1.一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:包括遥传短节(1)、重力方向标记装置(2)、超声波旋转探测头(3)、重力标记识别装置(4)和控制器,所述遥传短节(1)竖直设置,所述重力方向标记装置(2)可活动的安装在所述遥传短节(1)的下端,用于标记重力最低点;所述超声波旋转探测头(3)安装在所述遥传短节(1)的下方,其可绕所述遥传短节(1)的轴向竖直转动,用于发射超声波且接收套管反射回的超声波;所述重力标记识别装置(4)固定安装在所述超声波旋转探测头(3)上,用于检测所述重力方向标记装置(2)的方位;所述遥传短节(1)分别通过线路与所述重力方向标记装置(2)、所述超声波旋转探测头(3)和所述重力标记识别装置(4)连接,并与所述控制器连接,用于将所述超声波旋转探测头(3)接收到的套管内壁反射回来的信号和所述重力标记识别装置(4)识别的方位信号传输给所述控制器,所述控制器接收对应的信号并进行分析处理,具体为:利用钻杆或连续管将整个工具下入到井筒内,根据测量井段深度确定工具开机时机,超声波旋转探测头(3)旋转并发射超声波,超声波经套管反射后由所述超声波旋转探测头(3)接收,如此重复获得套管变形后的截面环;在此过程中,重力方向标记装置(2)自由转动,且重力标记识别装置(4)随所述超声波旋转探测头(3)旋转并检测所述重力方向标记装置(2)的方位,所述重力标记识别装置(4)每次旋转经过所述重力方向标记装置(2)时表明其随所述超声波旋转探测头(3)转动了一圈;按照上述方法,可确定该截面环上每个点的方位,最终由控制器根据所述超声波旋转探测头(3)接收到的套管内壁反射回来的信号以及所述重力标记识别装置(4)识别的方位信号分析该截面环相对于套管原本的形状的变形点即可确定套管变形的方位。
2.根据权利要求1所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:所述遥传短节(1)的下端可活动的安装有偏重环(5),所述偏重环(5)位于所述遥传短节(1)与所述超声波旋转探测头(3)之间;所述重力方向标记装置(2)固定安装在所述偏重环(5)上。
3.根据权利要求2所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:所述重力方向标记装置(2)为永磁体块,所述重力标记识别装置(4)为磁传感器。
4.根据权利要求2所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:所述重力方向标记装置(2)为设置在所述偏重环(5)上的标记,所述重力标记识别装置(4)为距离传感器。
5.根据权利要求4所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:所述标记为缺口或加工孔。
6.根据权利要求2-5任一项所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:所述遥传短节(1)的下端还安装有扶正器,所述扶正器位于所述遥传短节(1)与所述偏重环(5)之间。
7.根据权利要求6所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:所述扶正器包括至少一个扶正单元,每个所述扶正单元均包括扶正短节(6)、扶正关节器(7)、两个推力块(8)和两个弹簧(9),所述扶正短节(6)竖直固定安装在所述遥传短节(1)的下端或另一个所述扶正单元的下端;两个所述推力块(8)分别滑动的套设在所述扶正短节(6)的两端,所述扶正关节器(7)安装在所述扶正短节(6)的中部,其两端分别与两个所述推力块(8)相互靠近的一端转动连接;两个所述弹簧(9)分别套设在所述扶正短节(6)的两端,两个所述推力块(8)位于两个所述弹簧(9)之间,且两个所述弹簧(9)相互靠近的一端分别与两个所述推力块(8)相互远离的一端抵接。
8.根据权利要求7所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:所述扶正关节器(7)包括多个扶正板,多个所述扶正板呈圆周均匀间隔分布在所述扶正短节(6)的中部;每个所述扶正板均包括两个扶正片,两个所述扶正片上下相对分布,其相互远离的一端与两个所述推力块(8)转动连接;两个所述扶正片相互靠近的一端成弧形并分别延伸至两个所述推力块(8)的外侧,且两个所述扶正片相互靠近的一端转动连接。
9.根据权利要求7所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具,其特征在于:所述扶正器包括多个所述扶正单元,多个所述扶正单元从上至下依次首尾相连的安装在所述遥传短节(1)的下端,且多个所述扶正单元位于所述遥传短节(1)与所述偏重环(5)之间。
10.一种非垂直井段套变测量时套变方位的确定方法,其特征在于,利用如权利要求1-9任一项所述的非垂直井段套变测量时套变方位的确定工具实现,包括以下具体步骤:利用钻杆或连续管将整个工具下入到井筒内,根据测量井段深度确定工具开机时机,超声波旋转探测头(3)旋转并发射超声波,超声波经套管反射后由所述超声波旋转探测头(3)接收,如此重复获得套管变形后的截面环;在此过程中,重力方向标记装置(2)自由转动,且重力标记识别装置(4)随所述超声波旋转探测头(3)旋转并检测所述重力方向标记装置(2)的方位,所述重力标记识别装置(4)每次旋转经过所述重力方向标记装置(2)时表明其随所述超声波旋转探测头(3)转动了一圈;按照上述方法,可确定该截面环上每个点的方位,最终由控制器根据所述超声波旋转探测头(3)接收到的套管内壁反射回来的信号以及所述重力标记识别装置(4)识别的方位信号分析该截面环相对于套管原本的形状的变形点即可确定套管变形的方位。