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专利号: 2019100595645
申请人: 西南石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种井下钻压和扭矩测量的方法,其特征在于:它包括钻压随钻测量和扭矩随钻测量;

所述钻压随钻测量包括以下步骤:

S1、在井下工程参数随钻测量仪测试主轴外侧的同一横截面上,沿周向均匀间隔90°的

4个位置上分别安装电阻应变片R1、R3、R5、R7,以作为轴向应变测量桥臂,同时确保R1与R5成对、R3与R7成对;在井下工程参数随钻测量仪测试主轴外侧的同一横截面上,在紧邻电阻应变片R1、R3、R5、R7的下面,且沿测试主轴的周向均匀间隔90°的4个位置上分别安装电阻应变片R2、R4、R6、R8,以作为横向补偿应变片;

S2、在井下工程参数随钻测量仪测试主轴上粘贴电阻应变片R1、R3、R5、R7、R2、R4、R6和R8,粘贴电阻应变片的步骤包括:选择电阻应变片→选择胶粘剂→打磨应变片粘贴表面→清洗应变片粘贴表面→表面画线定位→应变片清洗→涂敷底胶→应变片粘贴→夹具压板加压→加热固化→贴片质量检查,若质量合格即完成电阻应变片的粘贴;

S3、组桥方案连接引线:按照组桥方案连接引线,组桥时采用稳压电源供电、采用高精度八位半数字万用表测量电桥的平衡性,若不平横则需要采用康铜丝对电桥进行预调平衡;

S4、在调整平衡后、连接好后的八应变片全桥电路的基础上,对各电阻应变片进行防潮处理,防潮处理应根据试验的要求和环境涂覆不同的防潮材料,防潮剂采用703、704硅胶;

S5、进行钻压测量:八应变片全桥电路的4个桥臂分别为R15、R26、R37、R48,其中R15、R37为相对桥臂,当钻压外力作用在测试主轴上时,各测点处电阻应变片随测试主轴一起变形,变形后引起应变片变形,应变片电阻发生变化,使得电桥输出信号发生变化,从而可测量钻井工况下的测试主轴轴向变形,通过应力应变关系可知测试主轴所受钻压值,钻压值与指示应变的关系为:式中:WOB为钻压,N;σ为测试主轴粘贴应变片截面轴向应力,Pa;A为测试主轴粘贴应变片截面面积,m2;E为弹性元件的弹性模量,Pa;ε为真实应变,无因次;μ为材料的泊松系数,无因次;εdu为指示应变,无因次;D为测试主轴外径,m;d为测试主轴内径,m;

所述扭矩随钻测量包括以下步骤:

S1、在井下工程参数随钻测量仪测试主轴外侧的同一横截面上,且沿周向均匀间隔90°的4个位置上分别安装2个应变片,即使电阻应变片R2、R4、R6、R8均与母线呈45°安装,电阻应变片R1、R3、R5、R7均与母线呈135°或-45°安装;

S2、在井下工程参数随钻测量仪测试主轴上粘贴电阻应变片R1、R3、R5、R7、R2、R4、R6和R8,粘贴电阻应变片的步骤包括:选择电阻应变片→选择胶粘剂→打磨应变片粘贴表面→清洗应变片粘贴表面→表面画线定位→应变片清洗→涂敷底胶→应变片粘贴→夹具压板加压→加热固化→贴片质量检查,若质量合格即完成电阻应变片的粘贴;

S3、组桥方案连接引线:按照组桥方案连接引线,组桥时采用稳压电源供电、采用高精度八位半数字万用表测量电桥的平衡性,若不平横则需要采用康铜丝对电桥进行预调平衡;

S4、在调整平衡后、连接好后的八应变片全桥电路的基础上,对各电阻应变片进行防潮处理,防潮处理应根据试验的要求和环境涂覆不同的防潮材料,防潮剂采用703、704硅胶;

S5、进行扭矩测量:八应变片全桥电路的4个桥臂分别为R15、R26、R37、R48,其中R15、R37为相对桥臂,当扭矩载荷作用在测试主轴上时,各测点处电阻应变片随测试主轴一起变形,变形后引起应变片变形,电阻应变片的电阻发生变化,使得电桥输出信号发生变化,从而可测量钻井工况下的测试主轴扭转变形,通过应力应变关系可知测试主轴所受扭矩值,扭矩值与指示应变的关系为:式中:TOB为扭矩,N·m;WT为粘贴应变片截面截面模量,m3;τmax为截面剪切应力,Pa;ε1为真实应变,无因次;E为弹性元件的弹性模量,Pa;μ为材料的泊松系数,无因次;εdu为指示应变,无因次;D为测试主轴外径,m;d为测试主轴内径,m。