用于隨鉆測量的方位電極、鉆鋌及測量方法技術

本發明專利技術涉及一種方位電極、鉆鋌及測量方法，屬于井下探測技術領域，具體涉及一種用于隨鉆測量的方位電極、鉆鋌及測量方法。包括：電極層，其表面為一弧面結構，其中部設置有向下的凸起；安裝基體，用于包裹和固定所述電極層，其中部設置有與所述凸起相配合的凹槽；絕緣層，位于所述電極層和安裝基體之間，用于絕緣所述電極層。因此，本發明專利技術具有如下優點：因此，本發明專利技術具有如下優點：1、通過強粘結絕緣材料固結電極和安裝基體，以及特殊設計的安裝基體及保護環將電極在軸向和徑向上有效固定于鉆鋌的凹槽內，有效避免電極松動；2.通過多道耐磨帶保護結構，防止電極的磨損。

Azimuth electrode, drill collar and measuring method for MWD

The invention relates to an azimuth electrode, a drill collar and a measuring method, belonging to the technical field of downhole detection, in particular to an azimuth electrode, a drill collar and a measuring method for measuring while drilling. Including: the electrode layer, the surface is a cambered surface structure, which is equipped with a downward bulge; the installation substrate, used for wrapping and fixing the electrode layer, which is provided with a groove matched with the convex; an insulating layer located between the electrode layer and the substrate for installation, insulating the electrode layer. Therefore, the invention has the following advantages: therefore, the invention has the following advantages: 1, through the matrix and installing strong bonding insulation material consolidation electrode, and the installation base and specially designed protective ring electrode in axial and radial direction effectively fixed in the groove of the drill collar, effectively prevent the electrode loose; 2. by multiple wear with a protective structure, prevent electrode wear.

