採用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統的製作方法

2023-06-03 13:57:36

專利名稱：採用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油、煤礦及地質勘探鑽井工程測斜領域，具體涉及一種利用多點測斜儀探 管採集的數據來測量井深的方法及系統。
背景技術：
石油開採、地質勘探都需要鑽孔，在鑽孔的過程中，每鑽進一段距離、完井、更換鑽頭 或者其它原因需要起鑽，為了知道井深的軌跡，方便下一步工作，起鑽時一般會使用多點測 斜儀拉一次多點，起鑽的同時也獲得了井身的軌跡， 一舉兩得。在拉多點的過程中，目前用 的是普通多點測斜儀探管，測斜儀探管按照預先設定的模式進行工作，不管鑽杆的提起或者 靜止不動，測斜儀都會不停的按照設定的模式進行數據採集，實際上當鑽杆提起的過程中， 測斜儀一直在震動，而測斜儀在震動的狀態上數據的採集是不準確的，井隊需要的有用數據 是測斜儀在靜止狀態下採集的數據，而目前多點測斜儀探管到達地面讀取數據的時候，所有 有用無用的數據全部存在，當挑選有用數據時，挑選的工作量很大，同時井深的判斷也無從 談起，而知道準確的井深參數，再結合多點測斜儀探管在此深度的井斜方位等姿態參數值， 才能夠準確的通過軟體計算出井深軌跡。因此，井深參數的獲得對井隊來說是非常重要的。 而目前測斜用戶在得到井軌跡參數時候是靠兩種數據參數的合併得來的， 一組是多點測斜儀 器採集的井身姿態參數和與其姿態參數對應的時間點，即井身姿態參數和時間的關係，另一 組是井深的變化與時間的關係，也就是當每提起一根立柱時候井深和提立柱開始及結束的時 間點，通過這兩組都與時間有關係的數據的合併，得到了井身姿態與深度的變化關係，通過 軟體，才能計算出井身的軌跡。此過程中，每提一根立柱的開始及結束時間點很多，普通 2000m深的井，起完所有立柱正常情況下需要三四個小時，隨著井深的增加，記錄起立柱時 間點將會持續更長時間，中間不能停止，記錄工作非常辛苦。

發明內容
為了克服現有鑽孔行業測斜中測量井深方法存在的不足，本發明提供了一種採用多點測 斜儀探管測量井深的方法及系統。通過多點測斜儀探管控制短節控制多點測斜儀探管在合適 的時候採集數據，結合多點測斜儀探管和智能控制短節所記錄的時間點，來測量井深。有了 井深參數，結合多點測斜儀採集的對應井深姿態參數，測斜用戶便能夠快速準確的知道井身 的軌跡，更快的推進鑽孔的工作。
4多點測斜儀探管控制短節控制多點探管進行數據採集，在結構上連接在測斜儀探管和給 測斜儀供電的電池筒之間，通過判斷測斜儀是否處于震動狀態來控制電池是否給測斜儀供電 ，當判斷出測斜儀處於某個震動狀態時，電池筒給測斜儀斷電，測斜儀不工作；當判斷出測 斜儀處於某個靜止狀態時候，電池給測斜儀供電，測斜儀工作，正常進行數據的採集。在判 斷測斜儀的震動上，採用了合適的加速度傳感器，能夠準確的判斷測斜儀是否處於採集有效 數據的狀態。通過時鐘電路準確的記錄數據採集的開始時間，同時存儲器來保存數據及數據 採集開始時間。多點測斜儀探管控制短節能夠準確的檢測測斜儀是否處于震動與靜止的狀態 ，當測斜儀處於某個震動狀態時，控制短節發出指令，測斜儀停止工作，不進行數據採集； 當測斜儀處於某個靜止狀態時，控制短節再發出指令，測斜儀開始工作，採集有效的數據。 控制短節隨時處於待命狀態，時刻記錄每次進行數據採集的開始時間， 一直不停的在檢測測 斜儀的狀態，等候控制多點測斜儀探管採集有效的數據。由於每次數據採集的時間點智能控 制短節都在記錄著，當測斜儀取出來讀取數據的時候，所有的數據都是有效正確的。
本方法的發明計算簡單、實用，出現不正常起鑽的情況，記錄下此時間段，待多點測斜 儀到地面後剔除此時間段內採集的數據即可，操作簡便、數據精簡準確，此時讀取的數據即 是鑽孔隊需要的有效數據，同時跟蹤了每個姿態下井深的參數，沒有多餘、冗雜的數據，大 大的降低了鑽孔測斜用戶測斜的工作量及選擇有效數據的難度。


圖1是多點測斜儀探管控制短節原理示意圖； 圖2是震動檢測部分電路原理圖； 圖3是探管電源控制部分電路原理圖； 圖4是多點測斜儀探管控制短節的控制流程圖5是本方法在使用時多點測斜儀探管控制短節與電池筒、測斜儀探管的連接示意圖； 圖6是本方法在應用時採集數據點數和井深對照表。
具體實施例方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方法實施的方案，下面採用多點測斜儀探管 測量井深的方法及系統的技術方案進行說明。
