页岩气的压力检测装置的制作方法

1.本公开涉及页岩气开采技术领域，特别涉及一种页岩气的压力检测装置。


背景技术：

2.页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产页岩气分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
3.相关技术中，通常采用测井装置探测地层内页岩气的压力，测井装置包括测井管体和设置于测井管体一端的伸缩机构，测井管体内置压力传感器，在测井管体的管壁上设置有过孔。测井装置在使用时，通过伸缩机构将测井管体输送至地层，地层内的页岩气可通过过孔进入测井管体内，以使测井管体内的压力传感器能检测到地层内页岩气的压力。
4.然而，在输送测井管体时需要钻开地层，才能将测井管体送至地层内，因此在输送的过程中，测井管体的管壁上的过孔容易被地层内的岩石或泥块封堵，以影响压力检测。并且，将测井管体输送至地层后，由于地层内的页岩气需要通过过孔逐渐扩散至测井管体内，所以导致测井效率较低。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种页岩气的压力检测装置，能避免管体钻进过程中，因管体被堵塞而影响压力检测的问题，且能快速完成压力检测，提高压力检测的效率。所述技术方案如下：
6.本公开实施例提供了一种页岩气的压力检测装置，所述压力检测装置包括：钻探机构，包括：钻探杆、钻探头、压力检测件和驱动件，所述钻探杆的第一端设有安装槽，所述压力检测件和所述驱动件均位于所述安装槽内，所述钻探头位于所述钻探杆的第一端，且与所述驱动件相连，所述驱动件被配置为，驱动所述钻探头相对于所述钻探杆移动，以封闭或者开启所述安装槽；驱动机构，与所述钻探杆的第二端连接，以驱动所述钻探杆沿所述钻探杆的轴向移动。
7.在本公开实施例的一种实现方式中，所述驱动件包括：第一电机和限位轴；所述第一电机位于所述安装槽内，所述第一电机的输出轴插装在所述钻探头内，且所述第一电机的输出轴与所述钻探头螺纹连接；所述限位轴与所述第一电机的输出轴平行，所述限位轴的一端固定插装在所述安装槽内，所述限位轴的另一端活动插装在所述钻探头内。
8.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述钻探头为锥形钻头，所述锥形钻头上直径较大的端部设有间隔分布的螺纹孔和限位孔，所述第一电机的输出轴与所述螺纹孔螺纹连接，所述限位轴活动插装在所述限位孔内。
9.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述限位轴的外壁套设有锁止环，所述锁止环位于所述限位孔内，所述限位孔的内壁设有挡环，所述锁止环的外径大于所述挡环的内径。
10.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述驱动机构包括：驱动架、动力组件和限位架，所述驱动架和所述限位架均位于所述动力组件上；所述钻探杆的外壁上设有外螺纹，所述钻探杆插装在所述驱动架上，且所述钻探杆与所述驱动架螺纹连接；所述动力组件与所述钻探杆传动连接，所述动力组件用于驱动所述钻探杆转动；所述限位架用于对所述钻探杆周向限位。
11.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述驱动架包括：第一安装板、第二安装板和驱动齿轮；所述第一安装板和所述第二安装板平行间隔布置，所述驱动齿轮夹设于所述第一安装板和所述第二安装板之间，且所述驱动齿轮的两端面分别与所述第一安装板和所述第二安装板的板面滑动配合；所述钻探杆依次穿过所述第一安装板、所述驱动齿轮和所述第二安装板插装在所述驱动架中，且所述钻探杆与所述驱动齿轮螺纹连接。
12.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述第一安装板与所述驱动齿轮相对的板面上、所述第二安装板与所述驱动齿轮相对的板面上均设有第一环形滑槽，所述驱动齿轮的两端面上设有第二环形滑槽，所述第一环形滑槽与所述第二环形滑槽同轴，所述第一环形滑槽和相对的所述第二环形滑槽之间设置有滚珠。
13.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述动力组件包括第二电机、传动齿轮和行走箱；所述第二电机位于所述行走箱内，所述第二电机的输出轴突出于所述行走箱，且与所述传动齿轮传动连接，所述传动齿轮与所述驱动齿轮啮合；所述驱动架和所述限位架均位于所述行走箱外，所述行走箱上设有行走轮。
