專利名稱:采用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及石油、煤礦及地質(zhì)勘探鉆井工程測斜領域,具體涉及一種利用多點測斜儀探 管采集的數(shù)據(jù)來測量井深的方法及系統(tǒng)。
背景技術:
石油開采、地質(zhì)勘探都需要鉆孔,在鉆孔的過程中,每鉆進一段距離、完井、更換鉆頭 或者其它原因需要起鉆,為了知道井深的軌跡,方便下一步工作,起鉆時一般會使用多點測 斜儀拉一次多點,起鉆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,不管鉆桿的提起或者 靜止不動,測斜儀都會不停的按照設定的模式進行數(shù)據(jù)采集,實際上當鉆桿提起的過程中, 測斜儀一直在震動,而測斜儀在震動的狀態(tài)上數(shù)據(jù)的采集是不準確的,井隊需要的有用數(shù)據(jù) 是測斜儀在靜止狀態(tài)下采集的數(shù)據(jù),而目前多點測斜儀探管到達地面讀取數(shù)據(jù)的時候,所有 有用無用的數(shù)據(jù)全部存在,當挑選有用數(shù)據(jù)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(shù),再結(jié)合多點測斜儀探管在此深度的井斜方位等姿態(tài)參數(shù)值, 才能夠準確的通過軟件計算出井深軌跡。因此,井深參數(shù)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(shù)時候是靠兩種數(shù)據(jù)參數(shù)的合并得來的, 一組是多點測斜儀 器采集的井身姿態(tài)參數(shù)和與其姿態(tài)參數(shù)對應的時間點,即井身姿態(tài)參數(shù)和時間的關系,另一 組是井深的變化與時間的關系,也就是當每提起一根立柱時候井深和提立柱開始及結(jié)束的時 間點,通過這兩組都與時間有關系的數(shù)據(jù)的合并,得到了井身姿態(tài)與深度的變化關系,通過 軟件,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(jié)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(xù)更長時間,中間不能停止,記錄工作非常辛苦。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有鉆孔行業(yè)測斜中測量井深方法存在的不足,本發(fā)明提供了一種采用多點測 斜儀探管測量井深的方法及系統(tǒng)。通過多點測斜儀探管控制短節(jié)控制多點測斜儀探管在合適 的時候采集數(shù)據(jù),結(jié)合多點測斜儀探管和智能控制短節(jié)所記錄的時間點,來測量井深。有了 井深參數(shù),結(jié)合多點測斜儀采集的對應井深姿態(tài)參數(shù),測斜用戶便能夠快速準確的知道井身 的軌跡,更快的推進鉆孔的工作。
4多點測斜儀探管控制短節(jié)控制多點探管進行數(shù)據(jù)采集,在結(jié)構(gòu)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(tài)來控制電池是否給測斜儀供電 ,當判斷出測斜儀處于某個震動狀態(tài)時,電池筒給測斜儀斷電,測斜儀不工作;當判斷出測 斜儀處于某個靜止狀態(tài)時候,電池給測斜儀供電,測斜儀工作,正常進行數(shù)據(jù)的采集。在判 斷測斜儀的震動上,采用了合適的加速度傳感器,能夠準確的判斷測斜儀是否處于采集有效 數(shù)據(jù)的狀態(tài)。通過時鐘電路準確的記錄數(shù)據(jù)采集的開始時間,同時存儲器來保存數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù) 采集開始時間。多點測斜儀探管控制短節(jié)能夠準確的檢測測斜儀是否處于震動與靜止的狀態(tài) ,當測斜儀處于某個震動狀態(tài)時,控制短節(jié)發(fā)出指令,測斜儀停止工作,不進行數(shù)據(jù)采集; 當測斜儀處于某個靜止狀態(tài)時,控制短節(jié)再發(fā)出指令,測斜儀開始工作,采集有效的數(shù)據(jù)。 控制短節(jié)隨時處于待命狀態(tài),時刻記錄每次進行數(shù)據(jù)采集的開始時間, 一直不停的在檢測測 斜儀的狀態(tài),等候控制多點測斜儀探管采集有效的數(shù)據(jù)。由于每次數(shù)據(jù)采集的時間點智能控 制短節(jié)都在記錄著,當測斜儀取出來讀取數(shù)據(jù)的時候,所有的數(shù)據(jù)都是有效正確的。
本方法的發(fā)明計算簡單、實用,出現(xiàn)不正常起鉆的情況,記錄下此時間段,待多點測斜 儀到地面后剔除此時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)即可,操作簡便、數(shù)據(jù)精簡準確,此時讀取的數(shù)據(jù)即 是鉆孔隊需要的有效數(shù)據(jù),同時跟蹤了每個姿態(tài)下井深的參數(shù),沒有多余、冗雜的數(shù)據(jù),大 大的降低了鉆孔測斜用戶測斜的工作量及選擇有效數(shù)據(jù)的難度。
圖1是多點測斜儀探管控制短節(jié)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(jié)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(jié)與電池筒、測斜儀探管的連接示意圖; 圖6是本方法在應用時采集數(shù)據(jù)點數(shù)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(fā)明方法實施的方案,下面采用多點測斜儀探管 測量井深的方法及系統(tǒng)的技術方案進行說明。
