井下多參數(shù)測量短節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及油氣井井下測量技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種井下多參數(shù)測量短節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002] 井下工具在油、氣井下工作時承受的軸向力、扭矩、溫度、液體壓力等參數(shù)準確測 量是井下工具高效的進行井下作業(yè)的基礎(chǔ)，有助于了解井下工具的工作狀態(tài)，進而有效的 維護井下工具，延長井下工具的使用壽命；同時是對井下儲油層合理開采的重要依據(jù)，具有 重大的井下作業(yè)指導意義。目前存在的井下參數(shù)的測量方法有：一、用電阻應變片組成測 量電橋?qū)聟?shù)進測量，用單片機對數(shù)據(jù)進行處理，如文獻：井下管柱工況監(jiān)測裝置的研 制與應用-《新疆石油天然氣》2015年03期，井下管柱狀態(tài)檢測系統(tǒng)的研制-《石油鉆探 技術(shù)》2006年05期，專利：存儲式油管柱軸向拉力、扭矩記錄儀（CN201520219149)，其特點 是：應變片的靈敏度高、體積小、易安裝、成本低、測量的技術(shù)成熟，但其所需要的電阻應變 片數(shù)量多、處理電路復雜、結(jié)構(gòu)復雜、對環(huán)境溫度敏感，穩(wěn)定性和可靠性隨環(huán)境變化，難W適 應井下高溫高壓等復雜環(huán)境的需要。二、用傳統(tǒng)的單獨的溫度、液體壓力傳感器作為測量元 件，通過用導線連接起來，如文獻：井下壓力溫度測量系統(tǒng)設(shè)計研究-《迂寧化工》2010年 11期，智能完井技術(shù)測試與控制系統(tǒng)設(shè)計-《測控技術(shù)》2015年10期，氣井永置式井下壓 力溫度監(jiān)測技術(shù)及其應用展望-《鉆采工藝》2005年Ol期，專利：測量井下的溫度傳感器 (CN200720104037)，其特點是溫度、液體壓力的傳感器技術(shù)已經(jīng)成熟，測量的范圍大，工作 可靠，但其結(jié)構(gòu)復雜，占用的空間大，難W適應井下狹小的空間進行作業(yè)，且不能滿足信息 化的發(fā)展趨勢。=、隨著光纖光柵技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)有學者研究利用光纖光柵傳感原理 對井下參數(shù)進行測量，得出了 一些研究成果，如對光纖光柵進行封裝，做成溫度、液體壓力 傳感器進行井下參數(shù)的測量，如專利：一種石油井下光纖壓力監(jiān)測儀（CN200620093750)， 特點是測量的精度、穩(wěn)定性較好、能測量不同油層之間測參數(shù)，目前開發(fā)的測量系統(tǒng)復雜， 還沒有進入到應用階段，利用光纖光柵作為測量元件進行測量如文獻：應用于特殊環(huán)境的 光纖光柵溫度壓力傳感器-《光學精密工程》2011年03期，且用同一根光纖光柵進行不同的 處理同時測量出溫度、液體壓力等，運些新方法也都處于探索階段，沒有得到很好的應用。 國內(nèi)外測量溫度、液體壓力參數(shù)的方法很多，但設(shè)及到井下作業(yè)時軸向力、扭矩的測量方式 都較少，因此需要發(fā)展一種新型的井下軸向力、扭矩、溫度、液體壓力測量的裝置，滿足實際 工作的需要的同時成本較低、能夠進行工業(yè)化大量的運用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供了一種井下多 參數(shù)測量短節(jié)，能實現(xiàn)井下永久式測量、不受電磁場干擾和耐腐蝕，無需提供電源的進行實 時多參數(shù)測量，其結(jié)構(gòu)簡單、適用性廣、能夠精確測量。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 陽〇化]一種井下多參數(shù)測量短節(jié)，包括上接頭和下接頭，所述上接頭包括薄壁圓筒，上接 頭通過薄壁圓筒與下接頭連接，薄壁圓筒的外壁上設(shè)置有測量軸向力的光纖光柵組、測量 溫度的光纖光柵組和測量扭矩的光纖光柵組，薄壁圓筒外套設(shè)有外保護筒，外保護筒的一 端與上接頭外端密封連接，外保護筒的另一端與下接頭的另一端密封連接。
[0006] 接上述技術(shù)方案，薄壁圓筒內(nèi)設(shè)有內(nèi)應變筒，內(nèi)應變筒一端與上接頭的內(nèi)筒壁密 封連接，內(nèi)應變筒的另一端與下接頭的內(nèi)筒壁密封連接，內(nèi)應變筒與上接頭和下接頭形成 一個活套結(jié)構(gòu)，上接頭的內(nèi)腔、下接頭的內(nèi)腔和內(nèi)應變筒的內(nèi)腔之間聯(lián)通，內(nèi)應變筒與薄壁 圓筒內(nèi)筒之間設(shè)有等強度梁，等強度梁一端通過第一螺釘與上接頭或下接頭連接，等強度 梁另一端通過第二螺釘與內(nèi)應變筒的外筒壁連接，等強度梁上設(shè)有測量液體壓力的光纖光 柵組。
