【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及井下测量，是一种用于高温高压环境的直井测斜装置和直井测斜方法。
技术介绍
1、油气钻井生产中，根据开发工艺制定的井身结构包括直井和弯曲井眼。在直井钻进过程中，井斜超标将造成无法钻遇油层或油气层钻遇率低等问题，严重时还会导致井眼报废。特别是在高温高压及高陡构造条件下的作业活动，更加容易造成机械钻速低、钻井成本高及钻井周期长等问题。
2、公告号为cn 102536192 b的中国专利文献公开了一种井下定向动力钻具工具面动态控制系统，它包括钻头、弯角式造斜动力钻具、随钻测量系统、钻杆、钻台、顶驱以及立管顶驱伺服和制动系统，所述钻头连接所述弯角式造斜动力钻具，所述弯角式造斜动力钻具连接所述随钻测量系统，所述随钻测量系统连接所述钻杆，所述钻杆上端穿过所述钻台，所述钻杆顶部连接所述顶驱，所述顶驱连接所述立管，所述立管上设置有所述随钻测量系统的压力信号传感器，其特征在于：它还包括一套工具面解码系统、一套动态工具面控制系统、一套顶驱角度传感系统、一套顶驱角度信号处理系统和一套顶驱伺服和制动系统；所述工具面解码系统的输入端连接所述随钻测量系统的压力信号传感器，输出端连接所述动态工具面控制系统，所述动态工具面控制系统预置在监控计算机中，所述动态工具面控制系统的输出端连接所述顶驱伺服和制动系统，所述顶驱伺服和制动系统连接顶驱和所述顶驱角度传感系统，所述顶驱角度传感系统的输出端连接所述顶驱角度信号处理系统，所述顶驱角度信号处理系统的输出端连接所述动态工具面控制系统。该井下定向动力钻具工具面动态控制系统在直井钻井过程中，直井段的
3、磁流变液（magnetorheological fluid , 简称mr流体）属流动性可控的新型流体。其在外部无磁场时呈现低粘度的牛顿流体特性，在外加磁场时呈现为高粘度、低流动性的宾汉流体。磁流变液是由微米级可磁化颗粒均匀分散在特定载体母液和添加剂中所形成的特殊悬浮体系，在外加磁场作用下,表现出非牛顿流体的特性,在毫秒级时间内从自由流动的液体转变为半固体甚至固体,呈现出强烈的可控流变特性，具有转换能耗低、易于控制和响应迅速的特点。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于高温高压环境的直井测斜装置和直井测斜方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决随钻测量仪器结构复杂的问题，还能进一步解决现有测斜仪进行井斜测斜时操作复杂的问题。
2、本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种用于高温高压环境的直井测斜装置，包括上接头、过渡短节、连接颈、节流套、阀头、阀杆、阀护套、外护筒、磁流变液组件和测量短节，上接头上端内侧设有第一限位环台，上接头下端内侧固定安装有过渡短节，过渡短节中央设有上下贯通的安装孔，对应安装孔外侧位置的过渡短节上设有至少一个上下贯通的过流孔，对应安装孔位置的过渡短节下侧设有连接颈，对应第一限位环台与过渡短节之间位置的上接头内限位安装有节流套；节流套上部内侧设有阀头，阀头下端设有下端位于节流套下方的阀杆，对应阀头位置的节流套内侧设有节流曲面，阀杆中部外侧设有阀护套，对应阀护套位置的阀头下侧设有护套环槽，阀护套下端固定安装于过渡短节内侧，连接颈下部外侧固定安装有外护筒，外护筒内设有能够调节钻井液在阀头与节流曲面处过流面积的磁流变液组件；磁流变液组