本發(fā)明的實施是在采用多點測斜儀探管控制短節(jié)和多點探管的基礎上,結(jié)構(gòu)上測斜儀探 管控制短節(jié)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(jié)采用了合適的加速度傳感器,能夠準確的判斷測斜儀是否處于采集有效數(shù)據(jù)的狀態(tài)。并 通過時鐘電路準確的記錄數(shù)據(jù)采集的開始時間,同時存儲器來保存數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集開始時間??刂贫坦?jié)通過判斷測斜儀是否處于震動狀態(tài)來控制電池是否給測斜儀供電,當判斷出測斜 儀處于某個震動狀態(tài)時,電池筒給測斜儀斷電,測斜儀不工作;當判斷出測斜儀處于某個靜 止狀態(tài)時候,電池給測斜儀供電,測斜儀工作,正常進行數(shù)據(jù)的采集。
參照圖l,是多點測斜儀探管控制短節(jié)原理示意圖,控制短節(jié)采用檢測震動狀態(tài)來控制 多點探管的電源開啟和關閉來實現(xiàn)自動采點和選點的目的。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(tǒng)(MEMS)加速度傳感器實現(xiàn) 震動檢測,ADXL系列傳感器典型測量范圍為士2g,該加速計既可測量靜態(tài)加速度,也可測量 動態(tài)加速度,承受1000g極限加速度。其下拉電流小于700yA,靈敏度達到180mV/g。該加速 計在-4(TC 125。C溫度范圍內(nèi),具有士O. 3%的溫度靈敏性;+2511^的零點偏移精度;在小于 60Hz的帶寬下具有小于lmg的解決方案(0.06。傾斜)以及優(yōu)于O. lmg廣C穩(wěn)定性。使用集成雙 運放器件實現(xiàn)對加速計信號輸出的緩沖放大。輸出信號傳給單片機進行AD轉(zhuǎn)換。電路只需檢 測震動信號,采用RC電路實現(xiàn)高通濾波將靜態(tài)信號阻隔,使震動信號通過運算放大器緩沖輸 出后給單片機檢測。U1使用MEMS加速度傳感器采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沖驅(qū)動。圖中使用電阻C2 C3與芯片內(nèi)部的電阻組成 RC低通濾波,C9 R3和C10 R2組成高通RC濾波電路然后采用跟隨器形式,其兩路輸出AX、 AY 直接給單片機的AD轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)的目的,短節(jié)電源為5V供電而電池筒電源VBT電壓 為10V所以采用三級管Q3和CM0S管Q2組成大林頓形式,通過Q3驅(qū)動Q2實現(xiàn)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(jié)控制流程圖,當單片機的AD轉(zhuǎn)換的數(shù)值大于一個 設定的門限則認為檢測到了震動,然后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(fā)明的處理芯片采用單片機mega88V 8位處理器8K字節(jié)的FLASH程序存 儲器,對本產(chǎn)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,控制晶體管 Q3實現(xiàn)電源的開關。另外使用32K字節(jié)的鐵電存儲器保存時間數(shù)據(jù)。同時采用時鐘芯片提供 實時時鐘且提供時鐘中斷功能I2C通信接口 。工作溫度范圍-4(TCto+125'C 。并具有實現(xiàn)時鐘電池供電的功能。這里不能采用充電鋰電池供電原因是不耐高溫。只能采用大容量的一次性 紐扣高溫電池。實現(xiàn)采用每秒中斷方式單片機讀取時鐘信息。通信則采用RS232芯片,此芯片 功耗低且具有低功耗休眠功能,休眠是電流低至10uA。本電路采用自動掉電喚醒模式,前提 是RIN和DIN必須處于懸空狀態(tài),當RIN或者DIN檢測到一個高或低有效電平時則喚醒并通過 INVALID引腳喚醒單片機。
參照圖5,是多點測斜儀探管控制短節(jié)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(jié)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(jié)件2、測斜儀探管件3順序連接。
參照圖6,是本方法在應用時采集數(shù)據(jù)點數(shù)和井深對照表。當測斜儀震動的時候(圖中 波浪線時間段)也即鉆桿在上提的過程,當測斜儀在靜止的時候(圖中橫線時間段)也即為 對提出的鉆桿進行拆卸的時間, 一般來說拆卸一根鉆桿所耗費的時間相差都不大,2分鐘左 右,每當測斜儀采集一組數(shù)據(jù)也即為在這之前已經(jīng)提出一根鉆桿或者立柱到了地面, 一根鉆 桿的長度是固定的, 一根立柱的長度也是固定的,為了說明方便,我們設一根鉆桿的長度為 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,此井在提鉆完成采集 數(shù)據(jù)的點數(shù)為n點(n=0、 1、 2、 3…n、 n+l等常數(shù)),這樣當探管剛到井底時采集一組數(shù)據(jù) ,井深為0米,當探管再采集一組數(shù)據(jù)時,此時鉆桿提出的長度即為b米,此點井深為h-b米 ,當探管再采集一組數(shù)據(jù)時,此點井深為h-2b米,當探管采集n組數(shù)據(jù)時候,測斜采點完成 ,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(tài)下井深的參數(shù)h-b米 、h-2b米......h-nb米。
