[发明专利]一种井下钻压扭矩测量系统

说明书

本发明公开了一种井下钻压扭矩测量系统，属于石油钻井测井领域，包括钻铤本体、应变片嵌入块和密封压盖，所述钻铤本体表面开设有测量槽，所述密封压盖将应变片嵌入块以过盈配合方式压装在测量槽内；所述应变片嵌入块包括嵌入块本体、设置在嵌入块本体上的钻压应变片和扭矩应变片，所述嵌入块本体上端与密封压盖接触，下端与钻铤本体接触。本发明通过独立设计的应变片嵌入块，解决了现有技术中贴片工艺复杂、在钻铤上对应的狭小孔位中操作不方便、贴片安装位置精度差、修正计算较为复杂等问题，提高了生产效率，使产品生产不受标定和加温设备尺寸的约束，具有很好的推广应用性。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，具体涉及一种井下钻压扭矩测量系统。

背景技术

随着钻井工程的日益发展，井下钻井安全参数监测成为钻井过程必要环节之一。钻压、扭矩测量对于井下钻具安全问题、井眼安全质量问题、水平井大位移井中水平段拖压问题、钻具受力计算分析等具有重要作用和意义。常规的井下钻压扭矩测量普遍存在贴片工艺复杂、且在钻铤上对应的孔位中操作不方便、位置精度差、修正计算较为复杂等问题。

例如现有技术中，专利CN113482597A公开了一种地质岩心钻探参数孔底自动监测装置。该装置包括：测量短节本体、电源模块和孔底钻进参数测量模块。测量短节本体，上端与钻杆连接，下端与钻头连接，内部中空，外壁中开设有测量槽。孔底钻进参数测量模块，密封于测量槽中，包括孔斜模块、转速模块、温度模块、钻压与扭矩模块、外环空压力模块、内环空压力模块中的至少一种。孔斜模块、转速模块、温度模块、钻压与扭矩模块、外环空压力模块、内环空模块分别用于测量孔斜、转速、孔底温度、孔底钻压和钻进扭矩、外环空压力和内环空压力。

上述专利的工程参数贴片方式为，在工程参数短节本体上加工周向四个均布的贴片槽，打磨贴片区域后，使用镊子等工具将应变片用胶粘贴到对应区域。而贴片槽一般空间狭小，导致可操作性差，位置不易对正，并且贴片后需要采用大型温箱等设备进行加温固化，固化时间长，产品生产时间较长。并且若应变片出现损坏需要重新粘贴，去除旧片工艺复杂，且需要将整个钻铤返厂维修。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中工程参数监测装置存在的贴片工艺复杂、操作不便等问题，提出了一种井下钻压扭矩测量系统，该测量系统通过设置独立的应变片嵌入块，使产品生产不受标定和加温设备尺寸的约束，提高了钻压扭矩标定测量精度，也提高了产品生产和维修效率。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种井下钻压扭矩测量系统，其特征在于，包括钻铤本体、应变片嵌入块和密封压盖，所述钻铤本体表面开设有测量槽，所述密封压盖将应变片嵌入块以过盈配合方式压装在测量槽内；所述应变片嵌入块包括嵌入块本体、设置在嵌入块本体上的钻压应变片和扭矩应变片，所述嵌入块本体上端与密封压盖接触，下端与钻铤本体接触。

进一步的，所述嵌入块本体包括两个直径大小不同的柱状体，大直径柱状体与小直径柱状体同轴连接为一个凸台结构。

进一步的，所述钻压应变片和扭矩应变片分布在大直径柱状体和小直径柱状体形成的台阶面上。

进一步的，所述钻压应变片和扭矩应变片在所述台阶面上沿周向均匀间隔分布，形成应变片传感器阵列。

进一步的，所述钻铤本体的同一径向剖切面上设置有四个测量槽，这四个测量槽均匀分布在所述径向剖切面的十字方位上。

进一步的，四个所述的测量槽所对应的四组应变片之间采用桥路接线方式处理消除相互影响。

进一步的，所述嵌入块本体的材料比钻铤本体材料的弹性系数高。

进一步的，所述密封压盖上设置有卡簧用于限制其轴向移动，密封压盖与测量槽之间的间隙用密封圈实现密封。

进一步的，还包括设置在钻铤本体内部的与应变片连接的电池组、电路，在钻铤本体的表面对应电池组和电路分别设置有电池板和电路板。