CN107288628B - 一种随钻伽马成像仪模拟测试自控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，包括：滑动导轨、旋转驱动装置、旋转测量装置、可伸缩联轴器、数据存储与显示接口、随钻伽马成像本体、伽马成像测量模块、地层模拟井筒。其中：伽马成像测量模块安装在随钻伽马成像本体上，随钻伽马成像本体通过可伸缩联轴器与旋转驱动装置连接，由旋转驱动装置驱动其旋转，地层模拟井筒与随钻伽马成像本体穿插配合，伽马成像测量模块通过信号线与数据存储与显示接口连接。本发明适用于伽马成像仪器在滑动、旋转钻进状态下模拟伽马成像仪器所穿过不同放射强度地层情况，通过对测量数据处理实时显示所钻地层岩性变化，为伽马成像仪器的研制、推广应用提供了基础、可靠的检测手段。

Description

一种随钻伽马成像仪模拟测试自控装置

技术领域

本发明涉及测井仪器测试装置领域，尤其涉及一种用于随钻测井领域中伽马成像仪器地面测试的模拟装置。

背景技术：

随着我国油气资源品质日益劣质化，油气层非均质各向异性突出，以及非常规油气快速发展，要求测井技术更精准、探测更远、更能适应复杂井况、更加安全高效。在本世纪初，国际先进的测井技术已经能进行地层成像测量，而我国随钻成像技术研究更是处于研究初期阶段。目前所应用的随钻成像测井装备多依赖进口，引进成本和服务价格高，技术受制于人。

国外技术公司能够提供完整的随钻成像钻井技术服务和产品实现商业化。如斯伦贝谢、贝克休斯等大型石油仪器公司都自行研制开发了相关的成像测试自控设备。通过在地面条件下模拟使其产品可靠性和市场竞争力大大提高。这些测试自控设备均属国外公司自行研制开发和自己应用，由于技术保密的缘故，尚无相关技术信息的公开。

国内由于起步较晚，尚未开发出类似可用于随钻伽马成像仪器的测试自控设备。国内几家研究机构虽然开展了方位伽马这方面的工作，多数仍处在实验室阶段，未形成成熟的市场应用产品，随钻伽马成像仪器更是未见应用。一个重要原因是有的研究机构只重视开发井下仪器本身，没有配套的地面模拟测试自控装置，对工具仪器的综合性能测试多采用直接到现场实地试验，这种方式不仅耗费大，周期长，关键是工具仪器一旦到现场试验，出现问题往往因现场数据信息较少，无法找到出现问题的真正原因，影响研究进程和实现科研成果到产品转化速度，制约了国内在该领域的技术发展。

发明内容：

本发明的目的是针对国外相关技术的封锁和国内技术的空白状态，提供一种用于随钻伽马成像仪器地面测试的随钻伽马成像仪模拟测试自控装置。

为实现此目的，本发明提供一种随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，包括：滑动导轨；固定在滑动导轨上的旋转驱动装置；一端与旋转驱动装置输出轴连接的可伸缩联轴器；固定在可伸缩联轴器上的旋转测量装置；一端与可伸缩联轴器另一端连接并构成联动配合的随钻伽马成像本体；在滑动导轨上的设置稳定滑动平台，稳定滑动平台与随钻伽马成像本体构成周向旋转、轴向移动的支撑配合；在随钻伽马成像本体上设置伽马成像测量模块和数据存储与显示接口，且二者通过信号线连接；在随钻伽马成像本体的另一端设置与随钻伽马成像本体同轴向穿插配合的地层模拟井筒，地层模拟井筒由可伸缩支撑架支撑和固定。

上述方案进一步包括：

所述地层模拟井筒内采用至少两种不同放射强度地层模块组合而成，不同地层模块均等扇面倾角组合。

地层模块API量值范围在60- 280 之间，相对不确定度<3％，坪区不均匀误差<3％；地层模拟井筒的径向饱和度I/Io=99％；不同放射强度的地面模块组合接口处的井壁尺寸与完整井壁尺寸一致，光滑完整，无台阶。

