井下多参数测量短节制造技术

本发明专利技术公开了一种井下多参数测量短节，包括上接头、下接头，所述上接头包括薄壁圆筒，上接头通过薄壁圆筒与下接头连接，薄壁圆筒的外壁上设置有测量轴向力的光纤光栅组、测量温度的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组，薄壁圆筒外套设有外保护筒，外保护筒的一端与上接头外端密封连接，外保护筒的另一端与下接头的另一端密封连接，外保护筒的两端超出薄壁圆筒两端，薄壁圆筒内设有内应变筒，内应变筒上部有等强度梁。本测量短节能实现井下永久式测量、不受电磁场干扰和耐腐蚀，无需提供电源的进行实时多参数测量，其结构简单、适用性广、能够精确测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及油气井井下测量
，具体设及一种井下多参数测量短节。
技术介绍
井下工具在油、气井下工作时承受的轴向力、扭矩、溫度、液体压力等参数准确测 量是井下工具高效的进行井下作业的基础，有助于了解井下工具的工作状态，进而有效的 维护井下工具，延长井下工具的使用寿命；同时是对井下储油层合理开采的重要依据，具有 重大的井下作业指导意义。目前存在的井下参数的测量方法有：一、用电阻应变片组成测 量电桥对井下参数进测量，用单片机对数据进行处理，如文献：井下管柱工况监测装置的研 制与应用-《新疆石油天然气》2015年03期，井下管柱状态检测系统的研制-《石油钻探 技术》2006年05期，专利：存储式油管柱轴向拉力、扭矩记录仪（CN201520219149)，其特点 是：应变片的灵敏度高、体积小、易安装、成本低、测量的技术成熟，但其所需要的电阻应变 片数量多、处理电路复杂、结构复杂、对环境溫度敏感，稳定性和可靠性随环境变化，难W适 应井下高溫高压等复杂环境的需要。二、用传统的单独的溫度、液体压力传感器作为测量元 件，通过用导线连接起来，如文献：井下压力溫度测量系统设计研究-《迂宁化工》2010年 11期，智能完井技术测试与控制系统设计-《测控技术》2015年10期，气井永置式井下压 力溫度监测技术及其应用展望-《钻采工艺》2005年Ol期，专利：测量井下的溫度传感器 (CN200720104037)，其特点是溫度、液体压力的传感器技术已经成熟，测量的范围大，工作 可靠，但其结构复杂，占用的空间大，难W适应井下狭小的空间进行作业，且不能满足信息 化的发展趋势。=、随着光纤光栅技术的发展，目前已经有学者研究利用光纤光栅传感原理 对井下参数进行测量，得出了 一些研究成果，如对光纤光栅进行封装，做成溫度、液体压力 传感器进行井下参数的测量，如专利：一种石油井下光纤压力监测仪（CN200620093750)， 特点是测量的精度、稳定性较好、能测量不同油层之间测参数，目前开发的测量系统复杂， 还没有进入到应用阶段，利用光纤光栅作为测量元件进行测量如文献：应用于特殊环境的 光纤光栅溫度压力传感器-《光学精密工程》2011年03期，且用同一根光纤光栅进行不同的 处理同时测量出溫度、液体压力等，运些新方法也都处于探索阶段，没有得到很好的应用。 国内外测量溫度、液体压力参数的方法很多，但设及到井下作业时轴向力、扭矩的测量方式 都较少，因此需要发展一种新型的井下轴向力、扭矩、溫度、液体压力测量的装置，满足实际 工作的需要的同时成本较低、能够进行工业化大量的运用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种井下多 参数测量短节，能实现井下永久式测量、不受电磁场干扰和耐腐蚀，无需提供电源的进行实 时多参数测量，其结构简单、适用性广、能够精确测量。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是： 阳〇化]一种井下多参数测量短节，包括上接头和下接头，所述上接头包括薄壁圆筒，上接 头通过薄壁圆筒与下接头连接，薄壁圆筒的外壁上设置有测量轴向力的光纤光栅组、测量 溫度的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组，薄壁圆筒外套设有外保护筒，外保护筒的一 端与上接头外端密封连接，外保护筒的另一端与下接头的另一端密封连接。 接上述技术方案，薄壁圆筒内设有内应变筒，内应变筒一端与上接头的内筒壁密 封连接，内应变筒的另一端与下接头的内筒壁密封连接，内应变筒与上接头和下接头形成 一个活套结构，上接头的内腔、下接头的内腔和内应变筒的内腔之间联通，内应变筒与薄壁 圆筒内筒之间设有等强度梁，等强度梁一端通过第一螺钉与上接头或下接头连接，等强度 梁另一端通过第二螺钉与内应变筒的外筒壁连接，等强度梁上设有测量液体压力的光纤光 栅组。 