小口徑雙井徑測井儀的製作方法

2023-12-10 03:15:31 1

專利名稱：小口徑雙井徑測井儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測量鑽井井眼直徑的測井儀器技術領域，尤其是涉及一種小口徑雙井徑測井儀。
背景技術：
鑽探施工成形的鑽孔其空間形態是不規則的，在同一水平面內，井的半徑經常不一致，即水平切面是不規則的多邊形。已有技術井徑測量儀，用兩個連動的測量臂測量井的直徑，不足之處是由於測量臂是連動的，只能測量一個方向例如X方向井眼直徑的變化情況，而不能同時反映另一方向例如Y方向井眼直徑的變化情況，只能測量一條井徑曲線，把不規則的多邊形視為圓形，顯然誤差較大。用兩個連動的測量臂測出的井眼直徑不能準確反映鑽井實際情況而產生測量誤差，並給以後的作業帶來影響。井徑儀若能同時分別測量互相垂直的兩個方向上的兩個鑽井直徑，即把鑽井的水平切面視為橢圓，那麼與實際更接近，誤差要小很多。目前，雖然已有一些雙井徑測井儀的產品推出，但是還存在著結構複雜、 實現成本高的缺陷和不足。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種小口徑雙井徑測井儀，其結構簡單，設計合理，使用方便，測量精度高，實用性強，成本低，使用效果好，便於推廣使用。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種小口徑雙井徑測井儀， 包括井下儀器和與井下儀器相接的地面測量系統，所述井下儀器由用於反映井徑變化的機械結構單元和與機械結構單元相接且用於將機械位移轉換成電信號的信號轉換電路單元構成，其特徵在於所述機械結構單元包括四個互成90°的井徑臂，所述信號轉換電路單元包括分別與四個井徑臂相接的四個滑動電阻器RpI^R3和R4,所述四個滑動電阻器札、 R2、R3和R4順序串聯，所述滑動電阻器隊和滑動電阻器&均與V/F轉換模塊一相接，所述滑動電阻器R1和滑動電阻器R4均與V/F轉換模塊二相接，所述V/F轉換模塊一的輸出端和 V/F轉換模塊二的輸出端均與單片機一相接；所述地面測量系統包括與井下儀器相接的接口面板電路模塊、接在接口面板電路模塊輸入端的絞車控制器、接在接口面板電路模塊輸出端的模擬記錄儀和計算機以及給各用電單元供電的恆流源，所述恆流源與滑動電阻器R1 相接且通過電阻Rtl與滑動電阻器R4相接。上述的小口徑雙井徑測井儀，其特徵在於所述接口面板電路模塊包括單片機二和接在單片機二輸入端的採樣方式設置電路，還包括接在單片機二輸出端的狀態指示燈、 串口通信電路和D/A轉換電路；所述單片機二的輸入端接絞車控制器，所述串口通信電路的輸出端接計算機，所述D/A轉換電路的輸出端接模擬記錄儀。上述的小口徑雙井徑測井儀，其特徵在於所述單片機一為51單片機、MSP430單片機、AVR單片機或PIC單片機。[0007]上述的小口徑雙井徑測井儀，其特徵在於所述單片機二為51單片機、MSP430單片機、AVR單片機或PIC單片機。上述的小口徑雙井徑測井儀，其特徵在於所述採樣方式設置電路為觸控螢幕電路或鍵盤電路。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、本實用新型只要對現有技術中的四臂井徑測井儀中井下儀器的信號轉換電路單元稍作改動即可實現，例如在原煤炭系統普遍使用的JJW-I型井徑儀的基礎上，將四個滑動電阻器禮、R2> R3和R4的連接方式加以改造，並加入ν/F轉換模塊一、V/F轉換模塊二和單片機一便可實現，結構簡單且設計合理。2、本實用新型使用操作方便，可以同時測出互相垂直的兩個方向上的兩個鑽井直徑，即把鑽井的水平切面視為橢圓，與已有技術相比，所測得的數據更為準確地反映了井眼的直徑，顯著地提高了測量的精度，並能夠據此更準確地計算出固井作業所需的水泥量，防止浪費泥漿，節約鑽井成本。3、本實用新型的實用性強，能夠很好地滿足有關測井規範的要求，使用效果好，便於推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的電路連接示意圖。