多臂井徑成像測井儀的製作方法

2023-12-10 03:10:16

專利名稱：多臂井徑成像測井儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬工程測井領域，涉及一種測井儀，尤其涉及一種多臂井徑成像測井儀。
背景技術：
在油田生產過程中，隨著地層的錯位移動以及日復一日的腐蝕，套管和油管會產生不同程度的形變、錯斷、孔洞等損傷，影響油井的正常生產以及產量，就需要檢查油管或套管的損傷情況。多臂井徑成像測井儀通過測量油管或套管的內徑，可以很直觀地反應出油管或套管的損傷狀況。它有多個井徑探測臂，分別測量圓周多個方位的井徑值，橫向解析度高，可以詳細了解井下套管的損傷狀況。但是，目前各種常用的多臂井徑成像測井儀所採用的探測臂的結構參見圖1所示，其由兩個彈簧(芯杆彈簧以及推桿彈簧)支撐，同時，還需要平衡油倉，其機械結構繁瑣，使用不方便。

實用新型內容為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了測量方式簡單、後續處理方便、測量精度高以及使用壽命長的井徑成像測井儀。本實用新型的技術解決方案是本實用新型提供了一種多臂井徑成像測井儀，包括探測臂，其特殊之處在於所述探測臂是自舉式探測臂。上述多臂井徑成像測井儀還包括與探測臂相連的用於感應探測臂位置變化的位移傳感器。上述位移傳感器是非接觸式位移傳感器。上述非接觸式位移傳感器是直徑不大於4mm的非接觸式位移傳感器。上述位移傳感器包括芯杆以及芯杆凹槽；所述芯杆的一端與探測臂相連，另一端伸入芯杆凹槽中並在芯杆凹槽自如滑動。上述多臂井徑成像測井儀還包括電機傳動短節以及電機控制電路；所述電機控制電路與電機傳動短節之間以及電機傳動短節與探測臂之間分別通過上下接口連接；所述電機控制電路包括單片機，所述電機控制電路通過單片機接收地面數控發出的控制命令後控制電機傳動短節實現對探測臂的張收。上述多臂井徑成像測井儀還包括設置於成像測井儀兩端部的獨立扶正器。上述扶正器是滾輪扶正器。上述上下接口採用英寸-12(即38B)的儀器上下接口。上述上下接口是承壓單芯接插件。本實用新型的優點是本實用新型所提供的多臂井徑成像測井儀，其採用的探測臂自帶彈簧，是自舉式的結構，位移傳感器芯杆外露，不需要平衡油倉；結構緊湊，測量採用橋式電感無觸點位移傳感器，大大提高了傳感器的使用壽命和測量精度。由於橋式電感無觸點傳感器體積小，因此可以實現儀器小直徑下的高密度測量。井下信號經軟體處理可得到套管內徑的展開成像、圓周剖面成像、柱面立體成像解釋圖，清晰反映井下套管得受損情況。同時，本實用新型所採用的扶正器採用獨立的滾輪扶正器，減小了電機的負載，從而減少了開臂的壓力和張收臂時間，簡化了機械結構，提高了儀器的可靠性。第三，本實用新型所將探測臂周向分布於測井儀上，多臂井徑成像測井儀通過測量油管或套管的內徑，可以很直觀地反應出油管或套管的損傷狀況，由於有相當多的井徑探測臂，可以分別測量圓周多個方位的井徑值，橫向解析度高，可以詳細了解井下套管的損傷狀況，能同時測得多條單臂井徑曲線，配合方位、井斜、伽瑪、井溫等多個參數的測量，能真實全面反映套管內的真實質量狀況，測量方式簡單，後續處理方便、測量精度高等優點。第四，本實用新型能接多種測量儀器，如伽馬井溫儀，電磁探傷測井儀，電磁測厚儀等，採用特有的編碼，通過單芯遙傳下接多種儀器，擴展性強。

圖1是現有的井徑成像測井儀所採用的探測臂的結構示意圖；圖2是本實用新型所採用的探測臂結構示意圖；圖3是本實用新型所採用的滾輪扶正器結構示意圖；圖4是本實用新型所提供的多臂井徑成像測井儀的整體結構框圖；圖5是本實用新型所提供的多臂井徑成像測井儀的工作原理圖；圖6是本實用新型所採用的電路框圖；其中1-探測臂；11-彈簧；12-芯杆；13-芯杆凹槽；14-位移傳感器；2_扶正器。
