【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气钻采井下工具，具体来讲，涉及一种随钻测斜工具。
技术介绍
1、随着油气田勘探开发向深部及非常规油气资源不断推进，地质工程条件更加复杂、钻井井深与水平段长不断加大，对钻井工程的顺利实施带来巨大挑战。理论及实践经验表明：优良的直井段轨迹质量是井眼防碰、减小钻井井眼摩阻扭矩、降低后续井段施工难度，安全高效实现地质工程目标的基础，对于复杂深井及长水平段水平井降低工程难度具有重要意义。
2、常规直井段钻井作业监测井斜的方式主要有：一是钻进50~100m井段后，停止钻进，使用专用测斜绞车用钢丝缆绳将单点测斜仪通过钻具内孔下放至井底附近，测量完毕后将单点测斜仪再次通过钢丝缆绳起出井口，然后在地面读取单点测斜仪存储的井斜数据，这种方式耽误大量的钻井时间、操作过程复杂，每次测斜一般需要耗时2~3h，同时带来的井控风险问题也不容忽视；二是钻进一定井段后，在钻具内孔放入自浮式测斜工具，通过开泵循环钻井液将测斜仪循环至井底，测斜完成后停止循环等待仪器自然浮出井口，这种方式同样耗时长、效率低，同时难以准确预估仪器到达井底时间，一旦预估不准就会测斜失败；三是采用起钻前投入测斜仪，等待20分钟左右测斜仪到达井底后再起钻，等起钻完后读取测斜数据，以上三种方式均存在测斜效率低、耗时长问题，同时数据滞后，无法及时在井斜超标前采取相应技术措施。四是采用常规mwd进行随钻监测，但这种连续测量方式成本高、存在极大浪费，仪器在直井段50~70l/s及以上大排量钻井参数及井下强烈振动环境下仪器故障率达20%以上，单趟入井续航寿命仅200h小时左
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种随钻测斜工具，用以解决常规直井段轨迹监测方式面临的故障率高、续航能力不足及作业成本高等难题，为直井段井眼轨迹质量与作业效率提升，提供可靠的随钻测斜数据支撑。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种随钻测斜工具，所述测斜工具可包括阀体单元、驱动单元、测斜单元及电源单元，其中，阀体单元、驱动单元、测斜单元及电源单元由上至下依次连接，阀体单元包括阀体、定子和转子，定子和转子都穿设在阀体中且定子间隔设置在转子的上方；驱动单元的上端连接在转子的下端，驱动单元能够驱动转子在阀体中相对于定子转动以产生压力脉冲传输测斜数据信号；测斜单元包括集成设置的主控模块、振动感应模块、电路电源模块及至少一个传感器，传感器能够测量井斜角数据，主控模块能够接收、存储并控制驱动单元传输井斜角数据，振动感应模块能够感应所述测斜工具是否振动以指示主控模块及传感器是否运行；电路电源模块用于对测斜单元中各模块的电路供电进行分配；电源单元用于对驱动单元和测斜单元提供电能。
3、可选择地，所述驱动单元可包括传动主轴、联轴器、减速器、柔性联轴器和电机，传动主轴、联轴器、减速器、柔性联轴器和电机依次连接在所述转子的下端，电机输出的动力能够依次由柔性联轴器、减速器、联轴器、传动主轴输入至所述转子，以驱动所述转子在所述阀体中转动。
4、可选择地，所述传动主轴上可套设有第一抗压筒，第一抗压筒的上端固定连接在所述阀体的下端；第一抗压筒与所述传动主轴之间安装有扶正环，用于防止所述传动主轴在转动时产生径向晃动；所述联轴器、减速器、柔性联轴器、电机及所述测斜单元上套设有第二抗压筒，第二抗压筒连接在第一抗压筒的下端，第一抗压筒和第二抗压筒用于密封所述驱动单元和所述测斜单元并承受外侧流体压力。
5、可选择地，所述第一抗压筒的外壁上可设有耐冲蚀涂层，耐冲蚀涂层用于提升所述第一抗压筒的耐冲蚀性能。
6、可选择地，所述第一抗压筒与所述传动主轴之间还可安装有动密封件，动密封件用于所述传动主轴转动时保持和所述第一抗压筒之间的密封。
7、可选择地，所述测斜单元还可包括三向电路骨架，三向电路骨架的上端与所述驱动单元的下端固定连接，所述主控模块、振动感应模块和电路电源模块都集成安装在三向电路骨架上；所述测斜单元包括两个传感器，两个传感器都安装在三向电路骨架中，两个传感器相互垂直且都与三向电路骨架的轴线垂直；三向电路骨架用于缩短所述测斜单元的轴向长度。