14.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述限位架包括：限位杆和限位销，所述限位销的一端与所述限位杆连接，所述限位销垂直于所述钻探杆，所述钻探杆上设有沿所述钻探杆的轴向延伸的限位槽，所述限位销的另一端插装在所述限位槽内；或者，所述限位架包括支撑杆和限位环，所述限位环与所述支撑杆连接，所述限位环的内孔的横截面为多边形，所述钻探杆上设有限位杆段，所述限位杆段的横截面为与所述限位环的内孔匹配的多边形，所述限位环套装在所述限位杆段外。
15.在本公开实施例的另一种实现方式中，所述钻探杆包括多根同轴可拆卸连接的钻杆，位于所述钻探杆的第一端的所述钻杆的端部设有所述钻探头、所述压力检测件和所述驱动件。
16.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
17.本公开实施例提供的页岩气的压力检测装置包括钻探机构和驱动机构，钻探机构中的钻探头设置在钻探杆的第一端，而在钻探杆的第一端的端面设置有用于安装压力检测件和驱动件的安装槽，其中，驱动件还和钻探头相连，在驱动件的驱动下，钻探头能相对于钻探杆移动，所以安装在钻探杆上的钻探头能封闭安装槽，以将压力检测件遮挡在安装槽内。这样采用驱动机构控制钻探杆沿轴向移动，以控制钻探杆钻进时，由于钻探头能将安装槽内的压力检测件遮挡，从而避免地层内的岩石或泥块进入钻探杆内，使得钻探杆被封堵，以避免影响到压力检测件检测压力。同时，在钻探杆钻进到地层内后，可以控制钻探头相对于钻探杆移动，以在底层内开启安装槽，从而使得压力检测件被暴露在地层中，以实现检测地层压力的目的。由于无需页岩气通过过孔进入钻探杆内，在钻探头移动使安装槽显露于地层后，压力检测件可以快速直接检测到地层内页岩气的压力，因而不会出现压力检测不准确的问题，以提高测井效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本公开实施例提供的一种页岩气的压力检测装置的结构示意图；
20.图2是本公开实施例提供的一种钻探机构的结构示意图；
21.图3是图2提供的一种钻探机构的局部放大图；
22.图4是本公开实施例提供的一种驱动机构的结构示意图；
23.图5是本公开实施例提供的一种驱动架的结构示意图；
24.图6是本公开实施例提供的一种限位架与钻探杆的装配示意图；
25.图7是本公开实施例提供的另一种限位架与钻探杆的装配示意图。
26.图中各标记说明如下：
27.11、钻探杆；110、安装槽；1101、第一凹槽；1102、第二凹槽；112、钻杆；114、连通孔；115、限位槽；116、限位杆段；12、钻探头；121、锥形钻头；122、螺纹孔；123、限位孔；124、挡环；13、压力检测件；14、驱动件；141、第一电机；142、限位轴；143、锁止环；
28.21、驱动架；211、第一安装板；212、第二安装板；213、驱动齿轮；214、连接杆；215、第一环形滑槽；216、第二环形滑槽；217、滚珠；22、动力组件；221、第二电机；222、传动齿轮；223、行走箱；224、行走轮；23、限位架；231、限位杆；232、限位销；233、支撑杆；234、限位环。
具体实施方式
29.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
30.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
31.图1是本公开实施例提供的一种页岩气的压力检测装置的结构示意图。如图1所示，该压力检测装置包括：钻探机构和驱动机构。
32.如图1所示，钻探机构包括：钻探杆11、钻探头12、压力检测件13和驱动件14，钻探杆11的第一端设有安装槽110，压力检测件13和驱动件14位于安装槽110内，钻探头12位于钻探杆11的第一端，且与驱动件14相连，驱动件14被配置为，驱动钻探头12相对于钻探杆11移动，以封闭或者开启安装槽110。
33.其中，驱动机构与钻探杆11的第二端连接，以驱动钻探杆11沿钻探杆11的轴向移
动。
