专利名称：连续测斜短节的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油钻井定向井工程服务用无线随钻测量仪器中的连续井
斜方位测量短节，属于石油仪器领域。
技术背景 目前，在国内石油行业的定向井钻井过程中使用的国产无线随钻测斜仪的测斜测量短节，是采用3个重力加速度传感器和3个磁场强度传感器来完成井下所需参数的原始数据采集，再通过一定的数学模型计算得到井斜角、方位角、工具面角、重力场和值、磁场强度和值、地磁倾角等参数。随着测量环境的改变，如温度的升高，会对采集的原始数据，特别是6个传感器采集量会带来一定的漂移，再通过特定的数学模型进行补偿得到最终的参数，供实时钻井使用。 一般在钻井中井下的工作状态主要有2种，一种是静态全测量，即将井上泥浆泵关闭，使井下钻具停止钻动，静止一段时间后，进行数据采集，再通过计算得到一组数据。另外一种就是在泥浆泵开泵的状态下实时采集，这个时候计算得到用于调整钻具方向性所需的工具面参数。 两种测量工作方式基本满足了一般性定向井工程服务的需要，但是随着钻井进度的要求，停泵进行静态全测量操作需要耽误大量的时间，而且存在停泵后泥浆中沙粒沉积，造成井下脉冲信号发生器的堵塞。而目前的动态实时测量由于井下钻具振动带动测量仪器的振动，导致测量数据大大失真，不具有参考性，特别是针对测量精度要求非常高的井斜角和方位角。鉴于国产仪器存在的上述问题，特提出一种用于无线随钻系统的连续测斜短节。
发明内容 本实用新型的目的是针对上述国产仪器无法有效的连续测斜问题而设计的连续测斜短节，采用特定的机械结构，结合特有的数学模型，再辅以其他补偿办法，实现井下在不开关泥浆泵的情况下，连续测量井斜角和方位角。
本实用新型的目的是这样实现的连续测斜短节，由控制部分、信号放大处理与采集部分、传感器表头部分三部分依次组成，其中传感器表头部分由8个传感器组成，依次分别是3个重力加速度传感器，3个磁场强度传感器，1个温度传感器，1个振动传感器。[0006] 信号放大处理与采集部分上部组装信号放大电路模块，下部组装信号采集模块。短节控制部分采用CPU对该短节进行控制，并装配有电源处理模块。[0007] 本实用新型具有如下优点 1.装配有振动传感器，可根据振动情况来判别开关泥浆泵情况，并且以振动为依据可辅助采集测量提高测量精度。 2.利用特定数学模型，实现短节在高振动的情况下，可有效测得井斜角和方位角参数。 3.维护简单，采用模块化电路设计，便于维护保养。[0011] 4.编码简单，大大縮短测量时间，不耽误钻进任何时间。
图1测量短节整体结构示意图；[0013] 图2测量短节传感器表头示意图；[0014] 图3信号采集放大处理部分结构示意图；[0015] 图4控制部分结构示意图；[0016] 图5测量短节连线示意图。 图中1为传感器表头部分；2为信号放大处理与采集部分；3为控制部分；4为磁场强度传感器；5为振动传感器；6为重力加速度传感器；7为温度传感器；8为信号放大电路模块；9为信号采集模块；11为测量短节连线。
具体实施方式
以下结合附图详细叙述本实用新型的实施例。 连续测斜短节，由控制部分3、信号放大处理与采集部分2、传感器表头部分1三部分依次组成，其中传感器表头部分1由8个传感器组成，依次分别是3个重力加速度传感器6， 3个磁场强度传感器4， 1个温度传感器7， 1个振动传感器5。 信号放大处理与采集部分2上部组装信号放大电路模块8，下部组装信号采集模
块9短节控制部分3采用CPU对该短节进行控制，并装配有电源处理模块。 如图1 :连续测斜短节主要由传感器表头部分1、信号放大处理与采集部分2和控
制部分3三块组成。传感器表头部分l可同时采集8个原始参数量，其中主要参与计算的
是Gx、 Gy、 Gz、 Bx、 By、 Bz，振动和温度参数主要用于辅助计算，同时可监测井下开关泥浆泵
状态。振动传感器5，同时还起到隔离作用，使得磁场强度传感器4与电路模块之间保持一
定的可靠距离。 如图2 :为传感器表头部分1。磁场强度传感器4，采集Bx、By、Bz，其中磁性工具面和磁场和值可由此参数计算得到，如BTF = atan(fBy/fBx)*(180. 0/PI)。重力加速度传感器6，采集Gx、 Gy、 Gz，可由此计算得到重力工具面和重力和值。6个参数量同时参与计算可得到井斜角、方位角、地磁倾角。井斜角INC = atan(Sqrt(fGy*fGy+fGX*fGX)/fGz)*(180. 0/PI)，当在连续测量过程中，Gx、 Gz实时在变化，而Gz应保持稳定，介于此，在计算过程中将利用实时采集的参数Gx、Gy与静态采集的Gz共同计算得到井斜，将是最为准确的井斜角。同理，也可以在振动的状态下得到最为准确的方位角参数。[0023] 振动传感器5主要实时采集井下振动的变化情况，以单位时间为一阶段进行观察，再通过振幅以及相位差的比较，最终得到当前井下的实际状态，用于辅助测量。温度传感器7实时采集井下温度，用以辅助补偿原始参数，起到修正的作用，保证测量的精确度。[0024] 如图3 :为信号放大处理与采集部分2，该结构件上部组装信号放大电路模块8，结构下部组装信号采集模块9。主要完成信号的放大与采集工作，信号放大部分内部电路模块具有增益反馈补偿功能，可确保信号可靠稳定。 如图4 :为短节传感器表头部分1，采用CPU对该短节进行控制，同时该部分还装配有电源处理模块，采用DC-DC电源，可大幅度提高转换效率。 如图5 :为测量短节连线ll，信号从上到下，从左到右依次为+V、_V、DATA、GND、RX、TX、P0WER、A1、A2、A3，其中A1\A2\A3为过线,
权利要求连续测斜短节，其特征在于短节由控制部分、信号放大处理与采集部分、传感器表头部分三部分依次组成，其中传感器表头部分由8个传感器组成，依次分别是3个重力加速度传感器，3个磁场强度传感器，1个温度传感器，1个振动传感器。
2. 根据权利要求1所述的连续测斜短节，其特征在于信号放大处理与采集部分上部组装信号放大电路模块，下部组装信号采集模块。
3. 根据权利要求1所述的连续测斜短节，其特征在于短节控制部分采用CPU对该短节进行控制，并装配有电源处理模块。
专利摘要本实用新型连续测斜短节，由控制部分、信号放大处理与采集部分、传感器表头部分三部分依次组成，其中传感器表头部分由8个传感器组成，依次分别是3个重力加速度传感器，3个磁场强度传感器，1个温度传感器，1个振动传感器；信号放大与采集部分上部组装信号放大电路模块，下部组装信号采集模块，短节控制部分采用CPU对该短节进行控制，并装配有电源处理模块；具有维护简单，便于维护保养；编码简单等优点。
文档编号G01V3/18GK201507303SQ20092023972
公开日2010年6月16日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者连才运, 顾鹏 申请人:东营市金地伟业石油应用工程有限责任公司