專利名稱：高精度石油井徑測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油測井領域中，提高井徑測量精度裝置，特別是涉及到采用四 線測量法獲取井徑滑線電位器信號，并通過儀表放大器對信號進行放大。具體講，涉及高精 度石油井徑測量裝置。
背景技術：
石油是經濟發展的重要支柱，世界上每個國家都在積極尋找新的油藏，各產油國 也在通過各種技術手段努力提高每一口油井的產量。測井是石油開采工程中的重要環節， 測井質量直接影響到開采質量和產油率，測井技術也因此而得到迅猛發展。井徑測量是石油測井工程中的必測項目。測井過程就是獲取油井地層信息的過 程，所獲得的地層信息以測井曲線方式提交結果，然后經解釋系統進行綜合解釋，評價出油 井的儲層、儲量以及鉆井質量等結果。測井曲線以油井的深度為縱向坐標，井徑曲線描繪了 井眼的連續徑向尺寸，通過井徑曲線可以反映出井眼大小是否符合要求、是否有坍塌現象、 測井過程是否有遇阻和遇卡現象等。通過井徑曲線的解釋，可估算固井時所需要的水泥量， 同時可作為輔助曲線，驗證其他測井曲線是否存在異常。目前，裸眼井測井普遍采用四臂井徑儀。早期的四臂井徑儀只有測量探頭，測量電 路在地面測井系統中。測量探頭包括推靠電機、四個井徑腿(X方向和Y方向各兩個，每個 井徑腿帶動一個滑線電位器)、以及機械傳動裝置和彈簧等。隨著測井電纜通信技術的發 展，測量電路從地面移植到井下，以滿足組合測井，包含測量短節的四臂井徑儀也得到廣泛 應用。井徑測量結果的準確性受到多個環節的制約，比如探頭機械設計和機械加工的精度 和線性度、滑線電位器的精度和線性度、測量電路的方式和測量精度等。測量電路的方案選 擇對井徑測量結果產生直接的影響，在用井徑儀器的測量電路采用的是兩線測量方案，其 電路模型如附圖1所示，其缺陷分析如下附圖1為四臂井徑儀的測量電路方案，圖中虛線左側為探頭的滑線電位器，虛線 右側為測量短節的測量電路。其工作原理如下通過恒流源對滑線電位器供電，當井徑腿帶 動滑線電位器滑動時，由于電阻值的變化使得滑線電位器兩端的電壓也發生變化。顯然，理 想條件下滑線電位器兩端的電壓Vx和Vy分別由以下公式給出Vx = IxX (RX1+RX2)Vy = IyX (RY1+RY2)Vx和Vy，經單端同相放大器進行放大后，即為井徑測量電路的模擬輸出信號。在 實際應用中，由于井徑探頭的機械裝置含有潤滑油，和測量短節是分體的，二者的電氣連接 是通過插頭實現的，圖中的1/2/3/4接點代表的即是4個插針和插座，這種連接方式存在接 觸電阻。假設接觸電阻和導線電阻等效為R0，則運放同相輸入端的實際電壓應改為如下公 式表不Vx = IxX (RX1+RX2+2RX0)Vy = IyX (RY1+RY2+2RY0)[0011 ] 以上分析可以看出，兩線測量法的方案存在缺陷，若在地面系統中進行測量，誤差 會更大。由于等效誤差電阻RO隨著儀器的不同、使用時間和環境的不同會發生變化，圖1 的方案不能將該誤差剔除。發明內容為克服現有技術的不足，提供一種高精度石油井徑測量裝置，本實用新型采取的 技術方案是，高精度石油井徑測量裝置，包括驅動井徑腿的推靠電機，X方向和Y方向各兩 個共四個井徑腿，每個井徑腿帶動一個滑線電位器，電源正極、X方向井徑帶動的兩個滑線 電位器、Y方向井徑帶動的兩個滑線電位器、地依次串接在一起；串接的X方向井徑帶動的 兩個滑線電位器靠近電源正極一端接X方向儀表放大器的反向輸入端，串接的X方向井徑 帶動的兩個滑線電位器另一端接X方向儀表放大器的同向輸入端；串接的Y方向井徑帶動 的兩個滑線電位器靠近地一端接Y方向儀表放大器的同向輸入端，串接的Y方向井徑帶動 的兩個滑線電位器另一端接Y方向儀表放大器的反向輸入端；X方向儀表放大器、Y方向儀 表放大器分別通過一個低通濾波器進行輸出。所述電源為恒流源。本實用新型具備如下技術效果本實用新型采用四線測量，因而避免了接觸電阻帶來的測量誤差，具有較高的測 量精度；同時還具有簡便易行的特點。