34.本公开实施例提供的页岩气的压力检测装置包括钻探机构和驱动机构，钻探机构中的钻探头12设置在钻探杆11的第一端，而在钻探杆11的第一端的端面设置有用于安装压力检测件13和驱动件14的安装槽110，其中，驱动件14还和钻探头12相连，在驱动件14的驱动下，钻探头12能相对于钻探杆11移动个，所以安装在钻探杆11上的钻探头12能封闭安装槽110，以将压力检测件13遮挡在安装槽110内。这样采用驱动机构控制钻探杆11沿轴向移动，以控制钻探杆11钻进时，由于钻探头12能将安装槽110内的压力检测件13遮挡，从而避免地层内的岩石或泥块进入钻探杆11内，使得钻探杆11被封堵，以避免影响到压力检测件13检测压力。同时，在钻探杆11钻进到地层内后，可以控制钻探头12相对于钻探杆11移动，以在地层内开启安装槽110，从而使得压力检测件13被暴露在地层中，以实现检测地层压力的目的。由于无需页岩气通过过孔进入钻探杆11内，在钻探头12移动使安装槽110显露于地层后，压力检测件13可以快速直接检测到地层内页岩气的压力，因而不会出现压力检测不准确的问题，以提高测井效率。
35.本公开实施例中，钻探杆11可以是实心的杆件，以便于钻进时，能承担较大的载荷。其中，钻探杆11的材质可以是硫、磷含量均不大于0.04％的优质钢。
36.可选地，钻探杆11包括多根同轴可拆卸连接的钻杆112，位于钻探杆11的第一端的钻杆112的端部设有钻探头12、压力检测件13和驱动件14。通过将钻探杆11拆分为多根钻杆112，以便于根据钻进深度灵活调整钻探杆11的长度，方便使用。
37.示例性地，如图1所示，钻探杆11包括两根可拆卸连接的钻杆112。两个钻杆112同轴连接，且位于下方的钻杆112的底端设有钻探头12、压力检测件13和驱动件14。两个钻杆112的外径相同，以使得两个钻杆112同轴连接后形成的钻探杆11各处位置的外径不变。
38.图2是本公开实施例提供的一种钻探机构的结构示意图。如图2所示，钻杆112的一端可以设置螺纹孔，钻杆112的另一端可以设置连接柱，连接柱与钻杆112同轴，连接柱的外壁上设有外螺纹，这样任意两根钻杆112就能通过连接柱和螺纹孔螺纹连接在一起，以方便钻杆112的快速拆装。
39.图3是图2提供的一种钻探机构的局部放大图。如图3所示，驱动件14包括：第一电机141和限位轴142，第一电机141位于安装槽110内，第一电机141的输出轴插装在钻探头12内，且第一电机141的输出轴与钻探头12螺纹连接。
40.如图3所示，限位轴142与第一电机141的输出轴平行，限位轴142的一端固定插装在安装槽110内，限位轴142的另一端活动插装在钻探头12内。
41.其中，如图2、3所示，安装槽110包括第一凹槽1101和第二凹槽1102，压力检测件13设置在第一凹槽1101内。驱动件14则设置在第二凹槽1102内，即第一电机141的壳体和限位轴142的一端均位于第二凹槽1102内，且第二凹槽1102的槽深不小于第一电机141的壳体的最大长度尺寸，使得第一电机141能完全容置在第二凹槽1102内，这样在钻探头12靠近在钻探杆11的第一端后，钻探头12能完全覆盖第一凹槽1101和第二凹槽1102，以避免钻探头12和钻探杆11之间保留间隙，而使岩屑或泥块进入钻探杆11内。
42.可选地，如图2所示，钻探头12为锥形钻头121，锥形钻头121上直径较大的端部设有间隔分布的螺纹孔122和限位孔123，第一电机141的输出轴与螺纹孔122螺纹连接，限位轴142活动插装在限位孔123内。
43.其中，锥形钻头121呈圆锥状，以便于驱动机构在驱动钻探杆11移动时，锥形钻头121能更容易地破裂地层，从而使钻探杆11快速完成钻进。
44.示例性地，锥形钻头121的外壁面上可以设置螺旋环绕的凹槽，即位于锥形钻头121上的凹槽呈螺旋状，以便于锥形钻头121钻进时，使锥形钻头121击碎的岩石颗粒能顺着凹槽从钻孔中向上排出，便于钻探杆11钻进。
45.上述实现方式中，第一电机141的壳体固定在第二凹槽1102的槽底，第一电机141的输出轴的外壁面设有外螺纹，同时，在钻探头12上直径较大的端部设置有螺纹孔122，以使第一电机141的输出轴能通过螺纹孔122与钻探头12螺纹连接。并且，在钻探头12的端面上还设置有限位孔123，以使限位轴142能通过限位孔123活动插装在锥形钻头121中。这样在第一电机141的输出轴转动时，由于限位轴142插装在限位孔123中，因此锥形钻头121不会被第一电机141的输出轴带动而旋转，此时，第一电机141的输出轴会相对于螺纹孔122转动，以使得钻探头12沿着输出轴的轴向伸缩移动，从而实现驱动钻探头12相对于钻探杆11移动的目的。