件包括顶帽、无磁弹簧、底帽、磁场发生器、支撑套、耐磨套、活塞帽、平衡弹簧和转换接头，阀杆下端与顶帽上端固定安装在一起，对应顶帽下方位置的外护筒上部内侧设有底帽，底帽上设有上下贯通的第一过流孔，顶帽与底帽之间设有无磁弹簧，外护筒下端内侧固定安装有下端位于其下方的转换接头，转换接头上端外侧固定安装有耐磨套，耐磨套上端内侧设有第二限位环台，对应第二限位环台下方位置的耐磨套上部内侧设有活塞帽，活塞帽与转换接头之间设有平衡弹簧，对应顶帽与活塞帽之间位置的外护筒内设有磁流变液，外护筒中部内侧设有第三限位环台，第三限位环台上设有能使磁流变液状态变换的磁场发生器，磁场发生器上设有第二过流孔，磁场发生器上端与底帽下端之间设有支撑套；对应活塞套与转换接头之间位置的耐磨套内设有平衡腔，转换接头下端外侧设有能与平衡腔连通的平衡孔，转换接头下端固定安装有测量短节，测量短节内设有振动传感器、测斜传感器和数据处理器。
3、下面是对上述专利技术技术方案之一的进一步优化或/和改进：
4、上述磁场发生器可包括发生器本体、磁流管、铁芯和线圈，发生器本体上端外侧设有上外环台，发生器本体下端外侧设有下外环台，上外环台上沿圆周间隔设有至少两个上下贯通的上磁流孔，对应每个上磁流孔位置的下外环台上均设有上下贯通的下磁流孔，每两对应位置的上磁流孔与下磁流孔之间均固定安装有磁流管；对应上外环台和下外环台之间位置的发生器本体外侧设有铁芯，铁芯外侧缠绕有线圈。
5、上述测量短节可包括测量外筒、电路骨架、电路板、固定骨架、锂电池和端帽，转换接头下端固定安装于测量外筒上端内侧，测量外筒下端内侧固定安装有端帽；测量外筒内由上至下依次设有振动传感器、测斜传感器、电路骨架和固定骨架，电路骨架内设有电路板，电路板上设有数据处理器，固定骨架内设有锂电池，线圈、振动传感器和测斜传感器均与电路板连接。
6、上述还可包括电力线、承压密封塞和堵头，发生器本体下端设有第一接线孔；耐磨套外侧设有上下贯通的走线竖槽，对应走线竖槽上端位置耐磨套上端设有上豁口，对应走线竖槽下端位置的耐磨套下端设有下豁口；转换接头下端中央设有安装盲孔，安装盲孔内设有承压密封塞，安装盲孔内设有能与下豁口连通的第二接线孔；电力线的第一端穿过第一接线孔与线圈连接，电力线的第二端依次穿过上豁口、走线竖槽、下豁口和第二接线孔后接入承压密封塞内；转换接头下端外侧设有能与第二接线孔连通的变液孔，变液孔外端内侧设有堵头。
7、上述节流套中部可设有由上至下依次连通的上过流孔、中过流孔和下过流孔，中过流孔呈上窄下宽的节流曲面，节流套内设有阀杆，阀杆上端设有阀头，阀头上端呈上小下大的锥面。
8、上述还可包括o形密封圈，顶帽与连接颈之间设有o形密封圈，顶帽与外护筒之间设有o形密封圈，活塞帽与耐磨套之间设有o形密封圈，转换接头与耐磨套之间设有o形密封圈，转换接头与外护筒之间设有o形密封圈。
9、上述顶帽下端可设有开口向下的上盲孔，底帽上端设有开口向上的下盲孔，无磁弹簧上端位于上盲孔内，无磁弹簧下端位于下盲孔内。
10、本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用上述用于高温高压环境的直井测斜装置的直井测斜方法，包括步骤如下：
11、s1：提供直井测斜系统，直井测斜系统包括高温高压环境的直井测斜装置、地面压力计、下位机和上位机，将高温高压环境的直井测斜装置安装于油气井钻柱中间，正常钻进时，磁场发生器断电且磁流变液呈液态，使直井测斜系统进入休眠状态，开启泥浆泵，钻柱中的钻井液循环，阀头在钻井液作用下向下移动并压缩无磁弹簧；...