接上述技术方案，内应变筒一端通过键与上接头或下接头的内筒壁连接固定。 接上述技术方案，内应变筒的外筒壁两端设有1~3道密封圈。 接上述技术方案，所述等强度梁与内应变筒中屯、轴平行设置。 接上述技术方案，所述等强度梁是厚度不变，宽度随着长度的变化成线性变化，逐 渐减小，端部的宽度保持不变。 接上述技术方案，测量液体压力的光纤光栅组粘贴在等强度梁的上下表面。 接上述技术方案，外保护筒的内筒两端均设有1~3道密封圈。 接上述技术方案，所述测量扭矩的光纤光栅组在薄壁圆筒的外筒上沿轴向成 ±45。粘贴，W轴屯、线周向均匀布置2~5对。 接上述技术方案，所述测量轴向力的光纤光栅组在薄壁圆筒的外筒上沿轴向粘 贝占，W轴屯、线周向均匀分布2~8个。 本专利技术具有W下有益效果： 1.通过在上接头的薄壁圆筒外表面上粘贴的测量溫度的光纤光栅组直接测量溫 度，通过上接头、下接头、测量轴向力的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组来测量轴向力 和扭矩，上接头、下接头通过螺纹连接将轴向力与扭矩传递到薄壁圆筒上，通过测量轴向力 的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组测量薄壁圆筒上受到的轴向力和扭矩，避免光纤光 栅直接承受轴向力和扭矩影响其寿命，上接头与下接头连接的部分（即薄壁圆筒区域）形 成轴向力、扭矩的应变区域，通过外保护筒和密封连接结构能够避免测量光纤光栅受到外 部环境的干扰和腐蚀，同时光纤光栅本身也有很强的耐腐蚀、抗电磁场干扰，通过光纤光栅 的特性能够很好的感知外部的溫度、应变，起到测量作用且无需为其专口提供电源。 2.等强度梁的端部通过螺钉、垫片与内应变筒连接成一个整体，内应变筒的变形 通过运一部分传递到等强度梁上，通过光纤光栅来感知和测量等强度梁上的应变力，且通 过薄壁圆筒与上接头和下接头密封连接，避免的光纤光栅受到外部环境的干扰和腐蚀。 本测量短节能同时测量井下多个参数（溫度、液体压力、轴向力、扭矩），结构设计 新颖，使用和维护简单，各个部位多用连接，便于拆卸，光纤光栅测量无需提供电源实现永 久式测量，测量的范围广、精度高、可靠性强和稳定性好，能够实现实时测量，能够对井下作 业过程提供井下实时数据，及时调整井下作业参数。【附图说明】 图1是本专利技术实施例中井下多参数测量短节的结构示意图； 图2是本专利技术实施例中测量轴向力是光纤光栅粘贴分布展开示意图； 图3是本专利技术实施例中测量扭矩时光纤光栅粘贴分布展开示意图； 图4是本专利技术实施例中等强度梁的安装示意图； 图5是图4的俯视图； 图6是本专利技术实施例中井下多参数测量短节在油气井下作业的示意图； 图中，1-下接头，2-第一密封圈，3-外保护筒，4-内应变筒，5-第二密封圈，6-键， 7-第一螺钉，8-等强度梁，9-第二螺钉，10-垫片，11-上接头，12-测量轴向力的光纤光栅 组，13-测量溫度的光纤光栅组，14-测量液体压力的光纤光栅组，15-测量扭矩的光纤光栅 组，16-光纤光栅解调仪及显示设备，17-光纤光栅传输线路，18-测量井。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。 参照图1~图6所示，本专利技术提供的一个实施例中的井下多参数测量短节，包括上 接头11和下接头1，所述上接头11包括薄壁圆筒，上接头11通过薄壁圆筒与下接头1螺纹 连接，薄壁圆筒的外壁上设置有测量轴向力的光纤光栅组12、测量溫度的光纤光栅组13和 测量扭矩的光纤光栅组15,薄壁圆筒外套设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下多参数测量短节，其特征在于，包括上接头和下接头，所述上接头包括薄壁圆筒，上接头通过薄壁圆筒与下接头连接，薄壁圆筒的外壁上设置有测量轴向力的光纤光栅组、测量温度的光纤光栅组和测量扭矩的光纤光栅组，薄壁圆筒外套设有外保护筒，外保护筒的一端与上接头外端密封连接，外保护筒的另一端与下接头的另一端密封连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明尧，孙洋，张志建，云康，骆志杰，卢一帆，刘泉，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42