本發明的實施是在採用多點測斜儀探管控制短節和多點探管的基礎上，結構上測斜儀探 管控制短節連接在測斜儀探管和給測斜儀供電的電池筒之間，通過判斷測斜儀的震動，控制 短節採用了合適的加速度傳感器，能夠準確的判斷測斜儀是否處於採集有效數據的狀態。並 通過時鐘電路準確的記錄數據採集的開始時間，同時存儲器來保存數據及數據採集開始時間。控制短節通過判斷測斜儀是否處于震動狀態來控制電池是否給測斜儀供電，當判斷出測斜 儀處於某個震動狀態時，電池筒給測斜儀斷電，測斜儀不工作；當判斷出測斜儀處於某個靜 止狀態時候，電池給測斜儀供電，測斜儀工作，正常進行數據的採集。
參照圖l，是多點測斜儀探管控制短節原理示意圖，控制短節採用檢測震動狀態來控制 多點探管的電源開啟和關閉來實現自動採點和選點的目的。因此電路主要分為兩個部分，其 一就是震動檢測電路；其二電源控制電路，其他的時鐘存儲和通信外圍模塊。
參照圖2，是震動檢測部分電路原理圖，使用微電子機械系統(MEMS)加速度傳感器實現 震動檢測，ADXL系列傳感器典型測量範圍為士2g，該加速計既可測量靜態加速度，也可測量 動態加速度，承受1000g極限加速度。其下拉電流小於700yA，靈敏度達到180mV/g。該加速 計在-4(TC 125。C溫度範圍內，具有士O. 3%的溫度靈敏性；+2511^的零點偏移精度；在小於 60Hz的帶寬下具有小於lmg的解決方案(0.06。傾斜)以及優於O. lmg廣C穩定性。使用集成雙 運放器件實現對加速計信號輸出的緩衝放大。輸出信號傳給單片機進行AD轉換。電路只需檢 測震動信號，採用RC電路實現高通濾波將靜態信號阻隔，使震動信號通過運算放大器緩衝輸 出後給單片機檢測。U1使用MEMS加速度傳感器採用其手冊提供連接方式，U2使用運算放大芯 片配置為跟隨器形式對震動信號進行緩衝驅動。圖中使用電阻C2 C3與晶片內部的電阻組成 RC低通濾波，C9 R3和C10 R2組成高通RC濾波電路然後採用跟隨器形式，其兩路輸出AX、 AY 直接給單片機的AD轉換輸入端。其中
低通濾波截止頻率F^200Hz 。
高通濾波截止頻率設計為F24/2 n rc=5Hz 。
參照圖3，是探管電源控制部分電路原理圖，通過控制目前電子多點探管的電源開啟和 關閉，從而達到自動篩選有用真實的數據的目的，短節電源為5V供電而電池筒電源VBT電壓 為10V所以採用三級管Q3和CM0S管Q2組成大林頓形式，通過Q3驅動Q2實現電源的打開合關閉 。通過單片機的引腳CN2控制Q3的基極，當CN2二高電平時，CM0S管Q2導通電壓輸出VB0開始向 探管供電；當CN2—氏電平時，則Q2截至關閉探管電源。
參照圖4，是多點測斜儀探管控制短節控制流程圖，當單片機的AD轉換的數值大於一個 設定的門限則認為檢測到了震動，然後單片機控制探管電源時期斷電。當沒有震動信號輸入 時則打開探管電源。本發明的處理晶片採用單片機mega88V 8位處理器8K字節的FLASH程序存 儲器，對本產品的程序量能夠滿足。通過單片機來檢測加速計輸出的震動信號，控制電晶體 Q3實現電源的開關。另外使用32K字節的鐵電存儲器保存時間數據。同時採用時鐘晶片提供 實時時鐘且提供時鐘中斷功能I2C通信接口 。工作溫度範圍-4(TCto+125'C 。並具有實現時鐘電池供電的功能。這裡不能採用充電鋰電池供電原因是不耐高溫。只能採用大容量的一次性 紐扣高溫電池。實現採用每秒中斷方式單片機讀取時鐘信息。通信則採用RS232晶片，此晶片 功耗低且具有低功耗休眠功能，休眠是電流低至10uA。本電路採用自動掉電喚醒模式，前提 是RIN和DIN必須處於懸空狀態，當RIN或者DIN檢測到一個高或低有效電平時則喚醒並通過 INVALID引腳喚醒單片機。
參照圖5，是多點測斜儀探管控制短節與電池筒、測斜儀探管的連接示意圖，短接的位 置在電池筒和測斜儀探管之間，所以智能短節的下端需要和測斜儀探管進行連接，上端和電 池筒進行連接，電池筒件l、智能控制短節件2、測斜儀探管件3順序連接。
參照圖6，是本方法在應用時採集數據點數和井深對照表。當測斜儀震動的時候(圖中 波浪線時間段)也即鑽杆在上提的過程，當測斜儀在靜止的時候(圖中橫線時間段)也即為 對提出的鑽杆進行拆卸的時間， 一般來說拆卸一根鑽杆所耗費的時間相差都不大，2分鐘左 右，每當測斜儀採集一組數據也即為在這之前已經提出一根鑽杆或者立柱到了地面， 一根鑽 杆的長度是固定的， 一根立柱的長度也是固定的，為了說明方便，我們設一根鑽杆的長度為 a米， 一根立柱的長度為b米(一般來說b二3a)，此時井的深度為h米，此井在提鑽完成採集 數據的點數為n點(n=0、 1、 2、 3…n、 n+l等常數)，這樣當探管剛到井底時採集一組數據 ，井深為0米，當探管再採集一組數據時，此時鑽杆提出的長度即為b米，此點井深為h-b米 ，當探管再採集一組數據時，此點井深為h-2b米，當探管採集n組數據時候，測斜採點完成 ，則此時井深為h-nb米，即h-nb^米，也即h勺b，由此即得出每個姿態下井深的參數h-b米 、h-2b米......h-nb米。