附圖標記說明1-V/F轉換模塊一； 2-V/F轉換模塊二； 3_單片機一；4-接口面板電路模塊；4-1-單片機二； 4-2-採樣方式設置電路；4-3-狀態指示燈； 4-4-串口通信電路；4-5-D/A轉換電路；5-絞車控制器；6-模擬記錄儀； 7-計算機；8-恆流源。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括井下儀器和與井下儀器相接的地面測量系統，所述井下儀器由用於反映井徑變化的機械結構單元和與機械結構單元相接且用於將機械位移轉換成電信號的信號轉換電路單元構成，其特徵在於所述機械結構單元包括四個互成 90°的井徑臂，所述信號轉換電路單元包括分別與四個井徑臂相接的四個滑動電阻器札、 R2^R3和R4,所述四個滑動電阻器RpI^R3和R4順序串聯，所述滑動電阻器R1和滑動電阻器 R2均與V/F轉換模塊一 1相接，所述滑動電阻器R1和滑動電阻器R4均與V/F轉換模塊二 2 相接，所述V/F轉換模塊一 1的輸出端和V/F轉換模塊二 2的輸出端均與單片機一 3相接； 所述地面測量系統包括與井下儀器相接的接口面板電路模塊4、接在接口面板電路模塊4 輸入端的絞車控制器5、接在接口面板電路模塊4輸出端的模擬記錄儀6和計算機7以及給各用電單元供電的恆流源8，所述恆流源8與滑動電阻器R1相接且通過電阻Rtl與滑動電阻器R4相接。[0023]如圖1所示，本實施例中，所述接口面板電路模塊4包括單片機二 4-1和接在單片機二 4-1輸入端的採樣方式設置電路4-2，還包括接在單片機二 4-1輸出端的狀態指示燈 4-3、串口通信電路4-4和D/A轉換電路4-5 ；所述單片機二 4_1的輸入端接絞車控制器5， 所述串口通信電路4-4的輸出端接計算機7，所述D/A轉換電路4-5的輸出端接模擬記錄儀 6。如圖1所示，本實施例中，所述單片機一 3為51單片機、MSP430單片機、AVR單片機或PIC單片機。所述單片機二 4-1為51單片機、MSP430單片機、AVR單片機或PIC單片機。所述採樣方式設置電路4-2為觸控螢幕電路或鍵盤電路。以在原煤炭系統普遍使用的J JW-I型井徑儀的基礎上，將四個滑動電阻器H R3和&的連接方式加以改造，並加入V/F轉換模塊一 1、V/F轉換模塊二 2和單片機一 3實現該小口徑雙井徑測井儀為例，實現的井下儀器的長度為1. 56m，外徑為60mm，最大測量井徑為800mm。其工作原理及工作過程是首先選擇符合測量條件(孔徑在90mm至600mm範圍內)的鑽孔，測井前使用兩個大小不同的井徑刻度圓環進行標定，檢查該小口徑雙井徑測井儀工作是否正常，正常後便可下井。當該小口徑雙井徑測井儀下到最深測量處時，在接口面板電路模塊4上進行操作，配好電流準確無誤，然後啟動絞車控制器5，絞車上提該儀器，確認井徑臂打開後便可正式測井。測井時，恆流源8向井下儀器供出15mA的恆定電流， 滑動電阻器隊和滑動電阻器&將測得的電壓信號V2輸出給V/F轉換模塊一 1，V/F轉換模塊一 1將電壓信號V2進行A/D轉換並輸出給單片機一 3進行處理後得到設定鑽孔空間形態的水平切面為橢圓形時的Y方向上的直徑D2 ；滑動電阻器R1和滑動電阻器R4將測得的電壓信號Vtl輸出給V/F轉換模塊二 2，V/F轉換模塊二 2將電壓信號Vtl進行A/D轉換並輸出給單片機一 3進行處理後得到設定鑽孔空間形態的水平切面為圓形時的直徑Dtl ;=其中， 電壓信號Vtl的變化量與四條井徑臂張開角度之和相對應，設鑽孔空間形態的水平切面為橢圓形時的X方向上的直徑SD1，則對應有 = (DAD2)/^於是有D1 = 2 - ，這樣，通過採用該小口徑雙井徑測井儀進行測量，就既獲得了設定鑽孔空間形態的水平切面為圓形時的直徑Dtl，也獲得了設定鑽孔空間形態的水平切面為橢圓形時互成90°的X-Y方向上的直徑 D1 和 D20使用過程中，用戶可以通過接口面板電路模塊4中的採樣方式設置電路4-2對採樣方式進行設置，若設置為時間採樣方式，則地面測量系統按秒為單位向井下儀器發出採樣信號；若是深度採樣方式，則單片機二 4-1接收絞車控制器5發來的深度、速度數據，按採樣間隔要求向井下儀器發出採樣信號。