專利名稱：采用多點(diǎn)測斜儀探管測量井深的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、煤礦及地質(zhì)勘探鉆井工程測斜領(lǐng)域，具體涉及一種利用多點(diǎn)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(shù)：
石油開采、地質(zhì)勘探都需要鉆孔，在鉆孔的過程中，每鉆進(jìn)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(shí)一般會(huì)使用多點(diǎn)測 斜儀拉一次多點(diǎn)，起鉆的同時(shí)也獲得了井身的軌跡， 一舉兩得。在拉多點(diǎn)的過程中，目前用 的是普通多點(diǎn)測斜儀探管，測斜儀探管按照預(yù)先設(shè)定的模式進(jìn)行工作，不管鉆桿的提起或者 靜止不動(dòng)，測斜儀都會(huì)不停的按照設(shè)定的模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)際上當(dāng)鉆桿提起的過程中， 測斜儀一直在震動(dòng)，而測斜儀在震動(dòng)的狀態(tài)上數(shù)據(jù)的采集是不準(zhǔn)確的，井隊(duì)需要的有用數(shù)據(jù) 是測斜儀在靜止?fàn)顟B(tài)下采集的數(shù)據(jù)，而目前多點(diǎn)測斜儀探管到達(dá)地面讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，所有 有用無用的數(shù)據(jù)全部存在，當(dāng)挑選有用數(shù)據(jù)時(shí)，挑選的工作量很大，同時(shí)井深的判斷也無從 談起，而知道準(zhǔn)確的井深參數(shù)，再結(jié)合多點(diǎn)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(zhǔn)確的通過軟件計(jì)算出井深軌跡。因此，井深參數(shù)的獲得對(duì)井隊(duì)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(shí)候是靠兩種數(shù)據(jù)參數(shù)的合并得來的， 一組是多點(diǎn)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(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，即井身姿態(tài)參數(shù)和時(shí)間的關(guān)系，另一 組是井深的變化與時(shí)間的關(guān)系，也就是當(dāng)每提起一根立柱時(shí)候井深和提立柱開始及結(jié)束的時(shí) 間點(diǎn)，通過這兩組都與時(shí)間有關(guān)系的數(shù)據(jù)的合并，得到了井身姿態(tài)與深度的變化關(guān)系，通過 軟件，才能計(jì)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(shí)間點(diǎn)很多，普通 2000m深的井，起完所有立柱正常情況下需要三四個(gè)小時(shí)，隨著井深的增加，記錄起立柱時(shí) 間點(diǎn)將會(huì)持續(xù)更長時(shí)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(diǎn)測 斜儀探管測量井深的方法及系統(tǒng)。通過多點(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)控制多點(diǎn)測斜儀探管在合適 的時(shí)候采集數(shù)據(jù)，結(jié)合多點(diǎn)測斜儀探管和智能控制短節(jié)所記錄的時(shí)間點(diǎn)，來測量井深。有了 井深參數(shù)，結(jié)合多點(diǎn)測斜儀采集的對(duì)應(yīng)井深姿態(tài)參數(shù)，測斜用戶便能夠快速準(zhǔn)確的知道井身 的軌跡，更快的推進(jìn)鉆孔的工作。
4多點(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)控制多點(diǎn)探管進(jìn)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(dòng)狀態(tài)來控制電池是否給測斜儀供電 ，當(dāng)判斷出測斜儀處于某個(gè)震動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電池筒給測斜儀斷電，測斜儀不工作；當(dāng)判斷出測 斜儀處于某個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)候，電池給測斜儀供電，測斜儀工作，正常進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。在判 斷測斜儀的震動(dòng)上，采用了合適的加速度傳感器，能夠準(zhǔn)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(shí)鐘電路準(zhǔn)確的記錄數(shù)據(jù)采集的開始時(shí)間，同時(shí)存儲(chǔ)器來保存數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù) 采集開始時(shí)間。多點(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)能夠準(zhǔn)確的檢測測斜儀是否處于震動(dòng)與靜止的狀態(tài) ，當(dāng)測斜儀處于某個(gè)震動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制短節(jié)發(fā)出指令，測斜儀停止工作，不進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 當(dāng)測斜儀處于某個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，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(shí)處于待命狀態(tài)，時(shí)刻記錄每次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的開始時(shí)間， 一直不停的在檢測測 斜儀的狀態(tài)，等候控制多點(diǎn)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(shí)間點(diǎn)智能控 制短節(jié)都在記錄著，當(dāng)測斜儀取出來讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，所有的數(shù)據(jù)都是有效正確的。
本方法的發(fā)明計(jì)算簡單、實(shí)用，出現(xiàn)不正常起鉆的情況，記錄下此時(shí)間段，待多點(diǎn)測斜 儀到地面后剔除此時(shí)間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)即可，操作簡便、數(shù)據(jù)精簡準(zhǔn)確，此時(shí)讀取的數(shù)據(jù)即 是鉆孔隊(duì)需要的有效數(shù)據(jù)，同時(shí)跟蹤了每個(gè)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(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)原理示意圖； 圖2是震動(dòng)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(diǎn)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(shí)多點(diǎn)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(yīng)用時(shí)采集數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)和井深對(duì)照表。
