一種隨鑽測量鑽井方位角測量裝置的製作方法
2023-05-07 18:11:26
專利名稱：一種隨鑽測量鑽井方位角測量裝置的製作方法
技術領域：
一種隨鑽測量鑽井方位角測量裝置，它適用於油田油井的開發等。
在石油鑽井中，由於所鑽油井不能保證是垂直的而有一定的斜度。有時，為了採油和管理的方便，以及少佔鑽井用地和減少移動井架及鑽井平臺，在同一個地點鑽叢式斜井。這些油井傾斜的方位角是油井的重要參數。測量鑽井傾斜方位角的方法，可以採用陀螺定位和地球磁場使磁針定位的方法。陀螺定位是使用陀螺在旋轉時的慣性定位來測量方位角的。由於陀螺系統要有比較複雜的機械結構，很高的結構精度，因而不適於在井下惡劣環境中使用。有的鑽井方位角測量裝置，採用磁針在地球磁場中定位的方法來測量鑽井方位角。雖然它可以克服陀螺系統機構結構複雜、因有漂移而不能長時間工作的問題，但在要求有一定測量精度時，其磁針和角位置傳感器的徑向尺寸都很大，只能做成一個專門的測量鑽具，這種鑽具的成本昂貴，因而不能在一般鑽井作業過程中與其它隨鑽測量裝置一起工作。
本實用新型的目的是發明一種隨鑽測量鑽井方位角測量裝置，它使用地磁定位，有較小的結構尺寸。
本實用新型如附
圖1的示，它有地磁感應磁體1、磁體支承2、殼體3，其特徵在於在磁體1外有讀數轉子7，在磁體1上有標記反光體4，在讀數轉子7與磁體1上標記反光體4對應處有發光元件5和光敏元件6，在讀數轉子7下部接有減速器9以及數控電機8。
本實用新型的工作原理如下本實用新型整體安裝於鑽杆隨鑽測量系統鑽杆中，隨鑽杆一起伸入井下。磁體1被磁化有徑向磁場，並與反光體4的位置相一致。在井下，磁體1被地球磁場定位，在進行測量時，由隨鑽測量系統的控制計算機控制數控電機8以一定速率旋轉，通過減速器9減速後帶動讀數轉子7緩慢旋轉。在讀數轉子7上有發光元件5和光敏元件6，當讀數轉子旋轉到相對於磁體1上反光體4的角向位置時，發光元件5發出的光線經反光體4反射後被光敏元件6接收，在光敏元件6檢測到光線輸入後，隨鑽測量系統的控制計算機記錄數控電機8的轉數，從而得到磁體1繞磁體支承2軸線的相對於記數零點的角度α。由於本實用新型軸線的傾斜，反光體確定的方位在水平面的投影就是磁體1磁場反光體4所標記的方向(例如，在磁體1上反光體4固定在相對於它的磁場N極上，標記了S極，則反光體4位置在水平方向所指的是地球S極)。由於本實用新型裝於隨鑽測量系統中，它與傾角測量裝置裝在相近位置上，它的轉子7起始轉動的位置與傾斜方向的夾角量固定的，設為φ。通過傾角測量裝置測得鑽井傾角γ，這樣，通過計算便可算出鑽井傾斜軸的方位角β。
tgβ＝tg(90°－(α＋φ))×cosγβ角是鑽井軸線(也是本實用新型的軸線)相對於反光體4磁場標記方向的水平方位角。
在本實用新型中，磁體1和轉子7的徑向尺寸都不大。在本實用新型中，轉子7旋轉功率很小，因而所用數控電機8和減速器9的傳動功率都很小，因此結構尺寸也不大。整體包容在一個非磁性殼體中。本實用新型使用地磁進行鑽井傾斜軸的方位角測量，有較小的結構尺寸，適用於做隨鑽測量系統的方位角測量。
在本實用新型中，減速器9可以使用多級普通減速器，也可以使用諧波齒輪減速器，有較大的減速比。還可以使用如專利申請號為CN91103849的「一種大速比差動端面輸出減速器」，有很高的減速比和很小的體積。在本實用新型中的數控電機，可以使用普通的步進電機，但為簡化電機控制與驅動系統，也可以採用用稀土永磁材料做轉子的交流同步電動機。如使用變頻電源進行驅動，可以通過調整變頻電源的頻率來調整電動機的轉速，例如專利號為CN89209067的專利。或使用以霍爾元件為無機械接觸同步換向控制器的檢測元件的隨機同軸換向電動機，例如專利號為CN89215098的專利。和普通直流電機一樣，可以通過輸入電壓控制電機工作工況，也可以用數控方法對其控制。採用稀土材料的永磁轉子，可以比感應電機有更大的起動力矩，製造簡單。本實用新型還可以把電機與減速器做成一個整體，例如專利申請號為CN91103850的「一種差動減速外輸出數控伺服單元」的專利，有更小的組合結構尺寸。
在本實用新型中，發光元件5可以使用發光二極體，可以是可見光的，也可以是紅外線的。在光敏元件6前可以加與發光元件5所發光波長相適應的濾光片，以加強防幹擾性能。
在本實用新型中，磁體1可以使用稀土永磁材料製造，有更高的磁感應強度。可以製成空心的，以減輕重量。磁體1上的標記反光體4可以是嵌入的一種反光金屬，也可以是在磁體1上特定部位鍍一層反光材料，還可以是對磁體1上特定部位進行拋光。反光體4應比較窄，能得到比較高的測角精度。磁體1應進行靜平衡處理，以保證磁體1不受重力的影響。在轉子7上的發光元件5和光敏元件6的電接觸可以使用電刷的形式。轉子7應使用非磁性的絕緣體製造，如塑料、電木、陶瓷等。
權利要求1.一種隨鑽測量鑽井方位角測量裝置，它有地磁感應磁體1、磁體支承2、殼體3，其特徵在於在磁體1外有讀數轉子7，在磁體1上有標記反光體4，在讀數轉子7與磁體1上標記反光體4對應處有發光元件5和光敏元件6，在讀數轉子7下部接有減速器9以及數控電機8。
專利摘要一種隨鑽測量鑽井方位角測量裝置，它適用於油田井的開發等。它有地磁感應磁體、磁體支承、殼體。其特徵在於在磁體外有讀數轉子，磁體上有反光體，在轉子上有發光元件和光敏元件，在轉子下部接有減速器以及數控電機。工作時，地磁場使磁體定位，反光體指向標定方向，通過數控電機帶動轉子緩慢旋轉計數到光敏元件測得反光體信號的轉數，便得到轉動角，通過與由測傾裝置測得的傾斜角聯合就可解算出方位角。
文檔編號E21B44/00GK2110082SQ9122924
公開日1992年7月15日 申請日期1991年11月28日 優先權日1991年11月28日
發明者石行 申請人:北京市西城區新開通用試驗廠