【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于勘探开发测量，尤其涉及一种适用于强振环境的井斜测量装置及方法。
技术介绍
1、精准可靠的随钻测斜数据对钻井作业至关重要，它是保障钻井井眼轨迹控制质量、安全高效钻达地质目标以及提高单井产量和油气藏采收率的基础。随着钻井技术的发展以及油气田快速建产需求的推动，为提高钻井机械钻速，在川渝、新疆等地区广泛分布的可钻性差、软硬交错等地层钻进时，广泛采用高钻压、高钻速等激进钻井参数，致使井下持续振动可达20g（g为重力加速度，g=9.81m/s²）以上，瞬时冲击振动可达200g以上。
2、然而，井斜测量模块电子元件抗振能力有限，在这种强烈的井下振动环境下，该模块面临诸多问题，如测量误差增大、稳定性降低、寿命缩短，甚至快速失效破坏等。这些问题导致起下钻频繁，严重影响钻井时效和钻井周期。
3、为降低井下随钻井斜测量模块电子电路振动级别并延长模块寿命、降低故障率，业内通常采用以下三种主要方法：
4、其一，在井斜测量电子电路模块与电路骨架螺钉连接部位加装4-6个减振橡胶垫片。但由于常规井斜测量模块需在钻进状态持续实时测量并保证测斜精度，对其振动位移需严格控制，使得该方法整体减振能力受限。
5、其二，在钻具组合中加入阻尼或吸能减振工具。不过，此类工具适应性较差，并且自身也存在失效风险。
6、其三，优化钻具组合，并在钻进过程中监测井下振动，当发现振动超标时，通过调整钻井参数降低井下振动。但受井下数据传输速率的限制，存在3-10分钟的滞后，而且钻井参数调整往往需要多次尝试才能实现减
7、在当前现场实际应用中，上述方法作用下井斜测量模块实际抗振能力不足10g，井下强烈振动引发的测量数据失真及故障问题依然十分突出，迫切需要改进。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决随钻测斜工具井斜测量模块在井下强振动环境下易故障失效问题,提出一种适用于强振环境的井斜测量装置及方法，通过技术及方法创新，大幅提升井斜测量模块抗振能力，对于降低井故障率、确保井眼轨迹质量以及提升钻井效率具有极为重要的意义。
2、为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、一种用于强振环境的井斜测量装置，包括空心圆柱抗压筒、电路骨架、加速度测量模块和主控模块；所述电路骨架整体呈圆柱体结构，设置于空心圆柱抗压筒中，其侧面掏空设置有布局平面；所述加速度测量模块固定安装于电路骨架的布局平面上，用于检测其所在位置的加速度数据；所述主控模块固定安装于电路骨架的布局平面上，并通过导电线缆与加速度测量模块电性连接，用于控制加速度测量模块的工作和供电，接收并处理加速度数据，获得井斜数据后上传；所述加速度数据为x、y、z三轴的重力加速度分量。
4、优选的，所述加速度测量模块包括pcb板ⅰ和加速度计；pcb板ⅰ通过紧固螺钉固定于所述电路骨架的布局平面上，且pcb板ⅰ与电路骨架之间设置有减振硅胶层；加速度计固定安装于pcb板ⅰ上。
5、优选的，所述减振硅胶层的厚度为0.2~0.6mm。
6、优选的，所述pcb板ⅰ上设置有固定框架，所述加速度计通过硅胶灌封于固定框架中。
7、优选的，所述固定框架中的硅胶填充厚度为2~5mm。
8、优选的，所述加速度计为基于电容效应的mems加速度计。
9、优选的，所述主控模块包括pcb板ⅱ和主控电路，主控电路布设于pcb板ⅱ上；pcb板ⅱ通过若干螺钉组件固定于所述电路骨架的布局平面上，且pcb板ⅰ与电路骨架之间设置有减振橡胶垫片。
10、优选的，所有螺钉组件沿pcb板ⅱ长度方向平行间隔布设，且相邻所述螺钉组件之间间隔40~60mm。
11、优选的，所述螺钉组件包括压实减振垫片和至少两颗螺钉本体，螺钉本体依次穿过压实减振垫片、pcb板ⅱ和减振橡胶垫片后，与电路骨架紧固连接。
12、优选的，所述减振垫片和减振橡胶垫片的厚度均为2~3mm。
13、优选的，所述pcb板ⅱ包括4~6层堆叠的布线层，相邻布板层之间玻纤增强聚丙烯材料紧密粘合。
14、优选的，所述玻纤增强聚丙烯材料由2~3层玻纤布和50%~70%体积占比的聚丙烯树脂组成。
15、优选的，所述电路骨架上，沿轴向间隔设置有若干径向减振结构；每个径向减振结构包括减振密封圈，减振密封圈的轴向两侧分别设置pek环形挡圈。
16、优选的，所述电路骨架的两端分别嵌设有轴向减振橡胶块。
17、优选的，令导电线缆的长度n，令加速度测量模块与主控模块间的触点距为m，则1.1m≤n≤1.5m。
18、一种强振环境下的井斜测量方法，包括以下步骤：
19、s1，选择合适量程的加速度测量模块，参与组装上述一种用于强振环境的井斜测量装置；
20、s2，将井斜测量装置安装于钻具上，随钻具一同下入到井下；
21、s3，在测量井斜时，井斜测量装置中的主控模块控制加速度测量模块采集所在位置的加速度数据；所述加速度数据为井斜测量装置所在位置x、y、z三轴的重力加速度分量；