具體實(shí)施例方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方法實(shí)施的方案，下面采用多點(diǎn)測斜儀探管 測量井深的方法及系統(tǒng)的技術(shù)方案進(jìn)行說明。
本發(fā)明的實(shí)施是在采用多點(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)和多點(diǎn)探管的基礎(chǔ)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(dòng)，控制 短節(jié)采用了合適的加速度傳感器，能夠準(zhǔn)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(shí)鐘電路準(zhǔn)確的記錄數(shù)據(jù)采集的開始時(shí)間，同時(shí)存儲(chǔ)器來保存數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集開始時(shí)間?？刂贫坦?jié)通過判斷測斜儀是否處于震動(dòng)狀態(tài)來控制電池是否給測斜儀供電，當(dāng)判斷出測斜 儀處于某個(gè)震動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電池筒給測斜儀斷電，測斜儀不工作；當(dāng)判斷出測斜儀處于某個(gè)靜 止?fàn)顟B(tài)時(shí)候，電池給測斜儀供電，測斜儀工作，正常進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。
參照?qǐng)Dl，是多點(diǎn)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(dòng)狀態(tài)來控制 多點(diǎn)探管的電源開啟和關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采點(diǎn)和選點(diǎn)的目的。因此電路主要分為兩個(gè)部分，其 一就是震動(dòng)檢測電路；其二電源控制電路，其他的時(shí)鐘存儲(chǔ)和通信外圍模塊。
參照?qǐng)D2，是震動(dòng)檢測部分電路原理圖，使用微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)加速度傳感器實(shí)現(xiàn) 震動(dòng)檢測，ADXL系列傳感器典型測量范圍為士2g，該加速計(jì)既可測量靜態(tài)加速度，也可測量 動(dòng)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(dá)到180mV/g。該加速 計(jì)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(diǎn)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(yùn)放器件實(shí)現(xiàn)對(duì)加速計(jì)信號(hào)輸出的緩沖放大。輸出信號(hào)傳給單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。電路只需檢 測震動(dòng)信號(hào)，采用RC電路實(shí)現(xiàn)高通濾波將靜態(tài)信號(hào)阻隔，使震動(dòng)信號(hào)通過運(yùn)算放大器緩沖輸 出后給單片機(jī)檢測。U1使用MEMS加速度傳感器采用其手冊(cè)提供連接方式，U2使用運(yùn)算放大芯 片配置為跟隨器形式對(duì)震動(dòng)信號(hào)進(jìn)行緩沖驅(qū)動(dòng)。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(jī)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(shè)計(jì)為F24/2 n rc=5Hz 。
參照?qǐng)D3，是探管電源控制部分電路原理圖，通過控制目前電子多點(diǎn)探管的電源開啟和 關(guān)閉，從而達(dá)到自動(dòng)篩選有用真實(shí)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(jí)管Q3和CM0S管Q2組成大林頓形式，通過Q3驅(qū)動(dòng)Q2實(shí)現(xiàn)電源的打開合關(guān)閉 。通過單片機(jī)的引腳CN2控制Q3的基極，當(dāng)CN2二高電平時(shí)，CM0S管Q2導(dǎo)通電壓輸出VB0開始向 探管供電；當(dāng)CN2—氏電平時(shí)，則Q2截至關(guān)閉探管電源。
參照?qǐng)D4，是多點(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)控制流程圖，當(dāng)單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換的數(shù)值大于一個(gè) 設(shè)定的門限則認(rèn)為檢測到了震動(dòng)，然后單片機(jī)控制探管電源時(shí)期斷電。當(dāng)沒有震動(dòng)信號(hào)輸入 時(shí)則打開探管電源。本發(fā)明的處理芯片采用單片機(jī)mega88V 8位處理器8K字節(jié)的FLASH程序存 儲(chǔ)器，對(duì)本產(chǎn)品的程序量能夠滿足。通過單片機(jī)來檢測加速計(jì)輸出的震動(dòng)信號(hào)，控制晶體管 Q3實(shí)現(xiàn)電源的開關(guān)。另外使用32K字節(jié)的鐵電存儲(chǔ)器保存時(shí)間數(shù)據(jù)。同時(shí)采用時(shí)鐘芯片提供 實(shí)時(shí)時(shí)鐘且提供時(shí)鐘中斷功能I2C通信接口 。工作溫度范圍-4(TCto+125'C 。并具有實(shí)現(xiàn)時(shí)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(shí)現(xiàn)采用每秒中斷方式單片機(jī)讀取時(shí)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(dòng)掉電喚醒模式，前提 是RIN和DIN必須處于懸空狀態(tài)，當(dāng)RIN或者DIN檢測到一個(gè)高或低有效電平時(shí)則喚醒并通過 INVALID引腳喚醒單片機(jī)。
