专利名称：钻井转盘扭矩测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油勘探中井下钻井参数的检测设备技术领域。
背景技术：
在石油钻井勘探作业中，常利用检测设备对钻井参数在线检测，达到优化钻进、发 现井下情况异常的目的。目前，钻井扭矩检测设备多用压力传感器测量转盘四周起固定作 用的顶丝所承受压力，或者通过扭矩隋轮测量转盘链条上的张力，或者通过电扭矩传感器 测量转盘驱动电流等方法来测量转盘扭矩。通过转盘扭矩大小的变化，可正确反映出井下 钻具的工作情况和井底地层的变化，如钻头的磨损、牙轮咬住或脱落，钻柱遇卡或折断，地 层硬度改变等，这些情况均会引起转盘驱动扭矩大小的变化。因此，用转盘扭矩传感器来正 确测定和显示转盘扭矩，有助于及时掌握井下工况，一旦出现事故苗子能及早采取相应措 施，避免事故的发生，但上述现有技术存在的主要问题是设备安装困难，维护难度较高；而 且无论采用哪种方式，其干扰因素均较多，结果的准确性受到很大制约。如授权公告号为CN2791245Y，授权公告日为2006年6月28日的中国专利文献 公开了一种钻井井下随钻机械参数测量仪，采用了将钻头压力传感器，钻头扭矩传感器，水 眼压力传感器、环空压力传感器以及振动传感器均安装在一个近钻头的测量钻铤中。正常 打钻时钻头压力与扭矩通过下短节传到钻压传感器和扭矩传感器上，通过传感器的受力变 形，使贴在传感器上的桥路应变片输出电信号，从而测出各种参数，提高了测量井下机械参 数的准确率，从而提高定向施工质量，有利于提高机械钻速，缩短钻井周期，减少钻井事故。 其设计结构合理，使用简单，操作方便，很适合现场推广应用。该技术的具体技术方案为“一种钻井井下随钻机械参数测量仪，它由双扣短节、 密封圈、旋扣筒，过渡筒、顶环、固定胶圈、上短节、内筒、定位螺栓、紧定螺栓、空心螺栓、过 线槽、水眼压力传感器、环空压力传感器、印制电路板、外筒、夹层螺筒、电路板槽、压力传感 器、下短节、外筒紧固螺栓、扭矩传感器、穿销组成，其特征在于双扣短节与旋扣筒、过渡筒 顺序连接，并有密封圈连接密封，在旋扣筒与过渡筒间有项环、固定胶圈，在过渡筒下部通 过紧定螺栓、空心螺栓连接有内筒，上短节与内筒通过定位螺栓刚性相连，过线槽下端装有 印制电路板、电路板槽，水眼压力传感器装在内简本体上，环空压力传感器装在上短节本体 上，在上短节中部接有外筒，其间有夹层螺筒，压力传感器与钻头扭矩传感器装在上短节的 下端，并与下短节的上部凸型头紧密接触，振动传感器装在内筒印制电路板开口槽内的电 路板上，下短节与外筒通过外筒紧固螺栓刚性相连，通过夹层螺筒挂接在上短节上。”但上述技术方案仍然存在“设备安装困难，维护难度较高干扰因素较多，结果的准 确性受到很大制约”的技术问题。

实用新型内容为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种对石油勘探中井下钻井参数进行测 量的钻井转盘扭矩测量装置，本实用新型结构简单，安装容易，维护难度和成本都较低，且测量结果的准确性极高。本实用新型是通过采用下述技术方案实现的一种钻井转盘扭矩测量装置，其特征在于包括设置在转盘可触及部位的磁铁，接 近所述磁铁并产生电信号的接近开关，与接近开关连接并对电信号电位进行扫描并记录高 低电位时间差后换算获得瞬时转速的信号处理器，所述信号处理器经采集接口对接近开关 的电信号电位进行扫描，扫描间隔小于1ms。所述接近开关与磁铁的距离为l_30mm。接近开关通过安装支架固定在磁铁的一侧。信号处理器可以采用市面上常见的转速电位器。本实用新型通过信号处理器获得转盘的瞬时转速后，根据转速与扭距、功率的关 系，利用现有的公式即可算出转盘的扭距。本实用新型所达到的技术效果如下与授权公告号为CN2791245Y专利文件为代表的现有技术相比，本实用新型只需 要在转盘转动时可触及部位安装一个磁铁，用接近开关来检测磁铁并产生电信号，根据电 信号电位高低获取瞬时转速并换算成扭距的技术方案，结构更为简单，安装也更容易，维护 难度和成本都比较低，并且由于是通过接近开关和磁铁来检测，所获得测量结果的准确性 也更高；同时，接近开关与磁铁的距离控制在l_30mm，接近开关通过支架固定，测量的位置 相对固定，也就可获得相对更为精确的测量结果；对采集接口的扫描间隔小于1ms，能真正 获得瞬时转速，换算成扭距后的测量结果更加准确。

图1为本实用新型的结构示意图图中标记1、转盘可触及部位，2、磁铁，3、接近开关，4、安装支架，5、信号处理器。
具体实施方式
参照说明书附图1，本实用新型具体结构为在距转盘传动可触及转动部位加一 磁性物体，如磁铁2，在相距该物体1 30mm处安装一个接近开关3用于测量转盘的转速， 接近开关3用安装支架4固定，以保证精确测量，接近开关3 —旦接近该磁铁2，就会相应 产生一个电信号；利用有线或者无线方式将接近开关3电信号电位传到信号处理器5，如转 速电位器；信号处理器5通过高速采集接口(采集间隔小于1ms)对接近开关3的电信号 电位进行扫描，并记录高低电位变化时间差，应用现有技术中的“电位变化时间差换算成转 速”的公式就可得到瞬时转速，同时，根据转速与扭距、功率的关系，利用现有的公式即可算 出转盘的相对扭距量。接近开关3是成熟产品，可从市场上采购，信号处理器5如转速电位 器。磁铁2与接近开关3的距离一般以15mm为最佳获得检测信号的距离。
权利要求一种钻井转盘扭矩测量装置，其特征在于包括设置在转盘可触及部位(1)的磁铁(2)，接近所述磁铁(2)并产生电信号的接近开关(3)，与接近开关(3)连接并对电信号电位进行扫描并记录高低电位时间差后换算获得瞬时转速的信号处理器(5)，所述信号处理器(5)经采集接口对接近开关(3)的电信号电位进行扫描，扫描间隔小于1ms。
2.根据权利要求1所述的钻井转盘扭矩测量装置，其特征在于所述接近开关(3)与 磁铁(2)的距离为l-30mm。
3.根据权利要求1或2所述的钻井转盘扭矩测量装置，其特征在于接近开关(3)通 过安装支架(4)固定在磁铁(2)的一侧。
专利摘要本实用新型公开了一种钻井转盘扭矩测量装置，涉及石油勘探中井下钻井参数的检测设备技术领域，包括设置在转盘可触及部位的磁铁，接近所述磁铁并产生电信号的接近开关，与接近开关连接并对电信号电位进行扫描并记录高低电位时间差后换算获得瞬时转速的信号处理器，所述信号处理器经采集接口对接近开关的电信号电位进行扫描，扫描间隔小于1ms。本实用新型结构简单，安装容易，维护难度和成本都较低，且测量结果的准确性极高。
文档编号G01L3/00GK201765079SQ20102028547
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者刘明德 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院