46.示例性地，如图3所示，限位轴142的外壁套设有锁止环143，锁止环143位于限位孔123内，限位孔123的内壁设有挡环124，锁止环143的外径大于挡环124的内径。也即限位轴142插入限位孔123内的端部设置有锁止环143，且在限位孔123的开口端设置有挡环124。这样在相对于钻探杆11移动时，能通过挡环124对锁止环143抵挡，以避免钻探头12与钻探杆11脱离，提高钻探杆11的可靠性。
47.如图2、3所示，压力检测件13可以是压力传感器，并且，在钻探杆11中设置从钻探杆11的第一端延伸至钻探杆11的第二端的连通孔114，该连通孔114用于供连接压力传感器和第一电机141的电缆穿过，即将电缆包覆在连通孔114内，以保护电缆。同时，还能将供电组件设置在地面，在地面为压力传感器和第一电机141供电，以在地面实现对压力传感器和第一电机141是否工作进行控制，无需在钻探杆11内设置电源，以简化钻探杆11的构造。
48.图4是本公开实施例提供的一种驱动机构的结构示意图。如图4所示，驱动机构包括：驱动架21、动力组件22和限位架23，驱动架21和限位架23均位于动力组件22上；钻探杆11的外壁上设有外螺纹，钻探杆11插装在驱动架21上，且钻探杆11与驱动架21螺纹连接；动力组件22与钻探杆传动连接，动力组件22用于驱动钻探杆11转动；限位架23用于对钻探杆11周向限位。
49.其中，驱动架21设置在地面，钻探杆11的外壁设有外螺纹，以使钻探杆11能螺纹连接在驱动架21上，同时，钻探杆11又通过限位架23进行周向限位，也即钻探杆11安装在限位架23上后，钻探杆11不会相对于限位架23转动。这样通过设置在驱动架21上的动力组件22控制钻探杆11转动时，在限位架23的限制下，以及钻探杆11与限位架23的螺纹副的作用下，钻探杆11就会相对于驱动架21和限位架23，沿钻探杆11的轴向伸缩移动，从而实现控制钻探杆11向地层钻进的目的。
50.图5是本公开实施例提供的一种驱动架的结构示意图。如图5所示，驱动架21包括：第一安装板211、第二安装板212和驱动齿轮213，第一安装板211和第二安装板212平行间隔布置，驱动齿轮213夹设于第一安装板211和第二安装板212之间，且驱动齿轮213的两端面分别与第一安装板211和第二安装板212的板面滑动配合。
51.其中，第一安装板211和第二安装板212之间设置有连接杆214，用于支撑第一安装
板211和第二安装板212，以使第一安装板211和第二安装板212保持平行相对关系。
52.示例性地，如图4、5所示，第一安装板211和第二安装板212之间的连接杆214可以有多个，多个连接杆214在第一安装板211和第二安装板212之间周向间隔分布。并且，相邻的两个连接杆214之间可以保持设定间距，以保证位于第一安装板211和第二安装板212之外的传动齿轮222与驱动齿轮213啮合后，能与驱动齿轮213啮合，并确保动力能通过传动齿轮222传递至驱动齿轮213。
53.如图1所示，钻探杆11依次穿过第一安装板211、驱动齿轮213和第二安装板212插装在驱动架21中，且钻探杆11与驱动齿轮213螺纹连接。
54.如图4所示，第一安装板211和第二安装板212之间均设置有通孔，且在驱动齿轮213上设置有螺孔，位于第一安装板211和第二安装板212上的通孔的直径大于螺孔的直径，且通孔的直径不小于钻探杆11的直径，这样钻探杆11插装在第一安装板211和第二安装板212上后，不会与第一安装板211和第二安装板212接触，而阻碍钻探杆11的快速钻机。其中，位于驱动齿轮213上的螺孔的直径则与钻探杆11的外径相同，以使钻探杆11能和驱动齿轮213螺纹连接，将钻探杆11安装在驱动架21上。
55.如图5所示，第一安装板211与驱动齿轮213相对的板面上、第二安装板212与驱动齿轮213相对的板面上均设有第一环形滑槽215，驱动齿轮213的两端面上设有第二环形滑槽216，第一环形滑槽215与第二环形滑槽216同轴，第一环形滑槽215和相对的第二环形滑槽216之间设置有滚珠217。
56.由于钻探杆11是由驱动齿轮213驱动的，且驱动齿轮213需要在第一安装板211和第二安装板212之间转动，因此，为避免驱动齿轮213的端面与两个安装板的板面直接接触时阻力过大，而影响驱动齿轮213的转动。通过在驱动齿轮213的两个端面和两个安装板的板面上都设置环形滑槽，并在环形滑槽中设置滚珠217，从而能将驱动齿轮213和安装板之间的滑动摩擦调整为滚动摩擦，以大幅降低驱动齿轮213和安装板之间的阻力，便于驱动齿轮213转动。