22、s4，主控模块对加速度数据进行解码结算处理后，获得井斜数据；
23、s5，将井斜数据通过上部传输装置上传至地面接收设备。
24、优选的，所述步骤s2中，井斜测量装置的安装位置距离钻头1.2~1.8m。
25、优选的，所述步骤s4中，对加速度数据进行解码结算处理包括：分别获取x、y、z三轴的50~200组重力加速度分量数据；以轴为单位，将所有重力加速度分量数据进行正态分布处理；取分布频率区间为50%的数据平均值，用于计算井斜数据。
26、本专利技术的有益效果：
27、1）本技术方案中的用于强振环境的井斜测量装置，通过将电路骨架设置于空心圆柱抗压筒中，并合理布局安装加速度测量模块和主控模块，形成一个相对完整且稳固的结构。这种结构能够有效抵御井下强烈振动对测量装置的冲击，相较于
技术介绍
中现有方法，可更好地保障在高振动环境下对x、y、z三轴重力加速度分量的准确测量以及后续井斜数据的获取与上传，为精准控制井眼轨迹、提高钻井效率等提供更可靠的数据基础，大幅提升了井斜测量模块在强振环境下的整体适应性和可靠性。
28、2）加速度测量模块通过pcb板ⅰ与电路骨架连接，且设置了减振硅胶层。这种设计使得加速度测量模块在与电路骨架连接时，不仅能实现稳固安装，还可借助减振硅胶层有效吸收和分散来自电路骨架传递的振动能量，减少振动对加速度测量模块的影响，相比
技术介绍
中常规减振方法，能更精准地检测所在位置的加速度数据，从而提高井斜测量的准确性，同时延长模块的使用寿命。
29、3）规定减振硅胶层的厚度为0.2-0.6mm，此厚度范围是经过精心考量的。在不占据过多空间的前提下，既能保证硅胶层有足够的材料来吸收和分散井下振动产生的能量，对不同频率本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：包括空心圆柱抗压筒、电路骨架（1）、加速度测量模块（ 2）和主控模块（3）；所述电路骨架（1）整体呈圆柱体结构，设置于空心圆柱抗压筒中，其侧面掏空设置有布局平面（1.1）；所述加速度测量模块（ 2）固定安装于电路骨架（1）的布局平面（1.1）上，用于检测其所在位置的加速度数据；所述主控模块（3）固定安装于电路骨架（1）的布局平面（1.1）上，并通过导电线缆（4）与加速度测量模块（ 2）电性连接，用于控制加速度测量模块（ 2）的工作和供电，接收并处理加速度数据，获得井斜数据后上传；所述加速度数据为X、Y、Z三轴的重力加速度分量。
2.如权利要求1所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述加速度测量模块（ 2）包括PCB板Ⅰ（2.1）和加速度计（2.2）；PCB板Ⅰ（2.1）通过紧固螺钉固定于所述电路骨架（1）的布局平面（1.1）上，且PCB板Ⅰ（2.1）与电路骨架（1）之间设置有减振硅胶层；加速度计（2.2）固定安装于PCB板Ⅰ（2.1）上。
3.如权利要求2所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征
4.如权利要求2所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述PCB板Ⅰ（2.1）上设置有固定框架（2.3），所述加速度计（2.2）通过硅胶（2.4）灌封于固定框架（2.3）中。
5.如权利要求4所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述固定框架（2.3）中的硅胶填充厚度为2~5mm。
6.如权利要求2所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述加速度计（2.2）为基于电容效应的MEMS加速度计。
7.如权利要求1所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述主控模块（3）包括PCB板Ⅱ（3.1）和主控电路（3.2），主控电路（3.2）布设于PCB板Ⅱ（3.1）上；PCB板Ⅱ（3.1）通过若干螺钉组件（5）固定于所述电路骨架（1）的布局平面（1.1）上，且PCB板Ⅰ（2.1）与电路骨架（1）之间设置有减振橡胶垫片（8）。
8.如权利要求7所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所有螺钉组件（5）沿PCB板Ⅱ（3.1）长度方向平行间隔布设，且相邻所述螺钉组件（5）之间间隔40~60mm。
9.如权利要求7所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述螺钉组件（5）包括压实减振垫片（5.1）和至少两颗螺钉本体（5.2），螺钉本体（5.2）依次穿过压实减振垫片（5.1）、PCB板Ⅱ（3.1）和减振橡胶垫片（8）后，与电路骨架（1）紧固连接。
