一種井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及井下工具測試裝置領域中的一種用于測試自動垂直鉆井系統、旋轉導向鉆井系統等自動化鉆井系統測量精度、可靠性及耐高溫能力的井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置。
【背景技術】
[0002]隨著現代油氣勘探開發的快速發展，大位移水平井、長水平段水平井以及三維多目標井等特殊工藝井成為油氣田開發過程中提高油氣采收率的重要手段，這就對鉆井技術提出了更高的要求，自動化鉆井技術因其所鉆井眼井身軌跡控制精度高，位移延伸能力強，井下安全性高等優點，成為鉆井技術發展的必然趨勢，是國際石油鉆井界一直追求與奮斗的目標。它集地質導向鉆井、旋轉導向鉆井、隨鉆地震、隨鉆測井、智能鉆桿傳輸等技術于一體，形成井下閉環鉆井系統。
[0003]井下閉環鉆井系統是實現自動化鉆井的關鍵，主要由雙向通訊系統、井下工具系統、井下測量系統及短程通訊系統等組成。井下閉環鉆井系統因其工作于高溫、高壓、高振動的井下環境中，隨著系統工作深度的增加以及井下溫度的升高，測量系統測量計算得出的井斜角、工具面角等鉆井工程參數均會受到溫度影響而產生測量誤差，進而影響井下工具系統做出正確的執行動作，使系統工作軌跡與設計軌跡偏離，導致整個系統出現工作誤差。
[0004]井下測量系統之所以發生測量誤差，是因為測量系統在各溫度下比例系數和敏感軸安裝角沒有精確標定，其在井下工作時的比例系數以及敏感軸安裝角仍是地面溫度下的數值，而井下工作環境中的溫度高出地面溫度數倍，測量系統的比例系數以及敏感軸安裝角在不同溫度下會發生變化，因此會產生較大測量誤差。因此需要對測量系統敏感元件標定系數的溫度變化進行修正，將各溫度下的標定比例系數和敏感軸角度存入系統中，并根據井下的實際測量溫度，取該溫度下的加表標定比例系數和敏感軸角度，精確計算井斜等鉆井工程參數。
【發明內容】
[0005]本發明的目的為確保井下閉環鉆井系統測量系統準確安全可靠工作，提供一種井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置。該裝置能夠對井下閉環鉆井系統測量系統進行不同溫度下各主要電子元器件性能測試，元器件溫度篩選和疲勞試驗，以及測量短節可靠性分析，驗證測量系統井斜、井斜工具面角等鉆井工程參數的測量精度及測量系統的耐高溫能力，從而提高測量系統工作可靠性及工作壽命。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置，包括加熱筒、與加熱筒鏈接的加熱裝置，以及支撐在加熱筒下方的支撐架，其特征在于:所述加熱筒由內外筒套裝后，之間形成循環腔，其循環腔兩端密封后形成中空的雙層筒體，加熱筒的中空與被測系統插接配合；加熱裝置通過管道接入加熱筒循環腔的兩端。
[0007]所述的循環腔是內外筒之間無間隙套裝配合后，由設在內筒外壁或者是外筒內壁上的螺旋油道構成。
[0008]上述方案還包括:加熱筒的中空端分別與加熱端套和保溫堵頭密封連接。
[0009]加熱端套內設有中通孔配合被測系統的導線穿過，加熱裝置為液體加熱循環裝置。
[0010]上述方案進一步包括:在加熱筒和管道外包裹有保溫材料，支撐架為支撐座與壓環結構，并在支撐座上布置加強筋和高度調整機構。所述加熱筒、熱端套和保溫堵頭、支撐架、保溫材料均為無磁材料。
[0011]本發明的井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置具有的有益效果是:該測試裝置采用無磁材料制成，對測量短節無電磁干擾，測試結果精確。裝置測試溫度調節范圍為+20°C到+150°C，能夠模擬井下溫度環境，對測量系統進行各溫度狀態下比例系數和敏感軸安裝角的標定。內筒上螺旋油道可以容納大容量的工作介質，裝置設計有保溫堵頭、加熱堵頭、夕卜筒、管道外包裹有保溫材料，溫升效率高，整個量程范圍的溫度能夠精確控制，最佳恒溫波動度達到±0.1°C。裝置方位調節范圍為0°到360°，測量待測量短節工具面角調節范圍為O。到360°，可以全方位全工具面角測量待測測量短節的各部件功耗及溫度場的分布情況。
【附圖說明】
[0012]圖1是井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置的示意圖
圖中:1.支撐架2.內筒3.外筒4.待測測量短節5.堵頭6.密封圈7.加熱端套8.管道9.高低溫恒溫液體循環裝置10.保溫堵頭。
【具體實施方式】
[0013]下面結合說明書附圖對本發明做進一步的詳述。
[0014]實施例1
如附圖1所示，本變溫測試裝置由支撐架1，內筒2，外筒3，待測測量短節4，堵頭5，密封圈6，加熱端套7，管道8，高低溫恒溫液浴循環裝置9，保溫堵頭10組成。