8、可选择地，所述测斜工具还可包括第一扶正器、第二扶正器、弹性件和一体式尾椎，第一扶正器连接在所述电源单元和所述测斜单元之间，弹性件、第二扶正器和一体式尾椎依次连接在所述电源单元的下端；第一扶正器和第二扶正器的外壁上都设有若干个周向分布的扶正翼；第一扶正器和第二扶正器用于使所述测斜工具在井筒中保持居中，弹性件用于对所述测斜工具进行减振。
9、可选择地，所述电源单元上可套设有第三抗压筒，第三抗压筒用于将所述电源单元密封并承受外侧流体压力。
10、可选择地，所述测斜工具还可包括悬挂短节，悬挂短节套设在所述阀体单元、驱动单元、测斜单元和电源单元上，所述阀体单元的下端能够抵接在悬挂短节的内壁的台阶上进行固定，悬挂短节的上端能够与上部钻柱连接，悬挂短节用于将所述测斜工具固定悬挂在上部钻柱的下端。
11、可选择地，所述悬挂短节与所述驱动单元、测斜单元和电源单元之间可形成有流体通道，流经所述阀体单元中的钻井液流体能够沿流体通道流入下方井筒。
12、可选择地，所述两个传感器都可为重力加速度传感器，所述两个传感器都可采用井斜角测量方法进行井斜角测量，井斜角测量方法可包括分别使用所述两个传感器测得两个重力加速度的测量值，分别为gx和gy；判断gx和gy是否都在设定的预期范围内；若是，则井斜角的计算公式为：
13、；
14、式中：θx和θy为分别为基于x轴和y轴传感器计算的倾斜角度；若gx和gy中任意一个不在设定的预期范围内，则井斜角的计算公式为：
15、；
16、式中：gt为当地重力总加速度值。
17、可选择地，所述设定的预期范围可为0~0.35。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：
19、1、本专利技术的随钻测斜工具95%以上时间处于休眠状态，仅在需要测斜时进入工作状态，工具损耗及电力消耗极低，整体续航能力由200h左右提升至1个月以上；
20、2、本专利技术的随钻测斜工具在钻进时可将钻井液流道开启至最大状态，钻井液高流速的过流强度和持续时间大幅降低，随钻测斜工具中产生的冲蚀、机械部件的损耗程度大幅降低，从而将工具的耐大排量冲蚀时间由百小时级别提升至千小时级别、故障率降低至每个月1~2次极低水平；
21、3、本专利技术的随钻测斜工具的测斜过程对于作业人员来说处于无感状态，完全不耽误钻井作业时效，测斜效率高；
22、4、本专利技术的随钻测斜工具的电子电路集成度高，工具整体长度由常规的7m以上缩短至不足3m，可以采用一辆小货车即可实现运输，同时组合入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种随钻测斜工具，其特征在于，所述测斜工具包括阀体单元、驱动单元、测斜单元及电源单元，其中，
2.根据权利要求1所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述驱动单元包括传动主轴、联轴器、减速器、柔性联轴器和电机，传动主轴、联轴器、减速器、柔性联轴器和电机依次连接在所述转子的下端，电机输出的动力能够依次由柔性联轴器、减速器、联轴器、传动主轴输入至所述转子，以驱动所述转子在所述阀体中转动。
3.根据权利要求2所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述传动主轴上套设有第一抗压筒，第一抗压筒的上端固定连接在所述阀体的下端；第一抗压筒与所述传动主轴之间安装有扶正环，用于防止所述传动主轴在转动时产生径向晃动；
4.根据权利要求3所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述第一抗压筒的外壁上设有耐冲蚀涂层，耐冲蚀涂层用于提升所述第一抗压筒的耐冲蚀性能。
5.根据权利要求3所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述第一抗压筒与所述传动主轴之间还安装有动密封件，动密封件用于所述传动主轴转动时保持和所述第一抗压筒之间的密封。
6.根据权利要求1所述的随钻测斜工具，
