CN106089180B - 一种用于智能钻井工具磁补偿的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于智能钻井工具磁补偿的装置及方法，通过磁补偿装置对智能钻井工具进行磁补偿，利用总控制器控制磁力计，对亥姆霍兹线圈构成的立方体中心位置的磁场进行校0工作，使得亥姆霍兹线圈在一定范围内形成无磁空间；利用通讯装置将总控制器与智能钻井工具连接，对智能钻井工具进行磁补偿，使工具达到上井前的工作要求。本发明具有便于操作、准确的优点。
Description
技术领域
本发明属于石油、天然气领域，尤其是涉及一种用于智能钻井工具磁补偿的装置及方法。
背景技术
近些年超深井、高难定向井、丛式井、水平井、大位移井、分支井及三维多目标井等特殊工艺井技术随即相继出现并得到了迅速发展，这些特殊工艺井的普遍特点是油气开采效率非常高，对智能钻井工具的工作要求高、难度大。
因此，进行井下作业前如何对智能钻井工具进行准确的磁补偿工作，保证其正常工作，成为亟待解决的问题。目前解决的方法是建立无磁标定车间，但实现完全无磁环境的要求十分苛刻，无法屏蔽外界电磁的干扰，极易受到周边磁环境变化的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于智能钻井工具磁补偿的装置及方法，以解决智能钻井工具在下井作业前难以进行准确的磁补偿的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于智能钻井工具磁补偿的装置，包括亥姆霍兹线圈(1)、标定工作台(4)、高度可调的标定支架(6)、垂规(2)、磁力计(3)、磁力计支架(5)、调节所述亥姆霍兹线圈(1)内电流大小和方向的亥姆霍兹线圈控制器(12)、磁力计控制器(9)及总控制器；
所述亥姆霍兹线圈(1)为构成正方体的三组线圈，每组线圈为相对设置、半径和匝数完全相同的线圈，所述亥姆霍兹线圈(1)与所述亥姆霍兹线圈控制器(12)相连，所述亥姆霍兹线圈控制器(12)与所述总控制器相连；
所述磁力计(3)与所述磁力计控制器(9)相连，所述磁力计控制器(9)与所述总控制器相连；
所述标定工作台(4)局部位于所述亥姆霍兹线圈(1)构成的空间内，所述标定支架(6)沿所述标定工作台(4)移入或移出所述亥姆霍兹线圈(1)构成的空间内，所述标定支架(6)上设有智能钻井工具，所述智能钻井工具与总控制器相连；
所述磁力计支架(5)设置在位于所述亥姆霍兹线圈(1)内的所述标定工作台(4)上，所述磁力计支架(5)与所述标定工作台(4)可拆卸连接，所述磁力计(3)位于所述磁力计支架(5)上，所述磁力计(3)位于所述亥姆霍兹线圈(1)构成的立方体的中心位置，所述垂规(2)位于所述磁力计(3)正上方。标定支架(6)为伸缩杆或其他现有的高度可调的支架即可。
进一步的，所述总控制器为计算机(7)。
进一步的，所述亥姆霍兹线圈控制器(12)及所述磁力计控制器(9)分别通过串口/USB转换器(8)与所述计算机(7)连接。
进一步的，所述计算机(7)上设有与智能钻井工具连接的通讯电源箱(14)。通讯电源箱上有两根线与智能钻井工具连接，电源线为智能钻井工具供电，通讯线用来传递计算机(7)对智能钻井工具的控制指令。
进一步的，所述标定工作台(4)上设有滑轨，所述标定支架(6)沿所述滑轨滑动。
本发明还提供一种对智能钻井工具磁补偿的方法，包括如下步骤：
1)将装有测量井斜传感器的智能钻井工具面朝上放置到所述标定支架(6)上；
2)将所述磁力计(3)及磁力计支架(5)安放于所述标定工作台(4)上，将所述磁力计(3)放置在所述亥姆霍兹线圈(1)构成的立方体的中心位置，并使垂规(2)与磁力计(3)上的刻点对齐；
3)分别将所述磁力计控制器(9)、亥姆霍兹线圈控制器(12)及智能钻井工具与总控制器相连；
4)打开所述磁力计控制器(9)、亥姆霍兹线圈控制器(12)和总控制器，对所述亥姆霍兹线圈(1)中心位置的磁场进行校0，所述磁力计控制器(9)通过磁力计(3)测得磁力并将磁力信号传送给总控制器，所述总控制器通过控制所述磁力计控制器(9)调节所述亥姆霍兹线圈(1)内的电流大小及方向，当所述磁力计(3)测得所述亥姆霍兹线圈(1)构成的立方体中心位置的磁场绝对值<0.003uT时，完成校0工作；
5)将磁力计(3)和磁力计支架(5)从亥姆霍兹线圈(1)中移开；
6)将标定支架(6)上的智能钻井工具移动到亥姆霍兹线圈(1)内，使得装有测量井斜传感器的智能钻井工具面位于垂规(2)的正下方；
7)智能钻井工具通电工作，分别对智能钻井工具的电磁阀全部关闭的状态和每个电磁阀单独打开的状态进行磁分量的测量和补偿，所述总控制器接收智能钻井工具中的电流信号，将电流信号转化为磁场信号，总控制器通过控制所述磁力计控制器(9)调节所述亥姆霍兹线圈(1)内的电流大小及方向，使所述亥姆霍兹线圈(1)构成的立方体中心位置的磁场绝对值<0.003uT，完成补偿；