10.如权利要求9所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述减振垫片和减振橡胶垫片（8）的厚度均为2~3mm。
11.如权利要求8所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述PCB板Ⅱ（3.1）包括4~6层堆叠的布线层，相邻布板层之间玻纤增强聚丙烯材料紧密粘合。
12.如权利要求11所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述玻纤增强聚丙烯材料由2~3层玻纤布和50%~70%体积占比的聚丙烯树脂组成。
13.如权利要求1所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述电路骨架（1）上，沿轴向间隔设置有若干径向减振结构（7）；每个径向减振结构（7）包括减振密封圈（7.1），减振密封圈（7.1）的轴向两侧分别设置PEK环形挡圈（7.2）。
14.如权利要求1所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述电路骨架（1）的两端分别嵌设有轴向减振橡胶块（6）。
15.如权利要求1所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：令导电线缆（4）的长度N，令加速度测量模块（ 2）与主控模块（3）间的触点距为M，则1.1M≤N≤1.5M。
16.一种强振环境下的井斜测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
17.如权利要求16所述一种强振环境下的井斜测量方法，其特征在于：所述步骤S2中，井斜测量装置的安装位置距离钻头1.2~1.8m。
18.如权利要求16所述一种强振环境下的井斜测量方法，其特征在于，所述步骤S4中，对加速度数据进行解码结算处理包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：包括空心圆柱抗压筒、电路骨架（1）、加速度测量模块（ 2）和主控模块（3）；所述电路骨架（1）整体呈圆柱体结构，设置于空心圆柱抗压筒中，其侧面掏空设置有布局平面（1.1）；所述加速度测量模块（ 2）固定安装于电路骨架（1）的布局平面（1.1）上，用于检测其所在位置的加速度数据；所述主控模块（3）固定安装于电路骨架（1）的布局平面（1.1）上，并通过导电线缆（4）与加速度测量模块（ 2）电性连接，用于控制加速度测量模块（ 2）的工作和供电，接收并处理加速度数据，获得井斜数据后上传；所述加速度数据为x、y、z三轴的重力加速度分量。
2.如权利要求1所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述加速度测量模块（ 2）包括pcb板ⅰ（2.1）和加速度计（2.2）；pcb板ⅰ（2.1）通过紧固螺钉固定于所述电路骨架（1）的布局平面（1.1）上，且pcb板ⅰ（2.1）与电路骨架（1）之间设置有减振硅胶层；加速度计（2.2）固定安装于pcb板ⅰ（2.1）上。
3.如权利要求2所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述减振硅胶层的厚度为0.2~0.6mm。
4.如权利要求2所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述pcb板ⅰ（2.1）上设置有固定框架（2.3），所述加速度计（2.2）通过硅胶（2.4）灌封于固定框架（2.3）中。
5.如权利要求4所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述固定框架（2.3）中的硅胶填充厚度为2~5mm。
6.如权利要求2所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述加速度计（2.2）为基于电容效应的mems加速度计。
7.如权利要求1所述一种用于强振环境的井斜测量装置，其特征在于：所述主控模块（3）包括pcb板ⅱ（3.1）和主控电路（3.2），主控电路（3.2）布设于pcb板ⅱ（3.1）上；pcb板ⅱ（3.1）通过若干螺钉组件（5）固定于所述电路骨架（1）的布局平面（1.1）上，且pcb板ⅰ（2.1）与电路骨架（1）之间设置有减振橡胶垫片（8）。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，汪洋，冯思恒，刘伟，张斌，谭清明，邓虎，唐梁，王俞淞，胡超，
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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