以上說明的主要是在正常起鑽狀態下使用此種配套儀器的計算方法，實際在工程使用過 程，可能由於這樣那樣的原因，有時候起鑽的長度或者起鑽的間隔時間不一致，這個只要記 住此種不正常狀態下的開始及其結束時間點，等測斜儀拉到地面，取出儀器，刪除相關時間 點採集的數據即可，其它的數據和計算將不會受到影響。
以上對本發明方法實施例進行了詳細介紹，並闡述了具體實施方式
在實際使用過程容易 產生的問題及計算井深的方法，以上實施例子的說明只是用於幫助理解本發明方法的使用系 統及計算井深方法；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明方法的思想，在具體實 施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本方法發明使 用的限制。
權利要求
權利要求1採用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統，其特徵在於，所述方法通過多點測斜儀探管控制短節控制多點測斜儀探管在合適的時候採集數據，結合多點測斜儀探管和智能控制短節所記錄的時間點，來計算井深。
2.根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述方法通過多點測斜 儀探管控制短節能夠準確的檢測測斜儀是否處于震動與靜止的狀態，包括當測斜儀處於某個震動狀態時，控制短節發出指令，測斜儀停止工作，不進行數據採集；當測斜儀處於某個靜止狀態時，控制短節再發出指令，測斜儀開始工作，採集有效的 數據。
3.根據權利要求l所述的方法，其特徵在於，所述方法通過多點測斜 儀探管控制短節控制多點探管進行數據採集，在結構上連接在測斜儀探管和給測斜儀供電的 電池筒之間，通過判斷測斜儀是否處于震動狀態來控制電池是否給測斜儀供電。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述方法通過時鐘電路 準確的記錄數據採集的開始時間，同時存儲器來保存數據及數據採集開始時間。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述方法包括 當判斷出測斜儀處於某個震動狀態時，電池筒給測斜儀斷電，測斜儀不工作； 當判斷出測斜儀處於某個靜止狀態時候，電池給測斜儀供電，測斜儀工作，正常進行 數據的採集。
6.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述方法在判斷測斜儀 的震動上，採用了合適的加速度傳感器，能夠準確的判斷測斜儀是否處於採集有效數據的狀 態。
7.採用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統，其特徵在於，所述 系統在採用多點測斜儀探管控制短節和多點探管的基礎上，結構上測斜儀探管控制短節連接 在測斜儀探管和給測斜儀供電的電池筒之間，通過判斷測斜儀的震動，控制短接採用了合適的加速度傳感器，準確的判斷測斜儀是否處於採集有效數據的狀態。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述系統並通過時鐘電 路準確的記錄數據採集的開始時間，通過存儲器來保存數據及數據採集開始時間。
9.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述系統控制短節通過 判斷測斜儀是否處于震動狀態來控制電池是否給測斜儀供電，包括當判斷出測斜儀處於某個震動狀態時，電池筒給測斜儀斷電，測斜儀不工作； 當判斷出測斜儀處於某個靜止狀態時候，電池給測斜儀供電，測斜儀工作，正常進行 數據的採集。
全文摘要
本發明公開了採用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統，所述方法通過多點測斜儀探管控制短節控制多點測斜儀探管在合適的時候採集數據，結合多點測斜儀探管和智能控制短節所記錄的時間點，來計算井深。所述系統在採用多點測斜儀探管控制短節和多點探管的基礎上，結構上測斜儀探管控制短節連接在測斜儀探管和給測斜儀供電的電池筒之間，通過判斷測斜儀的震動，控制短接採用了合適的加速度傳感器，準確的判斷測斜儀是否處於採集有效數據的狀態。本方法的發明計算簡單、實用，可大大降低鑽孔測斜用戶測斜的工作量和選擇有效數據的難度。
文檔編號E21B47/04GK101532382SQ20091030158
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者勇 張, 李志新, 胡鐵英 申請人:北京六合偉業科技有限公司