8)测量完毕关闭所有电子设备电源，断开连接。
进一步的，所述智能钻井工具的工具面上设有标记位置，步骤6)中将工具面上的设有标记位置移动至垂规(2)的正下方。
进一步的，所述通讯电源箱(14)为智能钻井工具提供电源。
相对于现有技术，本发明所述的用于智能钻井工具磁补偿的装置及方法具有以下优势：
本发明通过対亥姆霍兹线圈构成的立方体中心位置的磁场进行校0工作，使得亥姆霍兹线圈在一定范围内形成无磁空间；利用通讯装置将总控制器与智能钻井工具连接，对智能钻井工具进行磁补偿，使其达到上井前的工作要求，提高智能钻井工具的技术服务质量，具有广阔的应用前景。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的用于智能钻井工具磁补偿的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的用于智能钻井工具磁补偿的装置连接示意图；
图3为本发明实施例所述的用于智能钻井工具磁补偿的操作流程图。
附图标记说明：
1-亥姆霍兹线圈；2-垂规；3-磁力计；4-标定工作台；5-磁力计支架；6-标定支架；7-计算机；8-串口/USB转换器；9-磁力计控制器；12-亥姆霍兹线圈控制器；14-通讯电源箱。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种用于智能钻井工具磁补偿的装置，如图1及图2所示，包括亥姆霍兹线圈1、标定工作台4、高度可调的标定支架6、垂规2、磁力计3、磁力计支架5、调节亥姆霍兹线圈1内电流大小和方向的亥姆霍兹线圈控制器12、磁力计控制器9及总控制器；
亥姆霍兹线圈1为构成正方体的三组线圈，每组线圈为相对设置、半径和匝数完全相同的线圈，亥姆霍兹线圈1与亥姆霍兹线圈控制器12相连，亥姆霍兹线圈控制器12与总控制器相连；
磁力计3与磁力计控制器9相连，磁力计控制器9与总控制器相连；
标定工作台4局部位于亥姆霍兹线圈1构成的空间内，标定支架6沿标定工作台4移入或移出亥姆霍兹线圈1构成的空间内，标定支架6上设有智能钻井工具，智能钻井工具与总控制器相连；
磁力计支架5设置在位于亥姆霍兹线圈1内的标定工作台4上，磁力计支架5与标定工作台4可拆卸连接，磁力计3位于磁力计支架5上，磁力计3位于亥姆霍兹线圈1构成的立方体的中心位置，垂规2位于磁力计3正上方。
根据本发明的一个实施例，总控制器为计算机7。
根据本发明的一个实施例，亥姆霍兹线圈控制器12及磁力计控制器9分别通过串口/USB转换器8与计算机7连接。
根据本发明的一个实施例，计算机7上设有与智能钻井工具连接的通讯电源箱14。
根据本发明的一个实施例，标定工作台4上设有滑轨，标定支架6沿滑轨滑动。
利用本实施例提供的装置对智能钻井工具磁补偿，如图3所示，括如下步骤：
1)将装有测量井斜传感器的智能钻井工具面朝上放置到标定支架6上；
2)将磁力计3及磁力计支架5安放于标定工作台4上，将磁力计3放置在亥姆霍兹线圈1构成的立方体的中心位置，并使垂规2与磁力计3上的刻点对齐；
3)分别将磁力计控制器9、亥姆霍兹线圈控制器12及智能钻井工具与总控制器相连；
4)打开磁力计控制器9、亥姆霍兹线圈控制器12和总控制器，对亥姆霍兹线圈1中心位置的磁场进行校0，磁力计控制器9通过磁力计3测得磁力并将磁力信号传送给总控制器，总控制器通过控制磁力计控制器9调节亥姆霍兹线圈1内的电流大小及方向，当磁力计3测得亥姆霍兹线圈1构成的立方体中心位置的磁场绝对值<0.003uT时，完成校0工作；
5)将磁力计3和磁力计支架5从亥姆霍兹线圈1中移开；
6)将标定支架6上的智能钻井工具移动到亥姆霍兹线圈1内，使得装有测量井斜传感器的智能钻井工具面位于垂规2的正下方；
7)智能钻井工具通电工作，分别对智能钻井工具的电磁阀全部关闭的状态和每个电磁阀单独打开的状态进行磁分量的测量和补偿，总控制器接收智能钻井工具中的电流信号，将电流信号转化为磁场信号，总控制器通过控制磁力计控制器9调节亥姆霍兹线圈1内的电流大小及方向，使所述亥姆霍兹线圈1构成的立方体中心位置的磁场绝对值<0.003uT，完成补偿；
8)测量完毕关闭所有电子设备电源，断开连接。
根据本发明的一个实施例，智能钻井工具的工具面上设有标记位置，步骤6中将工具面上的设有标记位置移动至垂规2的正下方。
根据本发明的一个实施例，通讯电源箱14为智能钻井工具提供电源。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种用于智能钻井工具磁补偿的装置，其特征在于：包括亥姆霍兹线圈（1）、标定工作台（4）、高度可调的标定支架（6）、垂规（2）、磁力计（3）、磁力计支架（5）、调节所述亥姆霍兹线圈（1）内电流大小和方向的亥姆霍兹线圈控制器（12）、磁力计控制器（9）及总控制器；
