專利名稱：連續(xù)測斜短節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油鉆井定向井工程服務(wù)用無線隨鉆測量儀器中的連續(xù)井
斜方位測量短節(jié)，屬于石油儀器領(lǐng)域。
技術(shù)背景 目前，在國內(nèi)石油行業(yè)的定向井鉆井過程中使用的國產(chǎn)無線隨鉆測斜儀的測斜測量短節(jié)，是采用3個(gè)重力加速度傳感器和3個(gè)磁場強(qiáng)度傳感器來完成井下所需參數(shù)的原始數(shù)據(jù)采集，再通過一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到井斜角、方位角、工具面角、重力場和值、磁場強(qiáng)度和值、地磁傾角等參數(shù)。隨著測量環(huán)境的改變，如溫度的升高，會對采集的原始數(shù)據(jù)，特別是6個(gè)傳感器采集量會帶來一定的漂移，再通過特定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫阶罱K的參數(shù)，供實(shí)時(shí)鉆井使用。 一般在鉆井中井下的工作狀態(tài)主要有2種，一種是靜態(tài)全測量，即將井上泥漿泵關(guān)閉，使井下鉆具停止鉆動，靜止一段時(shí)間后，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再通過計(jì)算得到一組數(shù)據(jù)。另外一種就是在泥漿泵開泵的狀態(tài)下實(shí)時(shí)采集，這個(gè)時(shí)候計(jì)算得到用于調(diào)整鉆具方向性所需的工具面參數(shù)。 兩種測量工作方式基本滿足了一般性定向井工程服務(wù)的需要，但是隨著鉆井進(jìn)度的要求，停泵進(jìn)行靜態(tài)全測量操作需要耽誤大量的時(shí)間，而且存在停泵后泥漿中沙粒沉積，造成井下脈沖信號發(fā)生器的堵塞。而目前的動態(tài)實(shí)時(shí)測量由于井下鉆具振動帶動測量儀器的振動，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)大大失真，不具有參考性，特別是針對測量精度要求非常高的井斜角和方位角。鑒于國產(chǎn)儀器存在的上述問題，特提出一種用于無線隨鉆系統(tǒng)的連續(xù)測斜短節(jié)。
發(fā)明內(nèi)容 本實(shí)用新型的目的是針對上述國產(chǎn)儀器無法有效的連續(xù)測斜問題而設(shè)計(jì)的連續(xù)測斜短節(jié)，采用特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，結(jié)合特有的數(shù)學(xué)模型，再輔以其他補(bǔ)償辦法，實(shí)現(xiàn)井下在不開關(guān)泥漿泵的情況下，連續(xù)測量井斜角和方位角。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的連續(xù)測斜短節(jié)，由控制部分、信號放大處理與采集部分、傳感器表頭部分三部分依次組成，其中傳感器表頭部分由8個(gè)傳感器組成，依次分別是3個(gè)重力加速度傳感器，3個(gè)磁場強(qiáng)度傳感器，1個(gè)溫度傳感器，1個(gè)振動傳感器。[0006] 信號放大處理與采集部分上部組裝信號放大電路模塊，下部組裝信號采集模塊。短節(jié)控制部分采用CPU對該短節(jié)進(jìn)行控制，并裝配有電源處理模塊。[0007] 本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn) 1.裝配有振動傳感器，可根據(jù)振動情況來判別開關(guān)泥漿泵情況，并且以振動為依據(jù)可輔助采集測量提高測量精度。 2.利用特定數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)短節(jié)在高振動的情況下，可有效測得井斜角和方位角參數(shù)。 3.維護(hù)簡單，采用模塊化電路設(shè)計(jì)，便于維護(hù)保養(yǎng)。[0011] 4.編碼簡單，大大縮短測量時(shí)間，不耽誤鉆進(jìn)任何時(shí)間。
圖1測量短節(jié)整體結(jié)構(gòu)示意圖；[0013] 圖2測量短節(jié)傳感器表頭示意圖；[0014] 圖3信號采集放大處理部分結(jié)構(gòu)示意圖；[0015] 圖4控制部分結(jié)構(gòu)示意圖；[0016] 圖5測量短節(jié)連線示意圖。 圖中1為傳感器表頭部分；2為信號放大處理與采集部分；3為控制部分；4為磁場強(qiáng)度傳感器；5為振動傳感器；6為重力加速度傳感器；7為溫度傳感器；8為信號放大電路模塊；9為信號采集模塊；11為測量短節(jié)連線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的實(shí)施例。 連續(xù)測斜短節(jié)，由控制部分3、信號放大處理與采集部分2、傳感器表頭部分1三部分依次組成，其中傳感器表頭部分1由8個(gè)傳感器組成，依次分別是3個(gè)重力加速度傳感器6， 3個(gè)磁場強(qiáng)度傳感器4， 1個(gè)溫度傳感器7， 1個(gè)振動傳感器5。 信號放大處理與采集部分2上部組裝信號放大電路模塊8，下部組裝信號采集模
