测量钻孔状态的系统和方法，特别是检验钻孔最终直径的系统和方法技术方案

本发明专利技术提出了测量钻孔状态的系统和方法，特别是检验钻孔最终直径的系统和方法。系统（10）包括：带有钻头（20）和钻泥循环设备（22）的钻柱（12），连接到钻口（20）上方的钻柱（12）的扩孔器（14）以及连接到钻柱（12）上的下井仪壳体（16），该下井仪壳体具有检测井底状态（如钻孔直径）的传感器（36）。下井仪壳体（16）安装在扩孔器（14）上方，直径小于扩孔器（14）和钻头（20）。传感器（36）可为信号幅度可调的超声换能器（48），沿下井仪壳体（16）固定在适当位置。系统（10）也可包括用于传感器数据的校准器（46）以及带另一传感器（136）的辅助下井仪壳体（116），另一传感器位于钻头（20）和扩孔器之间（14）。本发明专利技术的方法是用所述系统检验钻孔的最终直径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及石油天然气工业中测量钻井孔的钻孔特征和状态。更特别地，本专利技术涉及钻孔和扩孔后测量钻孔直径的系统。本专利技术还涉及在钻孔和扩孔的同时测量钻孔直径的系统。另外，本专利技术涉及钻孔和扩孔期间及之后检验钻孔直径的方法。
技术介绍
钻井属于提取自然资源如地下水、天然气和石油过程的一部分，或者说属于开采天然地下原料过程的一部分。使用钻机钻井或钻孔以旋转钻柱，钻机的钻头附在其末端以便钻入地下所需深度。随着钻孔加深，增加钻铤和钻杆段的长度和重量，并支撑钻柱，不同类型的钻头可打入各种岩层和土壤复域。在钻柱内泵送钻液或钻泥，通过喷嘴或喷射器将钻液或钻泥从钻头抽出，提升到环状物后再到地表，以便为安全钻井创造适当的物理和流体静力状态。另外，岩屑在流向地表的钻泥循环中通过钻孔被排除。钻了一段孔后，将直径略小于钻孔的钢护筒放入洞中。将水泥注入护筒外部和钻孔之间的环缝中。护筒系统加强新一段钻孔的完整性，以便钻的更深，也带来其他好处。钻井使用的系列钻头越来越小，相应地，钢护筒系统变小，使得钻井完成后洞中有洞。在现有技术中，当各段护筒系统准备就绪时，钻孔直径减小。然而，钻井技术最新发展要求钻井越来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.16 US 61/314,379;2011.03.14 US 13/047,4361.一种测量钻孔状态的系统(10)，特别是检验钻孔(26)最终直径，所述系统(10)包括: 一钻柱(12),所述钻柱(12)具有一井底钻具组合(18), —钻头(20)位于所述井底钻具组合(18)的末端和一用于钻泥(24)的循环装置(22)； 一扩孔装置(14)，所述扩孔装置(14)连接到钻头(20)上方的钻柱(12)，所述扩孔装置(14)具有用于所述钻泥(24)流动的通道(30)，所述扩孔装置(14)具有刃口(32)以在井底钻具组合(18)的钻头(20)钻孔 后扩大所述钻孔(26)的直径；以及 一具有连接到钻柱(12 )的连接装置(34)的下井仪壳体(16 )和用于检测井底状态的传感器装置(36)，所述下井仪壳体(16)安装在所述扩孔装置(14)上方，其直径小于所述扩孔装置(14 )，所述下井仪壳体(16 )包括外壳体(40 )和内壳体(42 ); 其中，所述下井仪壳体(16 )与钻柱(12 )可旋转地轴向对齐，钻泥(24)沿所述下井仪壳体(16)的所述外壳体(40)外部流动并通过所述下井仪壳体(16)到钻柱(12)内部。2.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述下井仪壳体(16)具有多个稳定叶片(38)，所述下井仪壳体(16)上的稳定叶片(38)的最大直径小于扩孔装置(14)和钻头(20)的直径，这些稳定叶片(38)为与钻柱(12)对齐的非切削凸起。3.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述下井仪壳体(16)固定啮合所述钻柱(12)的钻铤(29)。4.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述下井仪壳体(16)具有一应用程序接口(27)。5.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述传感器装置(36)包括至少一个信号幅度可调的超声换能器(48)以测量所述钻孔(26)的直径。6.根据权利要求5所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述超声换能器(48)包括压电材料。7.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述传感器装置(36)具有至少一个固定位置，所述固定位置位于所述外壳体(40)或所述稳定叶片(38)上，其中所述传感器装置(36 )连接到所述内壳体(42 )，所述内壳体(42 )在所述外壳体(40 )内。8.根据权利要求7所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述内壳体(42)包括电源装置(25)，电路(55)和用于传感器数据的内存存储装置(57)。9.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统(10)，还包括:将信息从井底位置传输到地表位置的传输装置(59)，所述传输装置(59)为已知的井底到地表遥测件，泥土脉冲星或链接到第三方脉冲星的无线连接，或有线管道。10.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述用于钻泥(24)的循环装置(22)具有地表位置(53)处的泥流线(44)，所述系统(10)还包括: 校准所述传感器装置(36)的校准装置(46)，所述校准装置(46)包括: 第一超声换能器(49)，所述第一超声换能器(49)位于下井仪壳体(16)内部(51)，其通过钻柱(12)与钻泥(24)的循环系统(22)流体连接并且位于所述下井仪壳体(16)的流动通道(50)内；以及 处理装置(61)，其用于比较来自第一换能器(49)的数据以对钻井进行调整，其中所述第一超声传感器(49)放置在流动通道(50)内，流动通道内有已知直径的固定间隙分隔槽(63)，所述第一超声传感器(49)用于在钻孔期间传输横跨所述已知直径的读数，以便持续记录横跨所述已知直径的读数用以比较所述井底第一超声换能器(49)处的钻泥(24)和所述传感器装置(36 )处的钻泥(24);以及 其中读数表示需要调整所述下井仪壳体(16)的所述传感器装置(36)的读数。11.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述用于钻泥(24)的循环装置(22 )具有地表位置(53 )处的泥流线(44 )，所述系统(10 )还包括: 校准所述传感器装置(36)的校准装置(46)，所述校准装置(46)包括: 第二超声换能器(49)，所述第二超声换能器(49)位于地表位置(53)处，其与钻泥(24)的循环系统(22)流体连接，并且位于地表位置(53)处的所述泥流线(44)内；以及处理装置(61 )，其用于比较来自第二换能器(49 )的数据，以对钻井进行调整， 其中，所述第二超声传 感器(49)放置在已知直径的流动通道(53)内用于在钻孔期间传输横跨所述已知直径的读数，以便持续记录横跨所述已知直径的读数，用以比较所述地表位置处的第二超声换能器(49)处的钻泥(24)和所述传感器装置(36)处的钻泥(24);以及 其中，读数表示需要调整所述下井仪壳体(16)的所述传感器装置(36)的读数。12.根据权利要求11所述的测量钻孔状态的系统(10)，其中所述位于地表位置(53)处的第二换能器(49)包括所述泥流线(44)内已知尺寸的表面校准块(52)，用于传输横跨校准块(52)的读数，所述表面校准块具有固定距离的闸(65)以持续记录横跨所述固定距离的传播时间，以便比较地表位置(53)处的钻泥(24)和井底位置所述传感器(36)处的钻泥(24)。13.根据权利要求1所述的测量钻孔状态的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·B·琼斯，
申请(专利权)人：钻杆接头产品有限公司，
类型：
国别省市：