7.根据权利要求1所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述测斜工具还包括第一扶正器、第二扶正器、弹性件和一体式尾椎，第一扶正器连接在所述电源单元和所述测斜单元之间，弹性件、第二扶正器和一体式尾椎依次连接在所述电源单元的下端；第一扶正器和第二扶正器的外壁上都设有若干个周向分布的扶正翼；第一扶正器和第二扶正器用于使所述测斜工具在井筒中保持居中，弹性件用于对所述测斜工具进行减振。
8.根据权利要求1所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述电源单元上套设有第三抗压筒，第三抗压筒用于将所述电源单元密封并承受外侧流体压力。
9.根据权利要求1所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述测斜工具还包括悬挂短节，悬挂短节套设在所述阀体单元、驱动单元、测斜单元和电源单元上，所述阀体单元的下端能够抵接在悬挂短节的内壁的台阶上进行固定，悬挂短节的上端能够与上部钻柱连接，悬挂短节用于将所述测斜工具固定悬挂在上部钻柱的下端。
10.根据权利要求9所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述悬挂短节与所述驱动单元、测斜单元和电源单元之间形成有流体通道，流经所述阀体单元中的钻井液流体能够沿流体通道流入下方井筒。
11.根据权利要求6所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述两个传感器都为重力加速度传感器，所述两个传感器都采用井斜角测量方法进行井斜角测量，井斜角测量方法包括分别使用所述两个传感器测得两个重力加速度的测量值，分别为Gx和Gy；判断Gx和Gy是否都在设定的预期范围内；若是，则井斜角的计算公式为：
12.根据权利要求11所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述设定的预期范围为0~0.35。
...【技术特征摘要】
1.一种随钻测斜工具，其特征在于，所述测斜工具包括阀体单元、驱动单元、测斜单元及电源单元，其中，
2.根据权利要求1所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述驱动单元包括传动主轴、联轴器、减速器、柔性联轴器和电机，传动主轴、联轴器、减速器、柔性联轴器和电机依次连接在所述转子的下端，电机输出的动力能够依次由柔性联轴器、减速器、联轴器、传动主轴输入至所述转子，以驱动所述转子在所述阀体中转动。
3.根据权利要求2所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述传动主轴上套设有第一抗压筒，第一抗压筒的上端固定连接在所述阀体的下端；第一抗压筒与所述传动主轴之间安装有扶正环，用于防止所述传动主轴在转动时产生径向晃动；
4.根据权利要求3所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述第一抗压筒的外壁上设有耐冲蚀涂层，耐冲蚀涂层用于提升所述第一抗压筒的耐冲蚀性能。
5.根据权利要求3所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述第一抗压筒与所述传动主轴之间还安装有动密封件，动密封件用于所述传动主轴转动时保持和所述第一抗压筒之间的密封。
6.根据权利要求1所述的随钻测斜工具，其特征在于，所述测斜单元还包括三向电路骨架，三向电路骨架的上端与所述驱动单元的下端固定连接，所述主控模块、振动感应模块和电路电源模块都集成安装在三向电路骨架上；所述测斜单元包括两个传感器，两个传感器都安装在三向电路骨架中，两个传感器相互垂直且都与三向电路骨架的轴线垂直；三向电路骨架用于缩短所述测斜单元的轴向长度。
7.根据权利要求1所述的随钻测斜工具，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯思恒，陈东，刘伟，汪洋，古闵全，曾敏偲，张德军，杨瑞帆，许期聪，寇明，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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