CN106949829A - 应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，包括充磁器、充磁驱动电路、第一光耦合器、数字信号处理器、消磁器、消磁驱动电路、第二光耦合器、霍尔传感器、信号调理电路、键盘、单色LCD显示器，充磁器、充磁驱动电路、第一光耦合器依次连接，消磁器、消磁驱动电路、第二光耦合器依次连接，霍尔传感器与信号调理电路连接，键盘、单色LCD显示器、第一光耦合器、第二光耦合器、信号调理电路分别与数字信号处理器连接。本发明既避免了马丁代克的方法中因测量轮打滑，又克服了单纯电缆磁标记法的分辨率低的缺点，满足了油井深度测量中的分辨率要求；由于采用了脉冲磁场注磁消磁和数字信号处理器，使其具有小型化，便于携带，适合使用。

Description

应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备

技术领域

本发明涉及油井探测，具体涉及应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备。

背景技术

在油井探测中，井深是计算各种地层参数的重要基础数据之一，能否准确地记录油井参数测量仪器的下放深度，将直接影响到对各种测试资料的收集与分析，现行测井方法中广泛采用将马丁代克法和电缆磁标记法两种方法相结合来保证油层深度测量的准确性。但是在实际应用中，由于马丁代克的机械传送特性，长期使用会出现测量轮磨损，出现打滑现象。冬季使用时也会因电缆结冰造成测量轮打滑，影响测量精度。而单纯用电缆磁标记的方法又存在分辨率不能满足测量要求的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是单纯使用机械结构或电缆磁标记不能满足测量精度，目的在于提供应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，提高井深测量时的测量精度。

本发明通过下述技术方案实现：

应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，包括充磁器、充磁驱动电路、第一光耦合器、数字信号处理器、消磁器、消磁驱动电路、第二光耦合器、霍尔传感器、信号调理电路、键盘、单色LCD显示器，所述充磁器、充磁驱动电路、第一光耦合器依次连接，所述消磁器、消磁驱动电路、第二光耦合器依次连接，所述霍尔传感器与信号调理电路连接，所述键盘、单色LCD显示器、第一光耦合器、第二光耦合器、信号调理电路分别与数字信号处理器连接。

利用充磁器对电缆进行磁标记，通过霍尔传感器检测电缆磁标记并对电缆磁标记的测量计数，记录井深的大数，再采用相关测速方法通过测量电缆的实时速度和相对时间，计算出相对每个磁标记点的位移，从而实现两个磁标记点距离的细分，以达到高分辨率的目的。

进一步地，所述信号调理电路包括反向电路、调零电路和放大电路，所述反向电路、调零电路和放大电路依次连接。

进一步地，所述反向电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电容C1、放大器U1，所述电阻R1一端连接霍尔传感器，其另一端与放大器U1的反向输入端连接；所述电容C1一端连接在电阻R1与放大器U1连接的线路上，其另一端接地；放大器U1的正向输入端接地；电阻R2一端连接在电阻R1与放大器U1连接的线路上，其另一端与放大器U1的输出端连接；电阻R4一端与放大器U1的输出端连接，其另一端与调零电路连接。

进一步地，所述调零电路包括电位器R3、电容C2、放大器U2、电阻R5，所述电位器R3的一个固定端接电源，其另一个固定端与放大器U2的反向输入端连接；放大器U2的方向输入端与反向电路连接；电容C2一端连接在电位器R3与放大器U2连接的线路上，其另一端接地；电阻R5一端连接在电位器R3与放大器U2连接的线路上，其另一端与放大器U2的输出端连接；放大器U2的正向输入端接地；放大器U2的输出端与放大电路连接。

进一步地，所述放大电路包括电阻R8、电阻R6、电位器R7、电容C3、放大器U3，所述电阻R8一端与调零电路连接，其另一端与放大器U3的正向输入端连接；电容C3一端连接在电阻R8与放大器U3连接的线路上，其另一端接地；电位器R7的一个固定端与放大器U3的反向输入端连接，其另一端与放大器U3的输出端连接；电阻R6一端连接在电位器R7与放大器U3的反向输入端连接的线路上，其另一端接地；放大器U3的输出端与数字信号处理器连接。

进一步地，所述充磁器和消磁器均采用直流固态继电器进行开关控制。

进一步地，所述霍尔传感器个数至少为1个。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明既避免了马丁代克的方法中因测量轮打滑，又克服了单纯电缆磁标记法的分辨率低的缺点，满足了油井深度测量中的分辨率要求；由于采用了脉冲磁场注磁消磁和数字信号处理器，使其具有小型化，便于携带等优点，适合使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明信号调理电路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，包括充磁器、充磁驱动电路、第一光耦合器、数字信号处理器、消磁器、消磁驱动电路、第二光耦合器、霍尔传感器、信号调理电路、键盘、单色LCD显示器，所述充磁器、充磁驱动电路、第一光耦合器依次连接，所述消磁器、消磁驱动电路、第二光耦合器依次连接，所述霍尔传感器与信号调理电路连接，所述键盘、单色LCD显示器、第一光耦合器、第二光耦合器、信号调理电路分别与数字信号处理器连接。充磁器和消磁器均采用直流固态继电器进行开关控制。

注磁器对运动电缆的某点进行瞬间注磁，由两个霍尔传感器检测电缆的注磁点的磁性强度，霍尔传感器的输出信号经过信号处理电路处理后送给数字信号处理器，再由数字信号处理器对信号进行处理，即可得到电缆的下井深度，对这两路信号进行相关分析处理得到电缆的运行速度从而达到对电缆长度细分的目的，最后通过数字信号处理器实现电缆长度值的单色LCD显示以及键盘控制。在装置中还设有消磁器对电缆上的磁性号进行消磁，以避免对下次测量时对注磁造成影响。系统中的注磁器与消磁器均采用了直流固态继电器(SSR)进行开关控制，以有效避免对微控制器和剩磁信号检测、放大电路的干扰，确保了控制系统的可靠性。

