本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種自發(fā)電式多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器，包括多個(gè)傳感器單元，多個(gè)傳感器單元通過傳感器單元表面上的連接結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成一個(gè)多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器；所述傳感器單元包括主體，所述主體為上部密封的筒狀結(jié)構(gòu)，所述主體四周表面為榫卯式卡條結(jié)構(gòu)；所述主體的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面上設(shè)置有內(nèi)螺紋，在主體頂部設(shè)置有圓柱式凸臺(tái)，在圓柱式凸臺(tái)頂面鋪設(shè)一層銅/鋁電極，在圓柱式凸臺(tái)的上設(shè)置有外螺紋；所述主體的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有可活動(dòng)的PTFE球，其中PTFE球與主體的筒狀結(jié)構(gòu)為間隙配合，本實(shí)用新型專利技術(shù)可以在井下原位進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，無需經(jīng)過長距離的信號輸出，測量數(shù)據(jù)更加精確，為排采工藝提供更加可靠的理論支撐。為排采工藝提供更加可靠的理論支撐。為排采工藝提供更加可靠的理論支撐。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
自發(fā)電式多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器
[0001]本技術(shù)涉及地質(zhì)儀器儀表
，具體為一種自發(fā)電式多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器的。
技術(shù)介紹
[0002]近些年來由于深層油氣資源的需求量增加，對于鉆具性能要求越來越高。鉆探是一種利用專用工具自地表往地下深處鉆孔的技術(shù)，是石油、天然氣及固體礦產(chǎn)資源等的勘探開發(fā)的重要手段。在井下鉆具工作過程中，由于鉆頭撞擊和巖石摩擦等因素會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，該振動(dòng)對鉆具的實(shí)際工作和使用壽命都有著嚴(yán)重影響。目前對鉆具振動(dòng)的研究主要借助傳感器進(jìn)行信號采集，但是對傳感器供電問題研究較少，限制了傳感器在井下的有效使用。
[0003]目前鉆探領(lǐng)域?qū)τ诳椎渍駝?dòng)的研究主要集中在建立鉆具振動(dòng)數(shù)學(xué)模型的理論層面，然而理論模型無法完全真實(shí)反饋井下狀態(tài)，最有效的辦法便是利用井下傳感器直接對振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測量。對于井下振動(dòng)的測量，目前獲取井下振動(dòng)信號的方法主要有組合式傳感器法，聲學(xué)傳感器法，加速度傳感器法，光學(xué)傳感技術(shù)，及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合的方法等。但現(xiàn)有的方法多采用電池或電纜進(jìn)行供電，當(dāng)鉆井深度深達(dá)幾千米以上時(shí)，采用電纜和電池的供電方式不僅會(huì)降低施工效率，還會(huì)增加施工難度及成本，因此最好的解決方案是將自然界中的能量轉(zhuǎn)化為傳感器工作所需的電量，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自發(fā)電，即自供電的井下振動(dòng)傳感器。
[0004]通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前我們使用的鉆井設(shè)備由于井下工況的復(fù)雜性，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，要根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行選型和使用。直井與多分支井常組合使用，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，井下設(shè)備龐大且精密，需要對井下各個(gè)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。而目前常用的井下振動(dòng)傳感裝置的外觀和結(jié)構(gòu)都被固定，無法根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行改變以適應(yīng)周圍設(shè)備及安裝環(huán)境，難以與井身結(jié)構(gòu)相契合，因此其穩(wěn)定性也無法保證，從而造成傳感器的測量數(shù)據(jù)可靠性差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]本技術(shù)的目的在于提供一種自發(fā)電式多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器，通過其異邊形內(nèi)部和外邊緣形狀，能夠在橫向、縱向及曲向上進(jìn)行自由組合，可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)較為精密的井下鉆探裝備，并根據(jù)其多變的外部特征可安裝于井下鉆柱的各個(gè)部分，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種自發(fā)電式多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器，包括多個(gè)傳感器單元，多個(gè)傳感器單元通過傳感器單元表面上的連接結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成一個(gè)多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器；
[0007]所述傳感器單元包括主體，所述主體為上部密封的筒狀結(jié)構(gòu)，所述主體四周表面為榫卯式卡條結(jié)構(gòu)；所述主體的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面上設(shè)置有內(nèi)螺紋，在主體頂部設(shè)置有圓柱式凸臺(tái)，在圓柱式凸臺(tái)頂面鋪設(shè)一層銅/鋁電極，在圓柱式凸臺(tái)的上設(shè)置有外螺紋；所述主
體的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有可活動(dòng)的PTFE球，其中PTFE球與主體的筒狀結(jié)構(gòu)為間隙配合；
[0008]在主體其中一側(cè)面上設(shè)置有內(nèi)部帶有內(nèi)螺紋的淺槽結(jié)構(gòu)。
[0009]作為本技術(shù)的進(jìn)一步方案：所述多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器中相鄰傳感器單元的連接方式包括縱向連接和徑向連接；
[0010]所述縱向連接是采用位于下方傳感器單元的圓柱式凸臺(tái)嵌入到上方傳感器單元的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，并通過螺紋連接配合，使得上方傳感器單元的筒狀結(jié)構(gòu)形成密閉空間，上方傳感器單元的PTFE球位于密閉空間內(nèi)活動(dòng)；