【技術實現步驟摘要】
用于隨鉆測量的方位電極、鉆鋌及測量方法
本專利技術涉及一種方位電極、鉆鋌及測量方法，屬于井下探測
，具體涉及一種用于隨鉆測量的方位電極、鉆鋌及測量方法。
技術介紹
電阻率測井是測井方法中使用最早也是最常用的方法，到目前為止，在劃分鉆井地質剖面和判斷巖性的工作中仍起著難以替代的作用。隨鉆方位電阻率井壁成像技術是在傳統電纜測量技術的基礎上發展起來的，是一種可以在鉆井過程中實時測量井眼周圍不同方位地層電阻率成像測量方法。隨著水平井、大位移井及三維多目標井鉆井技術的不斷提高和大量應用，旋轉導向閉環鉆井技術是今后井眼軌跡控制技術鉆井工具的發展方向，將方位電阻率成像技術應用于旋轉導向工具，可滿足裂縫、薄層等復雜儲層的地質導向與地層評價需要。方位電極是電阻率測井設備中非常重要的部件，其主要用于在井周方向上不同扇區的測量。但是，現有技術中的方位電極在鉆進過程中容易磨損和松動，影響了電極的使用壽命，降低了測量效率和精度，甚至因電極脫落落井造成井下安全事故。
技術實現思路
本專利技術主要是解決現有技術所存在的因方位電極在鉆進過程中磨損、松動和脫落而造成的電極使用壽命短、測量效率和精度低以及影響安全鉆井的技術問題，提出了一種用于隨鉆測量的方位電極、鉆鋌及測量方法。該電極、鉆鋌及測量方法通過特殊設計的電極結構以及與電極相配合的保護環能夠有效阻止電極的磨損和松動。本專利技術的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，包括：電極層，其表面為一弧面結構，其中部設置有向下的凸起；安裝基體，用于包裹和固定所述電極層，其中部設置有與所述凸起相配合的凹槽；絕緣層，位于所述電極層和安裝基體之間，用于絕緣所述電極層。優化的，上述的一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，所述的電極層和安裝基體之間的絕緣層空間，用強粘結絕緣材料填充，使電極和安裝基體成為一個固結的整體。優化的，上述的一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，所述安裝基體沿鉆鋌軸向在兩側各設有可嵌入鉆鋌本體凹槽內的凸緣，每側凸緣通過釘孔固定于鉆鋌本體上軸向布置的螺紋孔內。優化的，上述的一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，還包括方位電極保護環，所述方位電極保護環安裝于方位電極兩側的鉆鋌本體上設置的凹槽內，所述方位電極保護環的中部位置兩側各有一凸緣，其中內凸緣覆蓋方位電極安裝基體的凸緣，外凸緣嵌入鉆鋌本體沿軸向設置的槽內。優化的，上述的一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，所述方位電極保護環的內凸緣上設置有耐磨帶。優化的，上述的一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，方位電極安裝于鉆鋌上后，其裸露周向長度占鉆鋌圓周周長的1/6。一種用于隨鉆方位電阻率測量的鉆鋌，包括上述任一方位電極。一種隨鉆方位電阻率測量方法，采用上述的鉆鋌。因此，本專利技術具有如下優點：1、通過強粘結絕緣材料固結電極和安裝基體，以及特殊設計的安裝基體及保護環將電極在軸向和徑向上有效固定于鉆鋌的凹槽內，有效避免電極松動；2.通過多道耐磨帶保護結構，防止電極的磨損。附圖說明圖1-1為隨鉆方位電阻率井壁成像裝置總體結構；圖1-2為圖1-1的局部視圖1；圖1-3為圖1-1的局部視圖2；圖2-1為上主體單元II結構外觀圖；圖2-2為測量電路部分周向展開位置圖；圖3-1為電扣電極結構；圖3-2為圖3-1的俯視圖；圖4-1為電扣電極集成安裝及保護蓋板結構；圖4-2為圖4-1的底面視圖；圖5-1為下主體測量單元VI結構外觀圖；圖5-2為圖5-1的測量電路部分周向展開位置圖；圖6-1是方位電極及其保護環結構在圖5-1中的K-K向視圖；圖6-2是方位電極及其保護環結構在圖5-1中的L-L向視圖；圖6-3是方位電極及其保護環結構在圖5-1中的M-M向視圖；圖6-4是方位電極及其安裝基體俯視圖；圖6-5是方位電極及其保護環安裝后的俯視圖。圖7-1為中間連通單元III結構；圖7-2為圖7-1的右視圖；圖8-1為上保護接頭I；圖8-2為下保護接頭V。具體實施方式下面通過實施例，并結合附圖，對本專利技術的技術方案作進一步具體的說明。