[发明专利]一种随钻井下环空水眼压力参数测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力参数测量装置及方法，属于地质钻探技术领域，具体是涉及一种随钻井下环空水眼压力参数测量装置及方法。

背景技术

在直井、定向井包括水平井和大位移井的钻井过程中，由于地层压力预测不准确，经常引发钻井液漏失、地层液体侵入、井壁坍塌和压差卡钻等井下复杂情况。这些情况又往往导致钻井作业时间延长及钻井成本增加。因此钻井施工的关键之一是使钻井液密度和当量循环密度保持在地层液体压力、地层坍塌压力和地层破裂压力的安全作业范围内。随钻地层压力测量可在钻井过程中为孔隙压力模型提供实时校验点，提高孔隙压力的预测精度，实时优化钻井液密度和当量循环密度，避免井涌、井喷、地层损害或意外地层压裂及循环液漏失等井下事故的发生。利用随钻地层压力测试技术，进行压降和压力恢复测试，除了得到常规压力数据外还可实时提供环空压力以优化钻井过程，能够早期探测高压层，确定压力梯度、流体界面并及实时调整泥浆比，以优化钻井、下套管和完井方案。同时，实时地层压力测量数据可以优化套管下入深度提供依据，从而降低了作业风险及钻井成本

但是，现有技术中的随钻压力测量装置结构复杂，测量参数单一，不能适用于环空水眼压力及压差的测量。

现有的随钻压力测量装置的环空和水眼传感器为相互独立的两个传感器，即一只传感器测量环空压力，一只传感器测量水眼压力。在各自得到相应的压力之后，由控制器做减法运算得到环空水眼的压力差值。由于两只压力传感器在制作工艺上的差别，压力传感器的特性很难一致，因此两只压力传感器的压力差值会有较大误差。现有的两只压力传感器需要两个传感器安装舱体，一个安装舱体和水眼连通，以测量水眼压力，一个测量舱体与环空连通以测量环空压力，这样的结构破坏了钻铤本体的受力结构，增大了仪器损坏的风险。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述问题，提供了一种随钻井下环空水眼压力参数测量装置及方法。该装置及方法采用石英晶体基片材料分别在环空和水眼泥浆液压力的引入段放置，利用环空水眼里泥浆液的压力引起石英晶体基片内部振动频率的变化，来反应环空水眼里泥浆液的压力和压力差的大小。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种随钻井下环空水眼压力参数测量装置，包括：

压力传感器，包括至少一个通过截止阀控制的与外界相连的流体通道，所述通道内设置有一弹簧管，所述弹簧管的一端通过硬质端面与谐振石英晶体基片接触。

优化的，上述的一种随钻井下环空水眼压力参数测量装置，所述截止阀为一圆柱体结构，所述圆柱体的端面上设置电机传动杆安装孔，所述圆柱体的侧面上设置有用于在圆柱体受电机驱动旋转时打开或关闭所述流体通道的通孔。

优化的，上述的一种随钻井下环空水眼压力参数测量装置，所述流体通道为两个，分别位于所述谐振石英晶体基片两侧，其中一个流体通道为环空泥浆通道，另一个为水眼泥浆通道；并且，每个流体通道内均设置通过硬质端面与谐振石英晶体基片接触的弹簧管。

优化的，上述的一种随钻井下环空水眼压力参数测量装置，所述截止阀上设置有光敏开关。

优化的，上述的一种随钻井下环空水眼压力参数测量装置，所述谐振石英晶体基片所在的振荡电路包括:依次连接的反向器G1、电容C2、反向器G2；所述反向器G1的两端连接反馈电阻RF1，所述反向器G2的两端连接反馈电阻RF2；所述反向器G1的输入端依次连接电容C1、谐振石英晶体基片X1、反向器G2的输出端。

一种随钻井下环空水眼压力参数测量方法，在通过截止阀控制的与外界相连的流体通道内设置一弹簧管，将所述弹簧管的一端通过硬质端面与谐振石英晶体基片接触，利用谐振石英晶体基片的频率变化检测压力信息。

优化的，上述的一种随钻井下环空水眼压力参数测量方法，利用在侧面上设置有与轴线垂直的通孔的圆柱体作为截止阀，在圆柱体的端面上设置电机传动杆安装孔，利用电机驱动圆柱体旋转以调节所述通孔与流体通道的角度从而控制截止阀的开关。

优化的，上述的一种随钻井下环空水眼压力参数测量方法，所述流体通道为两个，分别位于所述谐振石英晶体基片两侧，其中一个流体通道为环空泥浆通道，另一个为水眼泥浆通道；并且，每个流体通道内均设置通过硬质端面与谐振石英晶体基片接触的弹簧管。