具體實施方式
參見圖2，作為本實用新型最大的改進點，在於探測臂1是自舉式探測臂，該探測臂自帶彈簧，區別於以往探測臂需要單獨的彈簧和推桿的傳動結構，探測臂1自帶彈簧11 形成自舉結構，區別於以往探測臂圖1需要單獨的彈簧和推桿的傳動結構，簡化了儀器結構，降低了機械傳動造成的誤差，使保養和維修更簡便。用於感應探測臂1位置變化的位移傳感器14上，該位移傳感器14可以是非接觸式位移傳感器，或其他位移傳感器都可以，但作為優選，本實用新型選擇了直徑不大於4mm 的非接觸式位移傳感器，具有更好的線性，採用單層布局使每個傳感器機械機構一致，有利於補償傳感器的機械偏差和溫度漂移，由於傳感器在一個層面上，機械偏差一致，容易校正。同理，傳感器在相同的溫度場，溫度一致，有利於溫度補償。位移傳感器芯杆外露，不需要平衡油倉，結構緊湊。該非接觸式位移傳感器包括芯杆12以及芯杆凹槽13 ；芯杆12的一端與探測臂1相連，另一端伸入芯杆凹槽13中並在芯杆凹槽13自如滑動，當探測臂1發生形變時，帶動芯杆12在芯杆凹槽13中自如滑動，其滑動的位移也恰好被位移傳感器14所記載，進一步形成位移發生的變化量，得到井下的具體信號。參見圖3，本實用新型在整個測井儀的上下還採用了獨立的滾輪扶正器2，該滾輪扶正器2的扶正力較大，能避免儀器外殼磨損，區別於以往自帶扶正器結構，可以將扶正力設計的合理，進而達到更好的扶正效果。由於採用了分離的滾輪扶正器，相應簡化了機械機構，提高了儀器的可靠性。參見圖4，為本實用新型的總體結構圖，上部接獨立的扶正器2(也就是圖3所示的滾輪扶正器幻，下面是多臂井徑成像測井儀的電子短節，主要負責採集傳感器的信號，遙傳下接儀器等功能。電子短節下面是多臂井徑成像測井儀的機械探測臂部分，用來將套管內徑轉換為電感式位移傳感器的位移量。機械探測臂部分下面是電機傳動部分，主要由電機和絲槓組成，用來拉動探測臂的張收功能。電機傳動部分下面是電機控制電路。主要功
能是負責控制電機的工作。儀器的上下接口統一採用1 英寸-12(即38B)儀器上下接
口，接口採用承壓單芯接插件，接口或某段儀器漏液不會影響到其他掛接儀器，將意外情況下的儀器損失降低。參見圖5，本實用新型的工作原理是當用儀器對套管內徑進行測量時，每一個探測臂就會把其所感知到套管內徑通過一定的機械系統傳遞給位移傳感器，將位移傳感器的輸出信號經過差動放大、整流濾波處理後，就可以得到與套管內徑有關的電壓，將此電壓通過A/D轉換器轉換為數字量，通過刻度，溫度補償等方法得到井下套管內徑狀況並傳輸給地面數控系統，再由地面數控系統將所得到數據轉換為套管的內徑值。參見圖6，為本實用新型總體電路框圖，儀器供電電壓為100V。一方面，儀器將採集到的數據以及遙傳下接的儀器數據編碼後經過單芯電纜上傳給數控解碼。另一方面，數控發送低頻命令控制儀器本身和下端的儀器。各主要電路部分功能描述如下電機控制電路是通過單片機接收地面數控發出的控制命令，進而給相關電路發送指令，控制電機的動作來完成儀器的張收臂，區別於以往多臂井徑儀由地面通過調整電壓控制開收臂動作的方式。從而使操控更方便，更集成化。低壓電源電路主要是將總線的高電壓轉化為儀器工作所需的+5V、+15V、-15V電壓，並對總線上的信號進行隔離。數據驅動電路分為編碼驅動電路和內部總線發送電路。編碼驅動電路主要功能是將單片機產生的兩路正負脈衝，合成為雙極性歸編碼，並經過電流驅動發送到電纜上。內部總線發送電路主要功能是將單片機產生的兩路正負脈衝，合成為雙極性數據格式，並經過電流驅動發送到電纜上。信號解碼電路分為井上數控低頻信號數據接收電路和內部總線數據接收電路。井上數控低頻信號數據接收電路主要將井上數控下發的數據通過轉換，變為UART碼，送給處理器處理。