實施例：本專利技術提供的一種用于旋轉導向的隨鉆方位電阻率井壁成像裝置主要由無磁鉆鋌、泥漿通道、激勵線圈系、電扣電極系、方位電極系、監測線圈、測量電路、控制及存儲電子電路單元構成，可在井下通過預先設定的程序根據不同的工作模式按照反演計算方法將探測數據轉化為視電阻率，并通過裝置在旋轉作業中對井周的掃描測量，指示裂縫和地層結構傾角，實現井壁成像測量。一、裝置總體結構本實施例中，裝置總體結構如圖1所示，為描述方便，將裝置結構自上而下分為五個部分：上保護接頭I、上主體測量單元II、中間連通單元III、下主體測量單元IV和下保護接頭V。1、上主體測量單元II圖2-1和圖2-2為上主體測量單元II結構外觀圖及其測量電路部分周向展開位置圖。上主體測量單元II主要包含：與上部其它儀器實現供電與通連通的電連接結構201，上發射線圈T1和中發射線圈T2，上電扣電極B1、中電扣電極B2和下電扣電極B3，主控及方位伽馬測量電路板D1、大容量存儲器電路板D2、系統電源板D3、發射及電扣電極測量電路板D4(注：圖中沒有給出實際電路板，用安裝的位置來表示)，以及設置與讀取數據端口T。上發射線圈T1和下發射線圈T2均為環狀結構，軸向安裝在鉆鋌上，各有兩條引線，分別通過線孔ht1和ht2進入電路艙。線圈外部設有環狀保護天線罩203和環狀保護天線罩206，天線罩均由兩部分組成，兩部分之間設有絕緣環202、207。在鉆井過程中，為減少井壁對天線罩和絕緣帶的磨損，在天線罩附近的鉆鋌外壁上增加耐磨帶204、耐磨帶205予以防護。當激勵線圈中通入交變電流時，就會在鉆鋌線圈兩側感應出電壓，電壓差為驅動電壓V除以線圈匝數N。上電扣電極B1、中電扣電極B2和下電扣電極B3均有三部分組成：安裝基體301、電極302和絕緣環303，如圖3所示，電極直徑7.5mm，絕緣環厚度2mm-5mm，安裝基體上帶有螺紋304。為安裝和維護方便考慮，每個電扣電極單獨制作，然后將三個電扣電極集成安裝固定在一塊蓋板上，如圖4所示，蓋板上設有端面密封槽401和多個螺釘孔，通過螺釘實現蓋板與鉆鋌本體的固定連接，安裝在端面密封槽401的O型密封圈保證了蓋板內部與鉆鋌外部井眼環空的隔離。每個電扣電極各有一條引線，通過蓋板底面的軸向過線槽402匯聚，然后再由安裝槽CB的過線孔h12進入電路安裝槽C1。主控及方位伽馬測量電路板、大容量存儲器電路板、系統電源板、發射及電扣電極測量電路板的布置見圖2-2所示的電路部分周向展開位置圖，在圖中僅給出了電路安裝槽的尺寸及位置關系，電路板可分別安裝在槽C1、槽C2、槽C3和槽C4中，也可根據實際需要，互換安裝位置，各電路板之間由過線孔h11、h21、h22、h31和h41等實現通訊和供電連通。各電路板的保護采用與電扣電極保護蓋板類似結構，用端面密封實現與外部隔離，用多個螺釘實現與鉆鋌本體的固定連接。上主體測量單元的電路系統，通過槽C1中的過線孔hM實現與上部電連接結構201的連通，通過槽C1中的過線孔h13實現與設置與讀取數據端口T的電連通，通過槽C3中的接線窗口W1和中間連通單元III的過線孔H1(或H2)實現與下主體測量單元電路系統的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，其特征在于，包括：電極層，其表面為一弧面結構，其中部設置有向下的凸起；安裝基體，用于包裹和固定所述電極層，其中部設置有與所述凸起相配合的凹槽；絕緣層，位于所述電極層和安裝基體之間，用于絕緣所述電極層。

【技術特征摘要】
1.一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，其特征在于，包括：電極層，其表面為一弧面結構，其中部設置有向下的凸起；安裝基體，用于包裹和固定所述電極層，其中部設置有與所述凸起相配合的凹槽；絕緣層，位于所述電極層和安裝基體之間，用于絕緣所述電極層。2.根據權利要求1所述的一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，其特征在于，所述的電極層和安裝基體之間的絕緣層空間，用強粘結絕緣材料填充，使電極和安裝基體成為一個固結的整體。3.根據權利要求1所述的一種用于隨鉆方位電阻率測量的方位電極，其特征在于，所述安裝基體沿鉆鋌軸向在兩側各設有可嵌入鉆鋌本體凹槽內的凸緣，每側凸緣通過釘孔固定于鉆鋌本體上軸向布置的螺紋孔內。4.根據權利要求1所述的一種用于隨鉆方位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張海波，艾維平，毛為民，鄧樂，王磊，盛利民，王家進，藍蓉，彭浩，呂海川，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團公司，中國石油集團鉆井工程技術研究院，
類型：發明
國別省市：北京,11