參照?qǐng)D5，是多點(diǎn)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(jìn)行連接，上端和電 池筒進(jìn)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?qǐng)D6，是本方法在應(yīng)用時(shí)采集數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)和井深對(duì)照表。當(dāng)測斜儀震動(dòng)的時(shí)候(圖中 波浪線時(shí)間段)也即鉆桿在上提的過程，當(dāng)測斜儀在靜止的時(shí)候(圖中橫線時(shí)間段)也即為 對(duì)提出的鉆桿進(jìn)行拆卸的時(shí)間， 一般來說拆卸一根鉆桿所耗費(fèi)的時(shí)間相差都不大，2分鐘左 右，每當(dāng)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?cè)O(shè)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(shí)井的深度為h米，此井在提鉆完成采集 數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)為n點(diǎn)(n=0、 1、 2、 3…n、 n+l等常數(shù))，這樣當(dāng)探管剛到井底時(shí)采集一組數(shù)據(jù) ，井深為0米，當(dāng)探管再采集一組數(shù)據(jù)時(shí)，此時(shí)鉆桿提出的長度即為b米，此點(diǎn)井深為h-b米 ，當(dāng)探管再采集一組數(shù)據(jù)時(shí)，此點(diǎn)井深為h-2b米，當(dāng)探管采集n組數(shù)據(jù)時(shí)候，測斜采點(diǎn)完成 ，則此時(shí)井深為h-nb米，即h-nb^米，也即h勺b，由此即得出每個(gè)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(jì)算方法，實(shí)際在工程使用過 程，可能由于這樣那樣的原因，有時(shí)候起鉆的長度或者起鉆的間隔時(shí)間不一致，這個(gè)只要記 住此種不正常狀態(tài)下的開始及其結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，等測斜儀拉到地面，取出儀器，刪除相關(guān)時(shí)間 點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)即可，其它的數(shù)據(jù)和計(jì)算將不會(huì)受到影響。
以上對(duì)本發(fā)明方法實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并闡述了具體實(shí)施方式
在實(shí)際使用過程容易 產(chǎn)生的問題及計(jì)算井深的方法，以上實(shí)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(jì)算井深方法；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明方法的思想，在具體實(shí) 施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)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(diǎn)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(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)控制多點(diǎn)測斜儀探管在合適的時(shí)候采集數(shù)據(jù)，結(jié)合多點(diǎn)測斜儀探管和智能控制短節(jié)所記錄的時(shí)間點(diǎn)，來計(jì)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(diǎn)測斜 儀探管控制短節(jié)能夠準(zhǔn)確的檢測測斜儀是否處于震動(dòng)與靜止的狀態(tài)，包括當(dāng)測斜儀處于某個(gè)震動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制短節(jié)發(fā)出指令，測斜儀停止工作，不進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；當(dāng)測斜儀處于某個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，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(diǎn)測斜 儀探管控制短節(jié)控制多點(diǎn)探管進(jìn)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(dòng)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(shí)鐘電路 準(zhǔn)確的記錄數(shù)據(jù)采集的開始時(shí)間，同時(shí)存儲(chǔ)器來保存數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集開始時(shí)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(dāng)判斷出測斜儀處于某個(gè)震動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電池筒給測斜儀斷電，測斜儀不工作； 當(dāng)判斷出測斜儀處于某個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)候，電池給測斜儀供電，測斜儀工作，正常進(jìn)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(dòng)上，采用了合適的加速度傳感器，能夠準(zhǔn)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(diǎn)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(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)和多點(diǎn)探管的基礎(chǔ)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(dòng)，控制短接采用了合適的加速度傳感器，準(zhǔn)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(shí)鐘電 路準(zhǔn)確的記錄數(shù)據(jù)采集的開始時(shí)間，通過存儲(chǔ)器來保存數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集開始時(shí)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(dòng)狀態(tài)來控制電池是否給測斜儀供電，包括當(dāng)判斷出測斜儀處于某個(gè)震動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電池筒給測斜儀斷電，測斜儀不工作； 當(dāng)判斷出測斜儀處于某個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)候，電池給測斜儀供電，測斜儀工作，正常進(jìn)行 數(shù)據(jù)的采集。
全文摘要
本發(fā)明公開了采用多點(diǎn)測斜儀探管測量井深的方法及系統(tǒng)，所述方法通過多點(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)控制多點(diǎn)測斜儀探管在合適的時(shí)候采集數(shù)據(jù)，結(jié)合多點(diǎn)測斜儀探管和智能控制短節(jié)所記錄的時(shí)間點(diǎn)，來計(jì)算井深。所述系統(tǒng)在采用多點(diǎn)測斜儀探管控制短節(jié)和多點(diǎn)探管的基礎(chǔ)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(dòng)，控制短接采用了合適的加速度傳感器，準(zhǔn)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(jì)算簡單、實(shí)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(hào)E21B47/04GK101532382SQ20091030158
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)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(qǐng)人:北京六合偉業(yè)科技有限公司