當井下儀器中單片機一 3收到地面測量系統中單片機二 4-1發來的採樣指令後，將採樣得到的井陘值有關數據按一定的格式發往地面，再等待下一個採樣指令的到達。地面測量系統中的單片機二 4-1將收到的數據，一路送D/A轉換電路4-5轉換成模擬信號，輸出到模擬記錄儀6，另一路將編製成MT的記錄格式，經串口通信電路4-4傳輸到計算機7。設置的狀態指示燈4-3，可顯示三種顏色(紅、綠、黃)。紅燈亮，表示井下儀器與地面測量系統之間通訊有故障，綠燈亮，表示井下儀器與地面測量系統之間通訊良好，數據格式正確；黃燈亮，表示井下儀器與地面測量系統之間通訊良好，但數據格式錯誤。綜上所述，本實用新型的結構簡單且設計合理，方法簡便易行，使用方便，經測試， 本實用新型的測量誤差最大值小於10mm，測量精度高，完全能夠滿足有關測井規範的要求。[0029] 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
權利要求1.一種小口徑雙井徑測井儀，包括井下儀器和與井下儀器相接的地面測量系統，所述井下儀器由用於反映井徑變化的機械結構單元和與機械結構單元相接且用於將機械位移轉換成電信號的信號轉換電路單元構成，其特徵在於所述機械結構單元包括四個互成 90°的井徑臂，所述信號轉換電路單元包括分別與四個井徑臂相接的四個滑動電阻器隊、 R2> R3和R4,所述四個滑動電阻器禮、R2> R3和R4順序串聯，所述滑動電阻器R1和滑動電阻器&均與V/F轉換模塊一(1)相接，所述滑動電阻器R1和滑動電阻器R4均與V/F轉換模塊二⑵相接，所述V/F轉換模塊一⑴的輸出端和V/F轉換模塊二⑵的輸出端均與單片機一 C3)相接；所述地面測量系統包括與井下儀器相接的接口面板電路模塊G)、接在接口面板電路模塊(4)輸入端的絞車控制器( 、接在接口面板電路模塊(4)輸出端的模擬記錄儀(6)和計算機(7)以及給各用電單元供電的恆流源(8)，所述恆流源(8)與滑動電阻器 R1相接且通過電阻Rtl與滑動電阻器R4相接。
2.按照權利要求1所述的小口徑雙井徑測井儀，其特徵在於所述接口面板電路模塊 (4)包括單片機二和接在單片機二輸入端的採樣方式設置電路G-2)，還包括接在單片機二(4-1)輸出端的狀態指示燈G-3)、串口通信電路(4-4)和D/A轉換電路 (4-5)；所述單片機二的輸入端接絞車控制器(5)，所述串口通信電路G-4)的輸出端接計算機(7)，所述D/A轉換電路G-5)的輸出端接模擬記錄儀(6)。
3.按照權利要求1所述的小口徑雙井徑測井儀，其特徵在於所述單片機一(3)為51 單片機、MSP430單片機、AVR單片機或PIC單片機。
4.按照權利要求2所述的小口徑雙井徑測井儀，其特徵在於所述單片機二為 51單片機、MSP430單片機、AVR單片機或PIC單片機。
5.按照權利要求2所述的小口徑雙井徑測井儀，其特徵在於所述採樣方式設置電路 (4-2)為觸控螢幕電路或鍵盤電路。
專利摘要本實用新型公開了一種小口徑雙井徑測井儀，包括井下儀器和地面測量系統，井下儀器由機械結構單元和信號轉換電路單元構成，機械結構單元包括四個互成90°的井徑臂，信號轉換電路單元包括順序串聯的四個滑動電阻器R1、R2、R3和R4，滑動電阻器R1和R2均與V/F轉換模塊一相接，滑動電阻器R1和R4均與V/F轉換模塊二相接，V/F轉換模塊一和V/F轉換模塊二的輸出端均與單片機一相接；地面測量系統包括接口面板電路模塊、接在接口面板電路模塊輸入端的絞車控制器、接在接口面板電路模塊輸出端的模擬記錄儀和計算機以及恆流源。本實用新型結構簡單，設計合理，使用方便，測量精度高，成本低，使用效果好，便於推廣使用。
文檔編號E21B47/08GK201972695SQ201120020978
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月23日 優先權日2011年1月23日
發明者劉付光, 劉承民, 左明星, 王佟 申請人:王佟