【技术保护点】
1.一种用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于包括上接头、过渡短节、连接颈、节流套、阀头、阀杆、阀护套、外护筒、磁流变液组件和测量短节，上接头上端内侧设有第一限位环台，上接头下端内侧固定安装有过渡短节，过渡短节中央设有上下贯通的安装孔，对应安装孔外侧位置的过渡短节上设有至少一个上下贯通的过流孔，对应安装孔位置的过渡短节下侧设有连接颈，对应第一限位环台与过渡短节之间位置的上接头内限位安装有节流套；节流套上部内侧设有阀头，阀头下端设有下端位于节流套下方的阀杆，对应阀头位置的节流套内侧设有节流曲面，阀杆中部外侧设有阀护套，对应阀护套位置的阀头下侧设有护套环槽，阀护套下端固定安装于过渡短节内侧，连接颈下部外侧固定安装有外护筒，外护筒内设有能够调节钻井液在阀头与节流曲面处过流面积的磁流变液组件；磁流变液组件包括顶帽、无磁弹簧、底帽、磁场发生器、支撑套、耐磨套、活塞帽、平衡弹簧和转换接头，阀杆下端与顶帽上端固定安装在一起，对应顶帽下方位置的外护筒上部内侧设有底帽，底帽上设有上下贯通的第一过流孔，顶帽与底帽之间设有无磁弹簧，外护筒下端内侧固定安装有下端位于其下方的转换接头，转换接头上端外侧
2.根据权利要求1所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于磁场发生器包括发生器本体、磁流管、铁芯和线圈，发生器本体上端外侧设有上外环台，发生器本体下端外侧设有下外环台，上外环台上沿圆周间隔设有至少两个上下贯通的上磁流孔，对应每个上磁流孔位置的下外环台上均设有上下贯通的下磁流孔，每两对应位置的上磁流孔与下磁流孔之间均固定安装有磁流管；对应上外环台和下外环台之间位置的发生器本体外侧设有铁芯，铁芯外侧缠绕有线圈。
3.根据权利要求2所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于测量短节包括测量外筒、电路骨架、电路板、固定骨架、锂电池和端帽，转换接头下端固定安装于测量外筒上端内侧，测量外筒下端内侧固定安装有端帽；测量外筒内由上至下依次设有振动传感器、测斜传感器、电路骨架和固定骨架，电路骨架内设有电路板，电路板上设有数据处理器，固定骨架内设有锂电池，线圈、振动传感器和测斜传感器均与电路板连接。
4.根据权利要求3所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于还包括电力线、承压密封塞和堵头，发生器本体下端设有第一接线孔；耐磨套外侧设有上下贯通的走线竖槽，对应走线竖槽上端位置耐磨套上端设有上豁口，对应走线竖槽下端位置的耐磨套下端设有下豁口；转换接头下端中央设有安装盲孔，安装盲孔内设有承压密封塞，安装盲孔内设有能与下豁口连通的第二接线孔；电力线的第一端穿过第一接线孔与线圈连接，电力线的第二端依次穿过上豁口、走线竖槽、下豁口和第二接线孔后接入承压密封塞内；转换接头下端外侧设有能与第二接线孔连通的变液孔，变液孔外端内侧设有堵头。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于节流套中部设有由上至下依次连通的上过流孔、中过流孔和下过流孔，中过流孔呈上窄下宽的节流曲面，节流套内设有阀杆，阀杆上端设有阀头，阀头上端呈上小下大的锥面；或/和，还包括O形密封圈，顶帽与连接颈之间设有O形密封圈，顶帽与外护筒之间设有O形密封圈，活塞帽与耐磨套之间设有O形密封圈，转换接头与耐磨套之间设有O形密封圈，转换接头与外护筒之间设有O形密封圈；或/和，顶帽下端设有开口向下的上盲孔，底帽上端设有开口向上的下盲孔，无磁弹簧上端位于上盲孔内，无磁弹簧下端位于下盲孔内。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的用于高温高压环境的直井测斜装置的直井测斜方法，其特征在于包括步骤如下：
7.根据权利要求6所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于S2具体包括以下步骤，S21：泥浆泵关停；S22：测斜传感器测量井斜角数据；S23：数据处理器处理井斜角数据；S24：磁场发生器通电；S25：磁流变液固化。
8.根据权利要求6或7所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于S3中，对井斜角数据的编码是依靠赋予定时中断程序的两次定时中断之间的间隔时长来实现，由数据处理器控制高级...
