便捷地安装在钻铤上的随钻井径超声测量装置。通过同一装置内实现超声波的发射与接收、信号的采集与处理来获取井眼信息，为钻井过程中的井眼稳定性预测和安全高效钻井提供技术保障。本专利技术的装置主要包括承压壳体、用于发射和接收超声脉冲的超声探头、用于产生激励脉冲信号并接收井壁回波信号的密封电子组件以及连接超声探头与密封电子组件的电气接头。承压壳体与钻铤的凹槽形状对应，当装置被安装时，承压壳体镶嵌于钻铤的凹槽内。承压壳体的一个表面(外侧面)外露(在钻进过程中与钻井液接触)，与外露表面对应的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻井径超声测量装置，其特征在于，所述装置包括承压壳体、用于发射和接收超声脉冲的超声探头、用于产生激励脉冲信号并接收井壁回波信号的密封电子组件以及连接所述超声探头与所述密封电子组件的电气接头，其中：所述承压壳体与钻铤的凹槽形状对应，其外侧面为圆弧形且内侧面为凹平面，当所述装置被使用时，所述承压壳体镶嵌于所述钻铤的凹槽内，所述承压壳体的外侧面外露，所述承压壳体的内侧面与所述钻铤的凹槽的底面紧密接触；所述承压壳体内部构造有内空腔、槽孔和电气接口，所述内空腔与所述槽孔之间通过所述电气接口联通；所述槽孔的底端贯穿所述承压壳体的外侧面形成第一槽孔开口，所述超声探头安装在所述槽孔中且所述超声探头的超声脉冲发射/接收面通过所述第一槽孔开口外露；所述密封电子组件安装在所述内空腔中，所述电气接头安装在所述电气接口中。

【技术特征摘要】
1.一种随钻井径超声测量装置，其特征在于，所述装置包括承压壳体、用于发射和接收超声脉冲的超声探头、用于产生激励脉冲信号并接收井壁回波信号的密封电子组件以及连接所述超声探头与所述密封电子组件的电气接头，其中：所述承压壳体与钻铤的凹槽形状对应，其外侧面为圆弧形且内侧面为凹平面，当所述装置被使用时，所述承压壳体镶嵌于所述钻铤的凹槽内，所述承压壳体的外侧面外露，所述承压壳体的内侧面与所述钻铤的凹槽的底面紧密接触；所述承压壳体内部构造有内空腔、槽孔和电气接口，所述内空腔与所述槽孔之间通过所述电气接口联通；所述槽孔的底端贯穿所述承压壳体的外侧面形成第一槽孔开口，所述超声探头安装在所述槽孔中且所述超声探头的超声脉冲发射/接收面通过所述第一槽孔开口外露；所述密封电子组件安装在所述内空腔中，所述电气接头安装在所述电气接口中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封电子组件包括：发射电路，其用于产生所述激励脉冲；接收电路，其用于接收并调节所述井壁回波信号；数据采集电路，其用于对所述井壁回波信号进行数字化采集以生成井壁回波数据；通讯接口电路，其用于实现与地面处理系统的实时通信和数据传输；系统控制电路，其用于设置产生所述激励脉冲的激励参数以及进行所述数字化采集的采集参数；电源管理电路，其用于提供所述装置各部分所需的工作电压。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述密封电子组件还包括数据处理电路，所述数据处理电路连接到所述数据采集电路，用于对所述井壁回波数据进行实时处理以生成井眼信息。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金平，陆黄生，张卫，倪卫宁，朱祖扬，吴海燕，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11