以上說明的主要是在正常起鉆狀態(tài)下使用此種配套儀器的計算方法,實際在工程使用過 程,可能由于這樣那樣的原因,有時候起鉆的長度或者起鉆的間隔時間不一致,這個只要記 住此種不正常狀態(tài)下的開始及其結(jié)束時間點,等測斜儀拉到地面,取出儀器,刪除相關時間 點采集的數(shù)據(jù)即可,其它的數(shù)據(jù)和計算將不會受到影響。
以上對本發(fā)明方法實施例進行了詳細介紹,并闡述了具體實施方式
在實際使用過程容易 產(chǎn)生的問題及計算井深的方法,以上實施例子的說明只是用于幫助理解本發(fā)明方法的使用系 統(tǒng)及計算井深方法;同時,對于本領域的一般技術人員,依據(jù)本發(fā)明方法的思想,在具體實 施方式及應用范圍上均會有改變之處,綜上所述,本說明書內(nèi)容不應理解為對本方法發(fā)明使 用的限制。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1采用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統(tǒng),其特征在于,所述方法通過多點測斜儀探管控制短節(jié)控制多點測斜儀探管在合適的時候采集數(shù)據(jù),結(jié)合多點測斜儀探管和智能控制短節(jié)所記錄的時間點,來計算井深。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于,所述方法通過多點測斜 儀探管控制短節(jié)能夠準確的檢測測斜儀是否處于震動與靜止的狀態(tài),包括當測斜儀處于某個震動狀態(tài)時,控制短節(jié)發(fā)出指令,測斜儀停止工作,不進行數(shù)據(jù)采集;當測斜儀處于某個靜止狀態(tài)時,控制短節(jié)再發(fā)出指令,測斜儀開始工作,采集有效的 數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于,所述方法通過多點測斜 儀探管控制短節(jié)控制多點探管進行數(shù)據(jù)采集,在結(jié)構(gòu)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(tài)來控制電池是否給測斜儀供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法通過時鐘電路 準確的記錄數(shù)據(jù)采集的開始時間,同時存儲器來保存數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集開始時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法包括 當判斷出測斜儀處于某個震動狀態(tài)時,電池筒給測斜儀斷電,測斜儀不工作; 當判斷出測斜儀處于某個靜止狀態(tài)時候,電池給測斜儀供電,測斜儀工作,正常進行 數(shù)據(jù)的采集。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法在判斷測斜儀 的震動上,采用了合適的加速度傳感器,能夠準確的判斷測斜儀是否處于采集有效數(shù)據(jù)的狀 態(tài)。
7.采用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統(tǒng),其特征在于,所述 系統(tǒng)在采用多點測斜儀探管控制短節(jié)和多點探管的基礎上,結(jié)構(gòu)上測斜儀探管控制短節(jié)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,控制短接采用了合適的加速度傳感器,準確的判斷測斜儀是否處于采集有效數(shù)據(jù)的狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)并通過時鐘電 路準確的記錄數(shù)據(jù)采集的開始時間,通過存儲器來保存數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集開始時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)控制短節(jié)通過 判斷測斜儀是否處于震動狀態(tài)來控制電池是否給測斜儀供電,包括當判斷出測斜儀處于某個震動狀態(tài)時,電池筒給測斜儀斷電,測斜儀不工作; 當判斷出測斜儀處于某個靜止狀態(tài)時候,電池給測斜儀供電,測斜儀工作,正常進行 數(shù)據(jù)的采集。
全文摘要
本發(fā)明公開了采用多點測斜儀探管測量井深的方法及系統(tǒng),所述方法通過多點測斜儀探管控制短節(jié)控制多點測斜儀探管在合適的時候采集數(shù)據(jù),結(jié)合多點測斜儀探管和智能控制短節(jié)所記錄的時間點,來計算井深。所述系統(tǒng)在采用多點測斜儀探管控制短節(jié)和多點探管的基礎上,結(jié)構(gòu)上測斜儀探管控制短節(jié)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,控制短接采用了合適的加速度傳感器,準確的判斷測斜儀是否處于采集有效數(shù)據(jù)的狀態(tài)。本方法的發(fā)明計算簡單、實用,可大大降低鉆孔測斜用戶測斜的工作量和選擇有效數(shù)據(jù)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(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者勇 張, 李志新, 胡鐵英 申請人:北京六合偉業(yè)科技有限公司