用于测量在井中工作的钻头上的弯曲的设备

摘要

一种用于测量施加到钻头上的弯曲的设备，所述钻头进行井下钻孔工作，所述设备包括至少三个围绕钻柱的其上接附了钻头的钻铤等距地周向间隔开的凹穴。四个应变计围绕凹穴中的每个凹穴等距地周向间隔开以形成第一和第二组应变计。第一组内的应变计连接为一个惠斯通电桥，而第二组内的应变计连接为第二电桥。在凹穴中的每个凹穴内类似地定向的应变计中的每个应变计在电桥的单个桥臂内串联连接，使得电桥的输出电压不受钻柱内的弯曲的影响。第一电桥的输出用于确定钻头上的弯曲。此外，用于测量进行井钻孔工作的钻头上的弯曲、质量和扭矩的设备可包括围绕钻柱的其上接附了钻头的钻铤等距地间隔开的至少三个凹穴，所述三个凹穴带有十二个应变计，所述应变计围绕凹穴中的每个凹穴等距地周向间隔开以形成第一和第二组应变计。十二个应变计的布置考虑了消除钻压和钻头上的扭矩的影响的钻头上的弯曲测量。

主权项

一种用于感测施加到钻头的弯曲的设备，所述钻头联接到进行井中向下钻孔工作的钻柱，所述设备包括：a)钻管，所述钻管限定了其中心线且具有联接到钻柱内部的装置；b)形成在所述钻管中的至少第一、第二和第三凹穴，各凹穴围绕所述钻管大致等距地周向间隔开，所述各凹穴中的每个凹穴都形成至少一个壁；c)用于所述各凹穴中的每个凹穴的一组应变传感器，各组应变传感器中的每组都附着到其各凹穴的所述壁上，所述各组应变传感器中的每组都包括围绕其各凹穴的所述壁大致等距地周向间隔开的第一、第二、第三和第四应变传感器，所述各组应变传感器中的每组内的所述第一应变传感器中的每个都与其各组内的所述第三应变传感器相对地布置，由此所述凹穴中的每个凹穴内的所述第一和第三应变传感器形成应变传感器的第一对置对，所述各组应变传感器中的每组内的所述第二应变传感器中的每个都与其各组内的所述第四应变传感器相对地布置，由此所述各凹穴中的每个凹穴内的所述第二和第四应变传感器形成应变传感器的第二对置对，所述第一对置对内的所述第一和第三应变传感器沿与所述钻管的所述中心线平行的线布置，所述第二对置对内的所述第二和第四应变传感器沿垂直于所述钻管的所述中心线的线布置；d)电路，所述电路与所述各组内的所述应变传感器中的每个应变传感器连接，所述电路形成电桥，所述电桥包括第一、第二、第三和第四桥臂，(i)所述电桥的所述第一桥臂与所述电桥的所述第二桥臂相对且与所述电桥的第三桥臂相邻，其中在所述第一和第三桥臂之间形成第一接头，(ii)所述电桥的所述第四桥臂与所述电桥的所述第三桥臂相对且与所述第二桥臂相邻，其中在所述第二和第四桥臂之间形成第二接头，在所述第二和第三桥臂之间形成第三接头，且在所述第一和第四桥臂之间形成第四接头，(iii)所述各凹穴中的每个凹穴内的所述第一应变传感器中的每个都沿所述电桥的所述第一桥臂串联连接，(iv)所述各凹穴中的每个凹穴内的所述第三应变传感器中的每个都沿所述电桥的所述第三桥臂串联连接，其中所述第一对置对内的各应变传感器都沿所述电桥的相邻的桥臂连接，(v)所述各凹穴中的每个凹穴内的所述第四应变传感器中的每个都沿所述电桥的所述第二桥臂串联连接，且(vi)所述各凹穴中的每个凹穴内的所述第二应变传感器中的每个都沿所述电桥的所述第四桥臂串联连接，其中所述电桥的桥臂中的每个都沿该桥臂连接了来自所述第一、第二和第三凹穴中的每个凹穴的所述应变传感器中的一个，且其中所述第二对置对内的所述各应变传感器沿所述电桥的相邻的桥臂连接。