本发明专利技术涉及一种环空压力参数测量装置、钻铤及测量方法，包括波导本体，在波导本体的内部设有谐振腔；微波发射器和微波接收器相对固定安装在谐振腔内的两端；根据波导本体的形变调整微波发射器发射频率的调频器；控制器，根据所获得的谐振频率计算出环空压力参数；调频器与微波发射器通讯连接，微波发射器、微波接收器和调频器分别与控制器通讯连接。本发明专利技术还提供一种钻铤及环空压力参数测量方法。本发明专利技术具有测量准确、构造简单、稳定性好及适用性强等优点，突破了传统环空压力传感器的局限性；此外，由于采用微波信号作为测量参数，测量精确度非常高，且具有抗电磁干扰性，适用于井下高温高压和强振动恶劣使用环境，维护成本低。维护成本低。维护成本低。
【技术实现步骤摘要】
一种环空压力参数测量装置、钻铤及测量方法
[0001]本专利技术涉及石油钻井环空压力测量
，具体涉及一种环空压力参数测量装置、钻铤及测量方法。
技术介绍
[0002]在深层、复杂深层直井、定向井包括水平井和大位移井的钻井过程中，钻井成功的关键是保持钻井液密度和当量循环密度在地层流体压力、坍塌压力和破裂压力的安全作业极限内。大多数钻井停工是由井眼出问题引起的,井眼问题包括循环漏失、地层流体侵入、压差卡钻以及井眼不清洁等。这些井下问题常常导致时间浪费和花费大量金钱处理事故。随钻井下环空压力测量装置能在钻井中实时测量和记录静水压力、泥装动态循环压力，有助于在窄破裂压力、孔隙压力安全窗口中优选最佳井底压力；可监井眼清洗、激动压力、抽汲压力，以保证井壁稳定和下部钻具组合压力损失有效监测，可在早期发现溢流或泥浆漏失等井下异常状态。
[0003]公知的现有的随钻压力测量装置的环空压力传感器需要设计传感器安装舱体，安装舱体使液体压力传感器与环空连通以测量环空压力，这样的结构破坏了钻铤本体的密封结构，增大了仪器的密封性被井下超高泥浆压力损坏的风险。
[0004]现有环空压力测量方法，大多采用金属栅丝应变测量、半导体应变测量和石英晶体谐振应变测量方式，其成本高、安装复杂、抗电磁干扰能力弱、精确度低、对工作温度的要求较高等缺点。因此，提供一种适合于井下高温高压和强振动恶劣使用环境且维护成本低的井下环空压力测量设备迫在眉睫。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种环空压力参数测量装置、钻铤及测量方法，旨在解决现有技术中的问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一种环空压力参数测量装置，包括根据环空压力产生形变的波导本体，在所述波导本体的内部设有谐振腔；微波发射器和微波接收器相对固定安装在所述谐振腔内的两端；
[0008]根据所述波导本体的形变调整所述微波发射器的发射频率的调频器；
[0009]控制器，根据所获得的谐振频率计算出环空压力参数；
[0010]所述调频器与所述微波发射器通讯连接，所述微波发射器、所述微波接收器和所述调频器分别与所述控制器通讯连接。
[0011]本专利技术的有益效果是：测量过程中，首先，波导本体根据环空压力产生变形，调频器根据波导本体的变形调整微波发射器的发射频率，微波接收器将接收的电磁波信号发送给控制器，控制器接收对应的电磁波信号并获得幅值最高的信号频率点，即与波导本体的谐振频率相一致的频率点；然后，控制器根据所获得的谐振频率计算出对应的环空压力参
数，测量方便，精确度高。本专利技术具有测量准确、构造简单、稳定性好及适用性强等优点，突破了传统环空压力传感器的局限性；此外，由于采用微波信号作为测量参数，测量精确度非常高，且具有抗电磁干扰性，适用于井下高温高压和强振动恶劣使用环境，维护成本低，具有重大工程意义和应用潜力。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，所述调频器包括根据所述波导本体的形变调整所述微波发射器的发射频率的谐振点检测电路，所述谐振点检测电路分别与所述微波发射器和所述控制器通讯连接。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是测量过程中，当波导本体在环空压力的作用下变形导致微波接收器无法检测到电磁波信号时，微波接收器将对应的信号发送给控制器，控制器控制谐振点检测电路工作以改变微波发射器发射电磁波的发射频率，至微波接收器能够接收到电磁波信号，从而获得对应的谐振频率，进而计算出该谐振频率所对应的环空压力值，测量方便，灵敏度高。
[0015]进一步，所述谐振点检测电路包括数字频率合成器DDS，用于产生扫频信号的；功率放大器，用于将该扫频信号转化为微波功率信号的；微波信号前置放大器、微波信号混频器和低通滤波器，用于对该谐振频率的降频处理；AD采集电路，用于对该扫频信号进行模拟数字转换的；
[0016]所述微波接收器、微波信号前置放大器、微波信号混频器、低通滤波器、AD采集电路、控制器、数字频率合成器DDS、功率放大器以及所述微波发射器通过线路依次连接。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是测量过程中，控制器通过数字频率合成器DDS产生扫频信号，该扫频信号通过功率放大器转化为微波功率信号加载到微波发射器上，该扫频微波信号中的某一个信号频率将与波导本体自身的谐振频率点相一致，从而可以测量出波导本体的谐振频率。该谐振频率是通过微波接收器接入到微波信号前置放大器进行放大，并由微波信号混频器和低通滤波器进行降频处理，产生满足AD采集电路采样率的扫频信号进行模拟数字转换，并由控制器来从微波扫频信号中找到幅值最高的信号频率点，即与波导本体的谐振频率相一致的频率点，而该谐振频率与加载到波导本体上的环空压力具有对应的公式关系，将谐振频率转换成加载到波导本体上环空压力参数。