塊9短節(jié)控制部分3采用CPU對該短節(jié)進(jìn)行控制，并裝配有電源處理模塊。 如圖1 :連續(xù)測斜短節(jié)主要由傳感器表頭部分1、信號放大處理與采集部分2和控
制部分3三塊組成。傳感器表頭部分l可同時(shí)采集8個(gè)原始參數(shù)量，其中主要參與計(jì)算的
是Gx、 Gy、 Gz、 Bx、 By、 Bz，振動和溫度參數(shù)主要用于輔助計(jì)算，同時(shí)可監(jiān)測井下開關(guān)泥漿泵
狀態(tài)。振動傳感器5，同時(shí)還起到隔離作用，使得磁場強(qiáng)度傳感器4與電路模塊之間保持一
定的可靠距離。 如圖2 :為傳感器表頭部分1。磁場強(qiáng)度傳感器4，采集Bx、By、Bz，其中磁性工具面和磁場和值可由此參數(shù)計(jì)算得到，如BTF = atan(fBy/fBx)*(180. 0/PI)。重力加速度傳感器6，采集Gx、 Gy、 Gz，可由此計(jì)算得到重力工具面和重力和值。6個(gè)參數(shù)量同時(shí)參與計(jì)算可得到井斜角、方位角、地磁傾角。井斜角INC = atan(Sqrt(fGy*fGy+fGX*fGX)/fGz)*(180. 0/PI)，當(dāng)在連續(xù)測量過程中，Gx、 Gz實(shí)時(shí)在變化，而Gz應(yīng)保持穩(wěn)定，介于此，在計(jì)算過程中將利用實(shí)時(shí)采集的參數(shù)Gx、Gy與靜態(tài)采集的Gz共同計(jì)算得到井斜，將是最為準(zhǔn)確的井斜角。同理，也可以在振動的狀態(tài)下得到最為準(zhǔn)確的方位角參數(shù)。[0023] 振動傳感器5主要實(shí)時(shí)采集井下振動的變化情況，以單位時(shí)間為一階段進(jìn)行觀察，再通過振幅以及相位差的比較，最終得到當(dāng)前井下的實(shí)際狀態(tài)，用于輔助測量。溫度傳感器7實(shí)時(shí)采集井下溫度，用以輔助補(bǔ)償原始參數(shù)，起到修正的作用，保證測量的精確度。[0024] 如圖3 :為信號放大處理與采集部分2，該結(jié)構(gòu)件上部組裝信號放大電路模塊8，結(jié)構(gòu)下部組裝信號采集模塊9。主要完成信號的放大與采集工作，信號放大部分內(nèi)部電路模塊具有增益反饋補(bǔ)償功能，可確保信號可靠穩(wěn)定。 如圖4 :為短節(jié)傳感器表頭部分1，采用CPU對該短節(jié)進(jìn)行控制，同時(shí)該部分還裝配有電源處理模塊，采用DC-DC電源，可大幅度提高轉(zhuǎn)換效率。 如圖5 :為測量短節(jié)連線ll，信號從上到下，從左到右依次為+V、_V、DATA、GND、RX、TX、P0WER、A1、A2、A3，其中A1\A2\A3為過線,
權(quán)利要求連續(xù)測斜短節(jié)，其特征在于短節(jié)由控制部分、信號放大處理與采集部分、傳感器表頭部分三部分依次組成，其中傳感器表頭部分由8個(gè)傳感器組成，依次分別是3個(gè)重力加速度傳感器，3個(gè)磁場強(qiáng)度傳感器，1個(gè)溫度傳感器，1個(gè)振動傳感器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)測斜短節(jié)，其特征在于信號放大處理與采集部分上部組裝信號放大電路模塊，下部組裝信號采集模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)測斜短節(jié)，其特征在于短節(jié)控制部分采用CPU對該短節(jié)進(jìn)行控制，并裝配有電源處理模塊。
專利摘要本實(shí)用新型連續(xù)測斜短節(jié)，由控制部分、信號放大處理與采集部分、傳感器表頭部分三部分依次組成，其中傳感器表頭部分由8個(gè)傳感器組成，依次分別是3個(gè)重力加速度傳感器，3個(gè)磁場強(qiáng)度傳感器，1個(gè)溫度傳感器，1個(gè)振動傳感器；信號放大與采集部分上部組裝信號放大電路模塊，下部組裝信號采集模塊，短節(jié)控制部分采用CPU對該短節(jié)進(jìn)行控制，并裝配有電源處理模塊；具有維護(hù)簡單，便于維護(hù)保養(yǎng)；編碼簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01V3/18GK201507303SQ20092023972
公開日2010年6月16日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者連才運(yùn), 顧鵬 申請人:東營市金地偉業(yè)石油應(yīng)用工程有限責(zé)任公司