圖1所示是兩線測量法井徑測量電路原理圖。圖2所示是電阻值測量電路模型。圖3所示是本實用新型的原理框圖。圖4所示為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型針對目前井徑測井儀器中，井徑測量電路所采用的技術方案不足之 處，而提出了一種運用四線接法以及儀表放大器構成的測量裝置。由于井徑儀器采用滑線電位器作為井徑測量的傳感器，其測量原理和電阻的測量 原理是相同的。附圖2是兩種不同的電阻值測量電路模型。測量電阻值時，最終都是通過 測量電壓值來計算電阻值的。圖2表示了兩種測量方法的不同，RO為測量線及其接觸點的 等效電阻。在兩線測量法中，測量的是A、B兩點的電壓，顯然，RO會對測量結果產生影響； 而四線測量法顯然不同，由于沒有電流從A、B端流過，從A、B兩點測量的電壓值和被測電 阻Rx兩端的電壓值完全相同，而不受RO的影響。本實用新型提及的方法就是依據電阻值 四線測量原理，結合恒流源和儀表放大器，設計出了井徑測量原理電路，既可應用于井下儀 中進行測量，又可用于地面系統中進行測量。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。附圖3是本實用新型的電路原理框圖。圖中虛線的左側部分為四臂井徑探頭內的 滑線電位器，RXl和RX2是X方向的滑線電位器，RYl和RY2是Y方向的滑線電位器；虛線位置表示的是5個電氣連接插針和插孔；虛線右側為測量電路，主要由5部分電路構成恒 流源供電電路、X方向儀表放大器、Y方向儀表放大器、X方向低通濾波器、Y方向低通濾波 器。恒流源電路用于對滑線電位器進行供電，以便將電阻值轉化為電壓信號；儀表放大器用 于對滑線電位器兩端的電壓信號進行放大，并剔除共模信號；低通濾波器用于濾除高頻干 擾信號。附圖4是和上述原理框圖相對應的電路原理圖。圖中，Ul為線性電壓調整器 LM117，和精密電阻Rl構成了滑線電位器的恒流源供電電路，恒流源的輸出電流IO按如下 公式計算I0 = Vref^R1其中，Vref = 1. 25V，Rl = 300歐姆，計算出IO近似為4. 167mA。U2和U3為儀表 放大器AD620，精密電阻R2和R3分別用于確定兩個儀表放大器的增益，兩路儀表放大器分 別用于放大X方向和Y方向的井徑信號，按照圖中的參數，兩路儀表放大器的放大倍數都是 2倍。由于每個滑線電位器的電阻值最大都是500歐姆，經儀表放大器放大后，兩路儀表放 大器的輸出信號最大都是8. 334V。U4為精密低漂移運算放大器0PA2177AR，其內部集成了 兩個運算放大器，每個運算放大器及其外圍阻容元件構成了增益為1的低通濾波器，用于 濾除高頻干擾信號。兩個低通濾波器的輸出信號Xout和^ut分別是測量后的X方向井徑 模擬輸出信號和Y方向井徑模擬輸出信號。
權利要求1.一種高精度石油井徑測量裝置，其特征是，包括驅動井徑腿的推靠電機，X方向和Y 方向各兩個共四個井徑腿，每個井徑腿帶動一個滑線電位器，電源正極、X方向井徑帶動的 兩個滑線電位器、Y方向井徑帶動的兩個滑線電位器、地依次串接在一起；串接的X方向井 徑帶動的兩個滑線電位器靠近電源正極一端接X方向儀表放大器的反向輸入端，串接的X 方向井徑帶動的兩個滑線電位器另一端接X方向儀表放大器的同向輸入端；串接的Y方向 井徑帶動的兩個滑線電位器靠近地一端接Y方向儀表放大器的同向輸入端，串接的Y方向 井徑帶動的兩個滑線電位器另一端接Y方向儀表放大器的反向輸入端；X方向儀表放大器、 Y方向儀表放大器分別通過一個低通濾波器進行輸出。
2.根據權利要求1所述的一種高精度石油井徑測量裝置，其特征是，所述電源為恒流源。
專利摘要本實用新型涉及測井，為提供一種高精度石油井徑測量裝置，本實用新型采取的技術方案是，包括X方向和Y方向各兩個共四個井徑腿，每個井徑腿帶動一個滑線電位器，電源正極、X方向井徑帶動的兩個滑線電位器、Y方向井徑帶動的兩個滑線電位器、地依次串接在一起；串接的X方向井徑帶動的兩個滑線電位器靠近電源正極一端接X方向儀表放大器的反向輸入端，串接的X方向井徑帶動的兩個滑線電位器另一端接X方向儀表放大器的同向輸入端；串接的Y方向井徑帶動的兩個滑線電位器靠近地一端接Y方向儀表放大器的同向輸入端，串接的Y方向井徑帶動的兩個滑線電位器另一端接Y方向儀表放大器的反向輸入端。本實用新型主要應用于測井。
文檔編號G01R27/16GK201835823SQ20102055625
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月11日 優先權日2010年10月11日
發明者李成軍 申請人:天津市泰華科技有限公司