[0007] 接上述技術(shù)方案，內(nèi)應變筒一端通過鍵與上接頭或下接頭的內(nèi)筒壁連接固定。
[0008] 接上述技術(shù)方案，內(nèi)應變筒的外筒壁兩端設(shè)有1~3道密封圈。
[0009] 接上述技術(shù)方案，所述等強度梁與內(nèi)應變筒中屯、軸平行設(shè)置。
[0010] 接上述技術(shù)方案，所述等強度梁是厚度不變，寬度隨著長度的變化成線性變化，逐 漸減小，端部的寬度保持不變。
[0011] 接上述技術(shù)方案，測量液體壓力的光纖光柵組粘貼在等強度梁的上下表面。
[0012] 接上述技術(shù)方案，外保護筒的內(nèi)筒兩端均設(shè)有1~3道密封圈。
[0013] 接上述技術(shù)方案，所述測量扭矩的光纖光柵組在薄壁圓筒的外筒上沿軸向成 ±45。粘貼，W軸屯、線周向均勻布置2~5對。
[0014] 接上述技術(shù)方案，所述測量軸向力的光纖光柵組在薄壁圓筒的外筒上沿軸向粘 貝占，W軸屯、線周向均勻分布2~8個。
[0015] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0016] 1.通過在上接頭的薄壁圓筒外表面上粘貼的測量溫度的光纖光柵組直接測量溫 度，通過上接頭、下接頭、測量軸向力的光纖光柵組和測量扭矩的光纖光柵組來測量軸向力 和扭矩，上接頭、下接頭通過螺紋連接將軸向力與扭矩傳遞到薄壁圓筒上，通過測量軸向力 的光纖光柵組和測量扭矩的光纖光柵組測量薄壁圓筒上受到的軸向力和扭矩，避免光纖光 柵直接承受軸向力和扭矩影響其壽命，上接頭與下接頭連接的部分（即薄壁圓筒區(qū)域）形 成軸向力、扭矩的應變區(qū)域，通過外保護筒和密封連接結(jié)構(gòu)能夠避免測量光纖光柵受到外 部環(huán)境的干擾和腐蝕，同時光纖光柵本身也有很強的耐腐蝕、抗電磁場干擾，通過光纖光柵 的特性能夠很好的感知外部的溫度、應變，起到測量作用且無需為其?？谔峁╇娫础?br>[0017] 2.等強度梁的端部通過螺釘、墊片與內(nèi)應變筒連接成一個整體，內(nèi)應變筒的變形 通過運一部分傳遞到等強度梁上，通過光纖光柵來感知和測量等強度梁上的應變力，且通 過薄壁圓筒與上接頭和下接頭密封連接，避免的光纖光柵受到外部環(huán)境的干擾和腐蝕。
[0018] 本測量短節(jié)能同時測量井下多個參數(shù)（溫度、液體壓力、軸向力、扭矩），結(jié)構(gòu)設(shè)計 新穎，使用和維護簡單，各個部位多用連接，便于拆卸，光纖光柵測量無需提供電源實現(xiàn)永 久式測量，測量的范圍廣、精度高、可靠性強和穩(wěn)定性好，能夠?qū)崿F(xiàn)實時測量，能夠?qū)伦?業(yè)過程提供井下實時數(shù)據(jù)，及時調(diào)整井下作業(yè)參數(shù)。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明實施例中井下多參數(shù)測量短節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明實施例中測量軸向力是光纖光柵粘貼分布展開示意圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明實施例中測量扭矩時光纖光柵粘貼分布展開示意圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明實施例中等強度梁的安裝示意圖；
[0023] 圖5是圖4的俯視圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明實施例中井下多參數(shù)測量短節(jié)在油氣井下作業(yè)的示意圖；
[0025] 圖中，1-下接頭，2-第一密封圈，3-外保護筒，4-內(nèi)應變筒，5-第二密封圈，6-鍵， 7-第一螺釘，8-等強度梁，9-第二螺釘，10-墊片，11-上接頭，12-測量軸向力的光纖光柵 組，13-測量溫度的光纖光柵組，14-測量液體壓力的光纖光柵組，15-測量扭矩的光纖光柵 組，16-光纖光柵解調(diào)儀及顯示設(shè)備，17-光纖光柵傳輸線路，18-測量井。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0027] 參照圖1~圖6所示，本發(fā)明提供的一個實施例中的井下多參數(shù)測量短節(jié)，包括上 接頭11和下接頭1，所述上接頭11包括薄壁圓筒，上接頭11通過薄壁圓筒與下接頭1螺紋 連接，薄壁圓筒的外壁上設(shè)置有測量軸向力的光纖光柵組12、測量溫度的光纖光柵組13和 測量扭矩的光纖光柵組15,薄壁圓筒外套設(shè)有外保護筒3,外保護筒3的一端與上接頭11 外端密封連接，外保護筒3的另一端與下接頭1的