[0015]整個測試裝置采用無磁材料制成，支撐架I是整個測試裝置的基體，可以提供地平坐標和產品定位面。內筒2與外筒3同軸安裝在支撐架I上，待測測量短節4安裝在內筒2里，其軸線與內筒2、外筒3定位圓同心，高低溫恒溫液體循環裝置9通過管道8與外筒3聯接。內筒2 (或者外筒)上設有螺旋油道，兩端安裝有堵頭5。高低溫恒溫液浴循環裝置9中的液壓油通過管道8與外筒3及內筒2內部螺旋油道相通，形成液壓油流通回路，裝置溫升均勻，不會損壞待測測量短節敏感元器件。外筒3 —端安裝有加熱端套7，另一端安裝有保溫堵頭10。堵頭5與內筒2，外筒3之間安裝有密封圈6。外筒3、管道8外包裹有保溫材料。
[0016]實施例2
實施例1中，支撐架I設計為支撐座與壓環結構，使加熱筒3與支撐座連接為一個整體，并在支撐座上布置加強筋，提高支撐座結構的強度，設計過程中短節軸線與底座水平基準之間的夾角可設計為20° (即井斜為70° )。該角度設置可以是隨機的0° -90°中的任何一個角度，在該角度范圍內短節軸線與底座水平基準之間的夾角(井斜角)的設置不影響測試結果。
[0017]本發明的工作過程如下:在進行井下測量系統測試之前，檢查測試裝置各部分連接情況，確保裝置各部分連接良好的情況下，將待測測量短節4放入內筒2中，固定測試裝置加熱端套7，將待測測量短節中測試線與計算機連接。
[0018]待測測量短節的測試分為常溫測試及高溫測試兩部分，首先進行常溫測試，其次再進行高溫測試。進行常溫測試時，不需要打開高溫恒溫液浴循環裝置9，連接好測試線和計算機后，直接打開溫度測試軟件，調整待測測量短節工具面為0°、30°、60°……360°(該工具面角度為相對值，可以在試驗過程中人為設置工具面0°角，其余的角度設置以0°為基準進行手動調節)，等待數據穩定后采集數據并記錄。進行高溫測試時，打開高溫恒溫液浴循環裝置9，操作其溫度設置顯示面板，設置并升溫至40°C，等待被測測量短節4溫度達到40°C后保溫10-20分鐘。開始高溫測試，采集數據。繼續升溫至60°C、80°C、10(rC至150°C進行測試，在溫度升到設定的測試之時，需要保溫10-20分鐘，等待數據穩定后采集數據并記錄，統計誤差。
[0019]分析采集到的數據，計算待測測量短節在各溫度下比例系數和敏感軸安裝角。將計算得出的各溫度下的標定比例系數和敏感軸角度存入測量系統中。至此，待測測量短節的測量工作完成，經過變溫測試裝置測量的井下測量系統在下井后會根據井下的實際測量溫度，取該溫度下的加表標定比例系數和敏感軸角度，精確計算井斜，工具面角等鉆井工程參數，確保井下工具系統正常工作。
【主權項】
1.一種井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置，包括加熱筒、與加熱筒鏈接的加熱裝置，以及支撐在加熱筒下方的支撐架，其特征在于:所述加熱筒由內外筒套裝后，之間形成循環腔，其循環腔兩端密封后形成中空的雙層筒體，加熱筒的中空與被測系統插接配合；加熱裝置通過管道接入加熱筒循環腔的兩端。
2.如權利要求1所述的井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置，其特征在于:所述的循環腔是內外筒之間無間隙套裝配合后，由設在內筒外壁或者是外筒內壁上的螺旋油道構成。
3.如權利要求1或2所述的井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置，其特征在于:加熱筒的中空端分別與加熱端套和保溫堵頭密封連接。
4.如權利要求3所述的井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置，其特征在于:加熱端套內設有中通孔，加熱裝置為液體加熱循環裝置。
5.如權利要求4所述的井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置，其特征在于:在加熱筒和管道外包裹有保溫材料，支撐架為支撐座與壓環結構，并在支撐座上布置加強筋和高度調整機構；所述加熱筒、熱端套和保溫堵頭、保溫材料、支撐架均為無磁材料。
【專利摘要】本發明提供了一種井下閉環鉆井系統的變溫測試裝置，包括加熱筒、與加熱筒鏈接的加熱裝置，以及支撐在加熱筒下方的支撐架，其中：所述加熱筒由內外筒套裝后，之間形成循環腔，其循環腔兩端密封后形成中空的雙層筒體，加熱筒的中空與被測系統插接配合；加熱裝置通過管道接入加熱筒循環腔的兩端。該變溫測試裝置采用無磁材料制成，對待測測量短節無電磁干擾，能夠對井下測量短節進行模擬測試、元器件溫度篩選和疲勞試驗，驗證測量短節在20℃到150℃下測量精度，工作可靠性及耐高溫能力，確保井下測量短節穩定可靠工作。
【IPC分類】G01D18-00
【公開號】CN104864899
【申請號】CN201410063989
【發明人】高麗萍, 劉慶龍, 王義峰, 陳威, 孫峰
【申請人】中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月25日