【技术特征摘要】
1.一种用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于包括上接头、过渡短节、连接颈、节流套、阀头、阀杆、阀护套、外护筒、磁流变液组件和测量短节，上接头上端内侧设有第一限位环台，上接头下端内侧固定安装有过渡短节，过渡短节中央设有上下贯通的安装孔，对应安装孔外侧位置的过渡短节上设有至少一个上下贯通的过流孔，对应安装孔位置的过渡短节下侧设有连接颈，对应第一限位环台与过渡短节之间位置的上接头内限位安装有节流套；节流套上部内侧设有阀头，阀头下端设有下端位于节流套下方的阀杆，对应阀头位置的节流套内侧设有节流曲面，阀杆中部外侧设有阀护套，对应阀护套位置的阀头下侧设有护套环槽，阀护套下端固定安装于过渡短节内侧，连接颈下部外侧固定安装有外护筒，外护筒内设有能够调节钻井液在阀头与节流曲面处过流面积的磁流变液组件；磁流变液组件包括顶帽、无磁弹簧、底帽、磁场发生器、支撑套、耐磨套、活塞帽、平衡弹簧和转换接头，阀杆下端与顶帽上端固定安装在一起，对应顶帽下方位置的外护筒上部内侧设有底帽，底帽上设有上下贯通的第一过流孔，顶帽与底帽之间设有无磁弹簧，外护筒下端内侧固定安装有下端位于其下方的转换接头，转换接头上端外侧固定安装有耐磨套，耐磨套上端内侧设有第二限位环台，对应第二限位环台下方位置的耐磨套上部内侧设有活塞帽，活塞帽与转换接头之间设有平衡弹簧，对应顶帽与活塞帽之间位置的外护筒内设有磁流变液，外护筒中部内侧设有第三限位环台，第三限位环台上设有能使磁流变液状态变换的磁场发生器，磁场发生器上设有第二过流孔，磁场发生器上端与底帽下端之间设有支撑套；对应活塞套与转换接头之间位置的耐磨套内设有平衡腔，转换接头下端外侧设有能与平衡腔连通的平衡孔，转换接头下端固定安装有测量短节，测量短节内设有振动传感器、测斜传感器和数据处理器。
2.根据权利要求1所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于磁场发生器包括发生器本体、磁流管、铁芯和线圈，发生器本体上端外侧设有上外环台，发生器本体下端外侧设有下外环台，上外环台上沿圆周间隔设有至少两个上下贯通的上磁流孔，对应每个上磁流孔位置的下外环台上均设有上下贯通的下磁流孔，每两对应位置的上磁流孔与下磁流孔之间均固定安装有磁流管；对应上外环台和下外环台之间位置的发生器本体外侧设有铁芯，铁芯外侧缠绕有线圈。
3.根据权利要求2所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于测量短节包括测量外筒、电路骨架、电路板、固定骨架、锂电池和端帽，转换接头下端固定安装于测量外筒上端内侧，测量外筒下端内侧固定安装有端帽；测量外筒内由上至下依次设有振动传感器、测斜传感器、电路骨架和固定骨架，电路骨架内设有电路板，电路板上设有数据处理器，固定骨架内设有锂电池，线圈、振动传感器和测斜传感器均与电路板连接。
4.根据权利要求3所述的用于高温高压环境的直井测斜装置，其特征在于还包括电力线、承压密封塞和堵头，发生器本体下端设有第一接线孔；耐磨套外侧设有上下贯通的走线竖槽，对应...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，李富强，罗科海，乔东宇，成攀飞，马红滨，尚仓健，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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