地层模拟井筒轴向尺寸大于待测伽马成像仪器最小地层分辨率的要求，也大于伽马成像仪器短节尺寸。

稳定滑动平台与滑动导轨构成滑动配合。

在滑动滑轨设置行程驱动与控制器，稳定滑动平台与行程驱动与控制器联动；且在滑动导轨上设置与稳定滑动平台配合的限位控制器，该限位控制器与旋转驱动装置联动。

本发明由于采取以上技术方案，所具有的有益效果是：适用于伽马成像仪器在滑动、旋转钻进状态下模拟伽马成像仪器所穿过不同放射强度地层情况，通过对测量数据处理实时显示所钻地层岩性变化，为伽马成像仪器的研制、推广应用提供了基础、可靠的检测手段。

附图说明：

图1一种随钻伽马成像仪模拟测试自控装置简图；

图2图１中地层模拟井筒部分的侧视图；

图中：1滑动导轨，2 旋转驱动装置，3旋转测量装置，4 可伸缩联轴器，5数据存储与显示接口，6 稳定滑动平台，7 随钻伽马成像本体，8 泥浆流道，9 伽马成像测量模块，10地层模拟井筒，11可伸缩支撑架，12高活性扇面，13低活性扇面，14锁紧螺母，15铰链，16信号线，17限位控制器（也称防碰撞控制器），18行程驱动与控制器。

具体实施方式：

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

实施例１：

参照图1所示，一种随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，包括：滑动导轨１；固定在滑动导轨１上的旋转驱动装置２（优选双向调速电机）；一端与旋转驱动装置２输出轴连接的可伸缩联轴器４（例如螺杆联轴器）；固定在可伸缩联轴器４上的旋转测量装置3（现有随钻伽马成像仪通用的角度测量装置）；一端与可伸缩联轴器4另一端连接并构成联动配合的随钻伽马成像本体7；在滑动导轨1上的设置稳定滑动平台6，稳定滑动平台6与随钻伽马成像本体7构成周向旋转、轴向移动的支撑配合；在随钻伽马成像本体7上设置伽马成像测量模块9和数据存储与显示接口5，且二者通过信号线16连接；在随钻伽马成像本体7的另一端设置与随钻伽马成像本体7同轴向穿插配合的地层模拟井筒10，地层模拟井筒10由可伸缩支撑架11支撑和固定。

优选实施例２：

对照图１和图２，随钻伽马成像仪模拟测试自控装置包括：滑动导轨1、旋转驱动装置2、旋转测量装置3、可伸缩联轴器4、数据存储与显示接口5、随钻伽马成像本体7、伽马成像测量模块9、地层模拟井筒10和防碰撞控制器17和行程驱动与控制器18。

滑动导轨1上固定有旋转驱动装置2，和两个与滑动导轨1滑动配合的稳定滑动平台6，随钻伽马成像本体7通过两个稳定滑动平台6支撑，保持转动过程中的随钻伽马成像本体7无法上下移动，并且在行程驱动与控制器18的控制下进行水平移动。旋转驱动装置2主要用于驱动随钻伽马成像本体7旋转，旋转驱动装置2的输出轴通过可伸缩联轴器4与随钻伽马成像本体7的连接轴相连。在驱动装置2的输出轴与可伸缩联轴器4之间安装有旋转测量装置3，工作过程中旋转测量装置3、旋转驱动装置2以及随钻伽马成像本体7同步转动。稳定滑动平台6既起到固定随钻伽马成像本体7的作用，同时，在行程驱动与控制器18的控制下，沿着滑动导轨1进行水平位置的移动，移动位置在地层模拟井筒10控制范围之内，超出范围则由防碰撞控制器17使其停止移动。

旋转测量装置3安装完成后应与随钻伽马成像本体7上的伽马成像测量模块9成一固定角度，此角度为伽马成像测量模块9的基准参考方位，当旋转驱动装置2驱动伽马成像测量模块9旋转时，通过旋转测量装置3测量的伽马成像测量模块9与基准参考方位则可确定伽马成像测量模块9在纵向360°空间的位置；由于随钻伽马成像本体7完全仿照实际制作，往往重量接近700kg，因此，需要旋转驱动装置2有很大的输出功率，另外，考虑到现场实际，转速从0~300RPM连续可调，最大转速在安全条件下可根据测试要求进行调整。