所述亥姆霍兹线圈（1）为构成正方体的三组线圈，每组线圈为相对设置、半径和匝数完全相同的线圈，所述亥姆霍兹线圈（1）与所述亥姆霍兹线圈控制器（12）相连，所述亥姆霍兹线圈控制器（12）与所述总控制器相连；
所述磁力计（3）与所述磁力计控制器（9）相连，所述磁力计控制器（9）与所述总控制器相连；
所述标定工作台（4）局部位于所述亥姆霍兹线圈（1）构成的空间内，所述标定支架（6）沿所述标定工作台（4）移入或移出所述亥姆霍兹线圈（1）构成的空间内，所述标定支架（6）上设有智能钻井工具，所述智能钻井工具与总控制器相连；
所述磁力计支架（5）设置在位于所述亥姆霍兹线圈（1）内的所述标定工作台（4）上，所述磁力计支架（5）与所述标定工作台（4）可拆卸连接，所述磁力计（3）位于所述磁力计支架（5）上，所述磁力计（3）位于所述亥姆霍兹线圈（1）构成的立方体的中心位置，所述垂规（2）位于所述磁力计（3）正上方。
2.根据权利要求1所述的用于智能钻井工具磁补偿的装置，其特征在于：所述总控制器为计算机（7）。
3.根据权利要求2所述的用于智能钻井工具磁补偿的装置，其特征在于：所述亥姆霍兹线圈控制器（12）及所述磁力计控制器（9）分别通过串口/USB转换器（8）与所述计算机（7）连接。
4.根据权利要求3所述的用于智能钻井工具磁补偿的装置，其特征在于：所述计算机（7）上设有与智能钻井工具连接的通讯电源箱（14）。
5.根据权利要求1所述的用于智能钻井工具磁补偿的装置，其特征在于：所述标定工作台（4）上设有滑轨，所述标定支架（6）沿所述滑轨滑动。
6.一种利用如权利要求1-5任一项所述的装置对智能钻井工具磁补偿的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将装有测量井斜传感器的智能钻井工具面朝上放置到所述标定支架（6）上；
2）将所述磁力计（3）及磁力计支架（5）安放于所述标定工作台（4）上，将所述磁力计（3）放置在所述亥姆霍兹线圈（1）构成的立方体的中心位置，并使垂规（2）与磁力计（3）上的刻点对齐；
3）分别将所述磁力计控制器（9）、亥姆霍兹线圈控制器（12）及智能钻井工具与总控制器相连；
4）打开所述磁力计控制器（9）、亥姆霍兹线圈控制器（12）和总控制器，对所述亥姆霍兹线圈（1）中心位置的磁场进行校0，所述磁力计控制器（9）通过磁力计（3）测得磁力并将磁力信号传送给总控制器，所述总控制器通过控制所述磁力计控制器（9）调节所述亥姆霍兹线圈（1）内的电流大小及方向，当所述磁力计（3）测得所述亥姆霍兹线圈（1）构成的立方体中心位置的磁场绝对值<0.003uT时，完成校0工作；
5）将磁力计（3）和磁力计支架（5）从亥姆霍兹线圈（1）中移开；
6）将标定支架（6）上的智能钻井工具移动到亥姆霍兹线圈（1）内，使得装有测量井斜传感器的智能钻井工具面位于垂规（2）的正下方；
7）智能钻井工具通电工作，分别对智能钻井工具的电磁阀全部关闭的状态和每个电磁阀单独打开的状态进行磁分量的测量和补偿，所述总控制器接收智能钻井工具中的电流信号，将电流信号转化为磁场信号，总控制器通过控制所述磁力计控制器（9）调节所述亥姆霍兹线圈（1）内的电流大小及方向，使所述亥姆霍兹线圈（1）构成的立方体中心位置的磁场绝对值<0.003uT，完成补偿；
8）测量完毕关闭所有电子设备电源，断开连接。
7.根据权利要求6所述的对智能钻井工具磁补偿的方法，其特征在于：所述智能钻井工具的工具面上设有标记位置，步骤6）中将工具面上的设有标记位置移动至垂规（2）的正下方。
8.根据权利要求6所述的对智能钻井工具磁补偿的方法，其特征在于：通讯电源箱（14）为智能钻井工具提供电源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20220706 Address after: 100007 No. 9 North Main Street, Dongcheng District, Beijing, Dongzhimen Applicant after: CHINA NATIONAL PETROLEUM Corp. Applicant after: CNPC Bohai Drilling Engineering Co.,Ltd. Address before: No.106 Huanghai Road, Binhai New Economic and Technological Development Zone, Tianjin 300457 Applicant before: CNPC Bohai Drilling Engineering Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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