內部總線數據接收電路主要將內部總線上的正負脈衝轉換為單片機可以接受的電平，分別將正脈衝和負脈衝轉換後輸入單片機。90V穩壓電路保證使儀器的內部總線的電壓穩定在90V。CPU數位訊號電路是通過數據採集單片機產生位移傳感器的選通和驅動信號、位移傳感器電壓值採集、測臂狀態採集、晶片與儀器溫度值的採集、方位井斜的計算、纜頭電壓採集、與磁測井儀、電磁探傷儀、電磁測厚儀等通訊、編碼信號產生、編碼頻率和脈寬設置、程序下載及調試功能等組成，該電路中CPU採用dsPIC系列的單片機。相對方位是利用方位傾角傳感器的數據進行幾何分析得出的數據。利用X、Y軸方
5向的數據，算出儀器的傾角，傾角傳感器性能穩定，反應靈敏，測量的範圍大，具有良好的性能。在多臂測井時，如果儀器在井中發生轉動，那麼成像曲線就有一定的扭曲。如果知道儀器在井下的相對方位，當儀器發生轉動時，用相對方位對測量臂的位置進行補償，就能得出正確的曲線。 本實用新型的工作方式為上提測井。
權利要求1.一種多臂井徑成像測井儀，包括探測臂，其特徵在於所述探測臂是自舉式探測臂。
2.根據權利要求1所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述多臂井徑成像測井儀還包括與探測臂相連的用於感應探測臂位置變化的位移傳感器。
3.根據權利要求2所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述位移傳感器是非接觸式位移傳感器。
4.根據權利要求3所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述非接觸式位移傳感器是直徑不大於4mm的非接觸式位移傳感器。
5.根據權利要求2或3或4所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述位移傳感器包括芯杆以及芯杆凹槽；所述芯杆的一端與探測臂相連，另一端伸入芯杆凹槽中並在芯杆凹槽自如滑動。
6.根據權利要求5所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述多臂井徑成像測井儀還包括電機傳動短節以及電機控制電路；所述電機控制電路與電機傳動短節之間以及電機傳動短節與探測臂之間分別通過上下接口連接；所述電機控制電路包括單片機，所述電機控制電路通過單片機接收地面數控發出的控制命令後控制電機傳動短節實現對探測臂的張收。
7.根據權利要求6所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述多臂井徑成像測井儀還包括設置於成像測井儀兩端獨立的扶正器。
8.根據權利要求7所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述扶正器是滾輪扶正ο
9.根據權利要求8所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述上下接口採用英寸-12的儀器上下接口。
10.根據權利要求9所述的多臂井徑成像測井儀，其特徵在於所述上下接口是承壓單芯接插件。
專利摘要本實用新型涉及一種多臂井徑成像測井儀，包括探測臂，該探測臂是自舉式探測臂。本實用新型提供了測量方式簡單、後續處理方便、測量精度高以及使用壽命長的井徑成像測井儀。
文檔編號E21B47/08GK202194653SQ20112024752
公開日2012年4月18日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者張保興, 張澤方, 強建軍, 武少輝, 陳濤 申請人:西安思坦儀器股份有限公司