本实施例采用的是脉冲充磁器和消磁器，首先对充电电容进行充电，然后充电电容对线圈放电产生瞬间脉冲磁场从而对电缆的某点进行注磁，信号检测部分使用线性霍尔传感器，由于霍尔传感器的输出有一个直流成分，要想对检测到的信号进行放大滤波处理必须要进行去直流成份，在数据采集处理部分，由于需要对采集的信号进行互相关测速，所以对处理器的运算速度及实时性要求比较高，本实施例采用TI公司的TMS320LF2407型号的DSP数据采集处理系统，功能强大，采用DSP进行控制，体积小，适合应用在便携系统开发，霍尔元器件采用UGN3513。

如图2所示，信号调理电路包括反向电路、调零电路和放大电路，所述反向电路、调零电路和放大电路依次连接。反向电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电容C1、放大器U1，所述电阻R1一端连接霍尔传感器，其另一端与放大器U1的反向输入端连接；所述电容C1一端连接在电阻R1与放大器U1连接的线路上，其另一端接地；放大器U1的正向输入端接地；电阻R2一端连接在电阻R1与放大器U1连接的线路上，其另一端与放大器U1的输出端连接；电阻R4一端与放大器U1的输出端连接，其另一端与调零电路连接。调零电路包括电位器R3、电容C2、放大器U2、电阻R5，所述电位器R3的一个固定端接电源，其另一个固定端与放大器U2的反向输入端连接；放大器U2的方向输入端与反向电路连接；电容C2一端连接在电位器R3与放大器U2连接的线路上，其另一端接地；电阻R5一端连接在电位器R3与放大器U2连接的线路上，其另一端与放大器U2的输出端连接；放大器U2的正向输入端接地；放大器U2的输出端与放大电路连接。放大电路包括电阻R8、电阻R6、电位器R7、电容C3、放大器U3，所述电阻R8一端与调零电路连接，其另一端与放大器U3的正向输入端连接；电容C3一端连接在电阻R8与放大器U3连接的线路上，其另一端接地；电位器R7的一个固定端与放大器U3的反向输入端连接，其另一端与放大器U3的输出端连接；电阻R6一端连接在电位器R7与放大器U3的反向输入端连接的线路上，其另一端接地；放大器U3的输出端与数字信号处理器连接。

根据线性霍尔传感器UGN3513的电压输出特性，霍尔元件的实际输出应按以2.5V为基准上下变化，对于这种带有直流成分的信号，不好直接处理，因为传感器的信号通常要进行放大以满足A/D转换器输入信号的要求，而通常对这种带有直流成份的信号直接放大是不易实现的，所以必须先将直流成份去除掉，再将输出信号通过调零电路进行调零，然后使用放大电路将信号放大，最后送至A/D转换器进行采集。其中电阻值均取1K，电容取0.01uF，电位器取10K。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，其特征在于，包括充磁器、充磁驱动电路、第一光耦合器、数字信号处理器、消磁器、消磁驱动电路、第二光耦合器、霍尔传感器、信号调理电路、键盘、单色LCD显示器，所述充磁器、充磁驱动电路、第一光耦合器依次连接，所述消磁器、消磁驱动电路、第二光耦合器依次连接，所述霍尔传感器与信号调理电路连接，所述键盘、单色LCD显示器、第一光耦合器、第二光耦合器、信号调理电路分别与数字信号处理器连接。

2.根据权利要求1所述的应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，其特征在于，所述信号调理电路包括反向电路、调零电路和放大电路，所述反向电路、调零电路和放大电路依次连接。

3.根据权利要求2所述的应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，其特征在于，所述反向电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电容C1、放大器U1，所述电阻R1一端连接霍尔传感器，其另一端与放大器U1的反向输入端连接；所述电容C1一端连接在电阻R1与放大器U1连接的线路上，其另一端接地；放大器U1的正向输入端接地；电阻R2一端连接在电阻R1与放大器U1连接的线路上，其另一端与放大器U1的输出端连接；电阻R4一端与放大器U1的输出端连接，其另一端与调零电路连接。

4.根据权利要求2所述的应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，其特征在于，所述调零电路包括电位器R3、电容C2、放大器U2、电阻R5，所述电位器R3的一个固定端接电源，其另一个固定端与放大器U2的反向输入端连接；放大器U2的方向输入端与反向电路连接；电容C2一端连接在电位器R3与放大器U2连接的线路上，其另一端接地；电阻R5一端连接在电位器R3与放大器U2连接的线路上，其另一端与放大器U2的输出端连接；放大器U2的正向输入端接地；放大器U2的输出端与放大电路连接。

5.根据权利要求2所述的应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，其特征在于，所述放大电路包括电阻R8、电阻R6、电位器R7、电容C3、放大器U3，所述电阻R8一端与调零电路连接，其另一端与放大器U3的正向输入端连接；电容C3一端连接在电阻R8与放大器U3连接的线路上，其另一端接地；电位器R7的一个固定端与放大器U3的反向输入端连接，其另一端与放大器U3的输出端连接；电阻R6一端连接在电位器R7与放大器U3的反向输入端连接的线路上，其另一端接地；放大器U3的输出端与数字信号处理器连接。

6.根据权利要求1所述的应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，其特征在于，所述充磁器和消磁器均采用直流固态继电器进行开关控制。

7.根据权利要求1所述的应用磁标记法井深测量原理的测井深度评定设备，其特征在于，所述霍尔传感器个数至少为1个。