57.示例性地，如图4所示，动力组件22包括第二电机221、传动齿轮222和行走箱223，第二电机221位于行走箱223内，第二电机221的输出轴突出于行走箱223，且与传动齿轮222传动连接，传动齿轮222与驱动齿轮213啮合。传动齿轮222设置在第一安装板211和第二安装板212之外，以使传动齿轮222能与第二电机221的输出轴同轴连接在一起，从而将第二电机221的动力传输至驱动齿轮213。
58.如图4所示，驱动架21和限位架23均位于行走箱223外，行走箱223上设有行走轮224。通过设置行走箱223用于安装驱动组件，以避免驱动组件外置而受到环境干扰，保证驱动组件的稳定性。
59.其中，在行走箱223的底部还设置有多个行走轮224，行走轮224可以是滚轮。例如，行走轮224可以是万向轮，以便于行走箱223可以任意调整方向，并移动至地面的任意位置，从而方便技术人员从而对底层内不同区域的页岩气的压力进行检测。
60.本公开实施例中，限位架23用于对钻探杆11周向限位，即钻探杆11安装在限位架23上后，能避免钻探杆11相对于限位架23转动。
61.在一些实现方式中，图6是本公开实施例提供的一种限位架与钻探杆的装配示意图。如图6所示，限位架23包括：限位杆231和限位销232，限位销232的一端与限位杆231连
接，限位销232垂直于钻探杆11，钻探杆11上设有沿钻探杆11的轴向延伸的限位槽115，限位销232的另一端插装在限位槽115内。
62.其中，钻探杆11和限位杆231平行布置，且限位销232和钻探杆11垂直，这样限位销232插装在限位槽115后，由于限位架23是固定不动的，在限位杆231和限位槽115的相互制约下，也能防止钻探杆11在驱动齿轮213的驱动下转动。
63.在另一些实现方式中，图7是本公开实施例提供的另一种限位架与钻探杆的装配示意图。如图7所示，限位架23包括支撑杆233和限位环234，限位环234与支撑杆233连接，限位环234的内孔的横截面为多边形，钻探杆11上设有限位杆段116，限位杆段116的横截面为与限位环234的内孔匹配的多边形，限位环234套装在限位杆段116外。
64.示例性地，如图7所示，限位环234的内孔的横截面为矩形，即限位环234的内孔为矩形孔，钻探杆11上的限位杆段116的横截面为矩形，这样限位销232插装在限位槽115后，由于限位架23是固定不动的，在矩形孔和限位杆段116的相互制约下，也能防止钻探杆11在驱动齿轮213的驱动下转动。
65.需要说明的是，限位杆段116的横截面除了可以是矩形外，还可以是五边形、六边形等多种形状，相应地限位环234的内孔的横截面也可以是与限位杆段116的横截面匹配的五边形、六边形等多种形状，本公开实施例不做限制。
66.本公开实施例提供的一种页岩气的压力检测装置能用于确定地层内页岩气的储存量，以便于技术人员根据储存量制定对应的开采生产方案，确定页岩气的储存量的确定过程可以如下:
67.首先，采用钻探设备确定地层内页岩气的在地层中的走向和形状；接着，在地面上相对于地层中设置有页岩气的区域合理设置采集探勘点，例如，在地层中页岩气密集的区域将采集勘探点设置更为密集，在地层中页岩气稀疏的区域将采集勘探点设置更为稀疏；然后，.控制行走箱223移动至不同的勘探采集点，并将钻探杆11钻进至地层内，通过钻探杆11上的压力检测件13勘探测量出不同勘探采集点对应的页岩气的压力；接着，可以绘制出每个勘探采集点和对应的页岩气的压力的折线表，通过折线表计算出各个勘探采集点的平均压力值，并且，结合页岩气的走向、形状，以及页岩气的数据模型，分析出地层内的页岩气的储存量的状况。其中，页岩气的数据模型可以是关于地层内的页岩气的压力与页岩气的储存量之间的关系曲线，也即将页岩气的压力输入数据模型就能驱动出页岩气的储存量，页岩气的数据模型具体可以参见相关技术，本公开实施例不做赘述。
68.本公开实施例提供的页岩气的压力检测装置，能确定出地层内各个区域的页岩气的压力，同时还能结合数据模型分析得到页岩气的储存量，便于技术人员制定详细的开采生产方案，大大提高了生产效率。
69.以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。