[发明专利]一种机械式随钻井斜测量仪

说明书

本发明公开了一种机械式随钻井斜测量仪，壳体内包括上固定座、内部测量结构和下固定座；内部测量结构包括偏重平台、球形配流阀、配流阀座和水力涡轮盘阀，偏重平台的上部与上固定座的下表面可旋转地连接；偏重平台的下端与配流阀座螺纹连接；球形配流阀布置在配流阀座内，配流阀座与球形配流阀通过铰接轴进行铰接，使球形配流阀能够在配流阀座内绕铰接轴旋转；配流阀座的下部穿过水力涡轮盘阀后与下固定座的上表面之间可旋转地连接，使得内部测量结构能够相对于壳体转动。球形配流阀布置有对应不同井斜角的编码过流孔，实现机械编码，整体采用机械式结构，耐高温高压，能够实现有效地测量井斜信息，可满足大井斜钻井过程的测量要求。

技术领域

本发明属于在测井操作的领域，具体涉及适用于直井、定向井以及水平井，特别适用于完成深井、超深井、高温、高压井等钻井工程中的测井作业，可以根据钻井过程中的要求，能够实时进行随钻测量井斜的一种机械式随钻井斜测量仪。

背景技术

目前，随着能源勘探技术的发展，深井及超深钻井工程施工量逐渐增加，深井及超深钻井中定向钻井是必要的技术手段，定向钻井中关键是随钻测量数据的准确性。

干热岩地热资源成为目前勘探开采的热点，已探明的储量可满足我国600年的能源消耗，具有广阔的应用前景。

在上述油气、地热资源的勘探过程中不可避免的面临高温高压等恶劣井下工况。国内外现有的传统电控式随钻测量工具在温度高于200℃时，由于其内部电器元件以及材料的耐温性能，极易在高温环境下出现失效现象，影响钻井进度，大大增加施工成本。

目前所设计的机械式无线随钻测斜仪在感应井斜方面均使用摆锤结构，摆锤结构加工难度较大而且较难实现大井斜角的测量，受限于结构径向尺寸影响其摆锤尺寸设计与测量的井斜角的大小相关，对于水平井、近水平井的钻进过程中的测量存在一定的局限性，该结构一般只能完成小井斜角度的测量；另外，在实际钻井中井下振动现象较明显，摆锤结构易受井下振动的影响造成测量误差大。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械式随钻井斜测量仪，用于测量超高温环境下井斜角，解决了电控式随钻测量工具在高温环境下极易在出现失效现象而导致影响钻井进度的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的一种机械式随钻井斜测量仪，包括壳体，所述壳体内上下两端分别连接有上接头和下接头，所述壳体内由上至下，包括依次连接的上固定座、内部测量结构和下固定座，所述上接头的下端部顶住所述上固定座，所述下接头的上端部顶住所述下固定座，完成内部测量结构的有效定位，所述壳体与所述内部测量结构之间设有内部流道用于钻井液的流通；

所述内部测量结构包括偏重平台、球形配流阀、配流阀座和水力涡轮盘阀，所述偏重平台的上部与所述上固定座的下表面可旋转地连接；所述偏重平台的下端与所述配流阀座螺纹连接；所述球形配流阀布置在所述配流阀座内，所述配流阀座与所述球形配流阀通过铰接轴进行铰接，使所述球形配流阀能够在所述配流阀座内绕所述铰接轴旋转；所述配流阀座的下部穿过所述水力涡轮盘阀后与所述下固定座的上表面之间可旋转地连接，使得所述内部测量结构能够在所述上固定座和下固定座之间相对于壳体转动；

所述偏重平台为圆柱形结构，包括连接的偏重块和轻质材料偏重块，所述轻质材料偏重块的重量小于所述偏重块。

进一步地，所述球形配流阀上设有配重块，所述球形配流阀的结构始终保持沿重力方向布置。

进一步地，所述球形配流阀在表面的轴向方向上布置多个不同尺寸的过流孔，所述球形配流阀在表面的径向方向上布置多个相同尺寸的过流孔，所述球形配流阀表面径向方向上的多个过流孔距离所述球形配流阀底部的距离不同，在不同井斜条件下，钻井液流经所述过流孔，所述过流孔产生带有不同井斜信号的压力编码序列。