[0018]进一步，所述波导本体呈圆柱形结构，且所述谐振腔沿所述波导本体的轴向延伸。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，形状规整，方便安装，节省空间。
[0020]进一步，所述波导本体上环设有感应部，所述感应部的厚度小于所述波导本体的厚度。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是测量时，由于感应部的厚度小于波导本体的厚度，因此波导本体在环空压力的作用下其上的感应部快速发生变形，提高测量的灵敏度，测量速度更快，以便后续作业的进行。
[0022]进一步，所述感应部呈波纹状结构，且沿所述波导本体的外壁周向分布。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，感应部的厚度小于波导本体其他部位的厚度，方便感应到井下环空压力而发生微小形变，以便后续作业的进行。
[0024]本专利技术还涉及一种钻铤，包括如上所述的环空压力参数测量装置，还包括钻铤本体，所述钻铤本体的内部设有供浆液通过的通道，且所述钻铤本体的两端分别设有与所述
通道连通的开口；所述波导本体固定安装在所述钻铤本体上。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是测量过程中，波导本体固定安装在钻铤本体上，且钻铤本体的两端分别与钻杆和钻具组合连接，以便进行钻井作业，作业方便。
[0026]进一步，所述钻铤本体呈圆柱形结构。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，形状规整，方便安装，节省空间。
[0028]进一步，所述钻铤本体的一端设有锥形凸起，另一端设有锥形内腔，且其分别与所述通道的两端连通。
[0029]采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，方便钻井时浆液通过，且方便连接钻杆和钻具组合，拆装方便。
[0030]本专利技术还涉及一种随钻井下环空压力参数测量方法，具体包括以下步骤：
[0031]S1：波导本体根据环空压力产生变形，调频器根据所述波导本体的变形调整所述微波发射器的发射频率，所述微波接收器将接收的电磁波信号发送给所述控制器，所述控制器接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环空压力参数测量装置，其特征在于：包括根据环空压力产生形变的波导本体(1)，在所述波导本体(1)的内部设有谐振腔；微波发射器(2)和微波接收器(3)相对固定安装在所述谐振腔内的两端；根据所述波导本体(1)的形变调整所述微波发射器(2)的发射频率的调频器；控制器，根据所获得的谐振频率计算出环空压力参数；所述调频器与所述微波发射器(2)通讯连接，所述微波发射器(2)、所述微波接收器(3)和所述调频器分别与所述控制器通讯连接。2.根据权利要求1所述的环空压力参数测量装置，其特征在于：所述调频器包括根据所述波导本体(1)的形变调整所述微波发射器(2)的发射频率的谐振点检测电路(5)，所述谐振点检测电路(5)分别与所述微波发射器(2)和所述控制器通讯连接。3.根据权利要求2所述的环空压力参数测量装置，其特征在于：所述谐振点检测电路(5)包括：数字频率合成器DDS，用于产生扫频信号；功率放大器，用于将所述扫频信号转化为微波功率信号；微波信号前置放大器；微波信号混频器和低通滤波器，用于对该谐振频率的信号降频处理；AD采集电路，用于对该扫频信号进行模拟数字转换的；所述微波接收器(3)、所述微波信号前置放大器、所述微波信号混频器、所述低通滤波器、所述AD采集电路、所述控制器、所述数字频率合成器DDS、所述功率放大器以及所述微波发射器(2)通过线路依次连接。4.根据权利要求1
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3任一项所述的环空压力参数测量装置，其特征在于：所述波导本体(1)呈圆柱形结构，且所述谐振腔沿中空的所述波导本体(1)的内腔轴向延伸。5.根据权利要求4所述的环空压力参数测量装置，其特征在于：所述波导本体(1)上环设有感应部(4)，所述感应部(4)的厚度小于所述波导本体(1)的厚度。6.根据权利要求5所述的环空压力参数测量装置，其特征在于：所述感应部(4)呈波纹状结构，且沿所述波导本体(1)的外壁周向分布。7.一种钻铤，其特征在于：包括如权利要求1
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6任一项所述的环空压力参数测量装置，还包括钻铤本体(6)，所述钻铤本体(6)的内部设有供钻杆浆液通过的通道(7)，且所述钻铤本体(6)的两端分别设有与所述通道(7)连通的开口；所述环空压力参数测量装置固定安装在所述钻铤本体(6)上。8.根据权利要求7所述的钻铤，其特征在于：所述钻铤本体(6)呈圆柱形结构。9.根据权利要求8所述的钻铤，其特征在于：所述钻铤本体(6)的一端设有锥形凸起，另一端设有锥形内腔，且其分别与所述通道(7)的两端连通。10.一种采用权利要求1所述的装置测量环空压力参数的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：波导本体(1)根据环空压力产生变形，调频器根据所述波导本体(1)的变形调整所述微波发射器(2)的发射频率，所述微波接收器(3)将接收的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王家进，艾维平，窦修荣，毛为民，王鹏，贾衡天，樊懿锋，魏志刚，王磊，郭贤伟，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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