[发明专利]用于井下工具的定向传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于井下工具的定向传感器，并且特别地但不排他地涉及一种用于旋转导向工具的定向传感器，这种旋转导向工具适于结合到井下钻探装置中。

背景技术

用于结合到井下钻探装置中的旋转导向工具是已知的，其中该工具被结合到钻杆柱内，并且包括非旋转的外套筒，该外套筒具有一个或多个可伸缩的推动器，用于接合由钻探装置形成的钻井的壁，从而调整套筒相对于钻井的定向。空心轴限定了用于钻探泥浆的通道，并且可旋转地安装在套筒内，而且直接或间接地连接在用于形成钻井的钻头上，从而通过轴的旋转而产生钻头的操作。为了调整钻探装置的钻探方向，通过调整空心轴中的钻探泥浆的压力而从地面启动旋转导向工具，这又造成一个或多个推动器与钻井的壁接合，从而调整非旋转套筒相对于钻井的定向。这又调整了钻探的方向。为了有效地控制钻探的方向，必须知道一个或多个推动器相对于钻井的定向。

已知通过提供一个或多个加速计而提供井下工具的外壳相对于钻井的定向指示，加速计在连接到旋转轴上的随钻测量(MWD)工具上提供了外壳相对于垂直方向的定向指示。因为使用期间非旋转套筒上的空间不足，以及与在旋转轴和非旋转套筒之间提供功率相关的困难性/复杂性，所以通常认为必须将MWD工具和加速计安装在旋转轴上。然而，这提供了如下缺点，即由于加速计对于振动和加速度敏感，因而在轴旋转时要从安装在旋转轴上的加速计中获得信号通常非常困难或甚至不可能。结果，加速计信号以及因而外壳相对于钻井的定向指示通常只能在旋转轴静止或缓慢移动时才能获得，结果在钻探装置运行时，由于停止钻探的不期望性，定向指示信号只能以离散的间隔而不是连续地获得。

发明内容

本发明的优选实施例试图克服现有技术的一个或多个上述缺点。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于井下工具的定向指示装置，该井下工具具有第一部分和适合于相对于所述第一部分旋转的第二部分，该装置包括：

至少一个定向传感器，其适合于安装在所述第一部分上，用于提供代表所述第一部分的定向的信号；

信号发送器件，其适合于安装在所述第一部分上，并适合于连接在至少一个所述定向传感器上；和

信号接收器件，其适合于安装在所述第二部分上，并且适合于与所述信号发送器件处于电磁通信，用于接收由至少一个所述定向传感器提供的信号。

这提供了使至少一个定向传感器能够安装在井下工具的非旋转套筒上的优势。在定向传感器是加速计的情况下，则加速计信号不太容易被由旋转轴所造成的振动干扰，结果可在轴旋转时连续地使用定向传感器。通过提供与信号发送器件处于电磁通信的信号接收器件，这使定向传感器所产生的信号能够被供给连接在旋转轴上的随钻测量(MWD)工具，这又促进了信号至地面的传递。

至少一个所述定向传感器可为加速计。

至少一个所述定向传感器可为磁性传感器。

所述信号发送器件可包括至少一个传导回路，该传导回路适合于通过电磁感应而将信号发送给所述信号接收器件。

所述信号接收器件可适合于使功率能够通过电磁感应而发送给所述传感器。

这提供了定向传感器不需要单独电源的优势，这进一步提供了避免更换电源的困难和不便的优势。

信号接收器件可包括至少一个传导回路(conductive loop)。

信号接收器件还可包括被至少一个所述传导回路所包围的至少一种磁性材料。

至少一种所述磁性材料可为铁磁性材料。

信号接收器件还可包括至少一个磁体。

信号接收器件可包括至少一个天线，该天线适合于接收变化的电信号。

这提供了可使用用于将功率发送到传感器上、并且接收来自传感器的信号的单个部件的优势。

根据本发明的另一方面，提供了一种井下工具，包括：

外壳，其适合于安装在用于形成钻井的钻探装置中；

空心轴，其限定用于钻探泥浆的通道，其中所述轴的至少一部分可旋转地安装在所述外壳中；和

如上限定的定向指示装置，其中至少一个所述定向传感器和所述信号发送器件安装在所述外壳上，并且所述信号接收器件安装在所述空心轴上。

该工具还可包括至少一个钻井接合部件，该钻井接合部件安装在所述外壳上，并可相对于所述外壳而移动，以便与由结合所述井下工具的钻探装置所形成的钻井的壁接合，从而调整所述钻探装置的钻探方向。

附图说明

现在将参照附图以示例的方式而非以任何限制性的意义来描述本发明的优选实施例，其中：

图1是结合体现本发明的旋转导向工具的钻探装置的示意图；