[0011]所述徑向連接一是采用位于左側(cè)傳感器單元的圓柱式凸臺(tái)嵌入右側(cè)傳感器單元的淺槽結(jié)構(gòu)并通過螺紋連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳感器單元的軸線相互相交的徑向連接；二是采用位于左側(cè)傳感器單元的榫卯式卡條結(jié)構(gòu)與右側(cè)傳感器單元的榫卯式卡條結(jié)構(gòu)相互配合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳感器單元的軸線相互平行的徑向連接。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是：
[0013]1、相對于其他傳統(tǒng)的測量方法，本傳感器可以在井下原位進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，無需經(jīng)過長距離的信號輸出，測量數(shù)據(jù)更加精確，為排采工藝提供更加可靠的理論支撐。
[0014]2、采用接觸起電原理，設(shè)計(jì)一種摩擦納米傳感器，利用電荷之間的相互作用產(chǎn)生電勢差，從而產(chǎn)生電信號推導(dǎo)出鉆柱振動(dòng)的測量參數(shù)。與其他傳統(tǒng)傳感器相比，本傳感器無需提供動(dòng)力，更適合井下環(huán)境。
[0015]3、該傳感器可以通過異邊形外殼在橫向、縱向和曲向等多維度上進(jìn)行自由組裝(相互組合能形成多個(gè)多種類形狀)。能夠根據(jù)實(shí)際工況安裝于鉆柱的各個(gè)部分，對鉆柱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測鉆柱的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度。
附圖說明
[0016]圖1為本技術(shù)中傳感器單元的主視圖。
[0017]圖2為本技術(shù)中傳感器單元的主視圖的俯視圖。
[0018]圖3為本技術(shù)中傳感器單元的主視圖的剖視圖。
[0019]圖4為本技術(shù)的傳感器俯視組合示意圖。
[0020]圖5為本技術(shù)的傳感器組合示意圖。
[0021]圖6為本技術(shù)的傳感器的工作原理圖。
[0022]圖中：1、主體；2、銅/鋁電極；3、內(nèi)螺紋；4、PTFE球；5、傳感器單元；6、圓柱式凸臺(tái)；7、淺槽結(jié)構(gòu)；8、外螺紋。
具體實(shí)施方式
[0023]下面將結(jié)合本技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本技術(shù)保護(hù)的范圍。
[0024]請參閱圖1
?
6，本技術(shù)提供一種技術(shù)方案：一種自發(fā)電式多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器，包括多個(gè)傳感器單元5，多個(gè)傳感器單元5通過傳感器單元5表面上的連接結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成一個(gè)多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器；相鄰傳感器單元5連接后，對應(yīng)傳感器單元5中
的PTFE球4被限定在傳感器單元5的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)；
[0025]所述傳感器單元5包括主體1，所述主體1為上部密封的筒狀結(jié)構(gòu)，所述主體1四周表面為榫卯式卡條結(jié)構(gòu)；所述主體1的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面上設(shè)置有內(nèi)螺紋3，在主體1頂部設(shè)置有圓柱式凸臺(tái)6，在圓柱式凸臺(tái)6頂面鋪設(shè)一層銅/鋁電極2，在圓柱式凸臺(tái)6的上設(shè)置有外螺紋8；所述主體1的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有可活動(dòng)的PTFE球4，其中PTFE球4與主體1的筒狀結(jié)構(gòu)為間隙配合，在主體1其中一側(cè)面上設(shè)置有內(nèi)部帶有內(nèi)螺紋的淺槽結(jié)構(gòu)7。
[0026]所述多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器中相鄰傳感器單元5的連接方式包括縱向連接和徑向連接；所述縱向連接是采用位于下方傳感器單元5的圓柱式凸臺(tái)6嵌入到上方傳感器單元5的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，并通過螺紋連接配合，使得上方傳感器單元5的筒狀結(jié)構(gòu)形成密閉空間，上方傳感器單元5的PTFE球4位于密閉空間內(nèi)活動(dòng)；所述徑向連接一是采用位于左側(cè)傳感器單元5的圓柱式凸臺(tái)6嵌入右側(cè)傳感器單元5的淺槽結(jié)構(gòu)7并通過螺紋連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳感器單元5的軸線相互相交的徑向連接；二是采用位于左側(cè)傳感器單元5的榫卯式卡條結(jié)構(gòu)與右側(cè)傳感器單元5的榫卯式卡條結(jié)構(gòu)相互配合，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳感器單元5的軸線相互平行的徑向連接
[0027]PTFE球本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種自發(fā)電式多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器，包括多個(gè)傳感器單元(5)，其特征在于：多個(gè)傳感器單元(5)通過傳感器單元(5)表面上的連接結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成一個(gè)多維度可變形鉆柱振動(dòng)傳感器；所述傳感器單元(5)包括主體(1)，所述主體(1)為上部密封的筒狀結(jié)構(gòu)，所述主體(1)四周表面為榫卯式卡條結(jié)構(gòu)；所述主體(1)的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)表面上設(shè)置有內(nèi)螺紋(3)，在主體(1)頂部設(shè)置有圓柱式凸臺(tái)(6)，在圓柱式凸臺(tái)(6)頂面鋪設(shè)一層銅/鋁電極(2)，在圓柱式凸臺(tái)(6)的上設(shè)置有外螺紋(8)；所述主體(1)的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有可活動(dòng)的PTFE球(4)，其中PTFE球(4)與主體(1)的筒狀結(jié)構(gòu)為間隙配合；在主體(1)其中一側(cè)面上設(shè)置有內(nèi)部帶有內(nèi)螺紋的淺槽結(jié)構(gòu)(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種自發(fā)電式...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王虎，吳川，蘭永飛，王劍，張琳，李奇龍，林國沖，李勇，
申請(專利權(quán))人：貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一一一地質(zhì)大隊(duì)，
類型：新型
國別省市：
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