随钻伽马成像本体7的常规尺寸分3种：4.75"（121mm）、6.75"（172mm）、8"（203mm），涵盖了149mm以上的井眼尺寸，可满足大部分的钻井现场；使用不同规格的随钻伽马成像本体7，伽马成像测量模块9的基准参考方位需要随时标定校准。随钻伽马成像本体7完全仿照随钻仪器规格制作，材料为无磁钢，泥浆流道8采用偏心设计，在随钻伽马成像本体7上挖出凹槽放置伽马成像测量模块9，伽马成像测量模块9可以实现单伽马测量、双伽马测量、四伽马测量、八伽马测量，伽马成像测量模块9的位置与旋转测量装置3成一固定角度；伽马成像测量模块9测量数据通过信号线16与数据存储与显示接口5连接，实现了实时测量数据存储与显示。

随钻伽马成像仪模拟测试自控装置辅助随钻伽马成像本体7水平移动的装置包括：可伸缩联轴器4、稳定滑动平台6、防碰撞控制器17、行程驱动与控制器18等。稳定滑动平台6采用滚轮式安装在滑动导轨1上，可方便可靠的移动，行程驱动与控制器18内设不同速度、方向、距离的可控程序，由外部动力驱动（或者自带电机驱动），带动稳定滑动平台6左右移动，当稳定滑动平台6脱离控制，可由防碰撞控制器17强行制动，保证整个装置的安全；可伸缩联轴器4一边旋转一边向前伸出或者回收，保持稳定滑动平台6移动，移动速度根据现场需要，一般控制在600m/h以下。稳定滑动平台6既能够固定随钻伽马成像本体7，也能保证随钻伽马成像本体7在旋转过程中不会飞出。

如图2所示，地层模拟井筒10包括：可伸缩支撑架11、高活性扇面12、低活性扇面13、锁紧螺母14、铰链15。地层模拟井筒10的尺寸根据随钻伽马成像本体7的尺寸也分别制作3种，其中心孔内径大于随钻伽马成像本体7的外径35-50mm，尺寸为600×600mm，地层模拟井筒10主体为两瓣式结构，分高活性扇面12、低活性扇面13，高活性扇面12的API量值范围：260 API，相对不确定度<3％，坪区不均匀误差<3％；低活性扇面13的API量值范围：80API，相对不确定度<3％，坪区不均匀误差<3％；地层模拟井筒10的径向饱和度：I/Io=99％。当随钻伽马成像本体7安装完成后，打开地层模拟井筒10的铰链15，移动地层模拟井筒10至随钻伽马成像本体7上的伽马成像测量模块9的顶部位置，根据随钻伽马成像本体7的高度调节可伸缩支撑架11，保证随钻伽马成像本体7的高度可穿过地层模拟井筒10，锁紧螺母14固定地层模拟井筒10。

Claims (6)

1.一种随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，其特征是包括：

滑动导轨；

固定在滑动导轨上的旋转驱动装置；

一端与旋转驱动装置输出轴连接的可伸缩联轴器；

固定在可伸缩联轴器上的旋转测量装置；

一端与可伸缩联轴器另一端连接并构成联动配合的随钻伽马成像本体；

在滑动导轨上的设置稳定滑动平台，稳定滑动平台与随钻伽马成像本体构成周向旋转、轴向移动的支撑配合；

在随钻伽马成像本体上设置伽马成像测量模块和数据存储与显示接口，且二者通过信号线连接；

在随钻伽马成像本体的另一端设置与随钻伽马成像本体同轴向穿插配合的地层模拟井筒，地层模拟井简由可伸缩支撑架支撑和固定；其中，所述地层模拟井筒的主体为两瓣式结构，分高活性扇面、低活性扇面。

2.根据权利要求1所述的随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，其特征是：所述地层模拟井筒内采用至少两种不同放射强度地层模块组合而成，不同地层模块均等扇面倾角组合。

3.根据权利要求2所述的随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，其特征是：地层模块API量值范围在60-280之间，相对不确定度<3％，坪区不均匀误差<3％；地层模拟井简的径向饱和度I/Io＝99％；不同放射强度的地面模块组合接口处的井壁尺寸与完整井壁尺寸一致，光滑完整，无台阶。

4.根据权利要求3所述的随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，其特征是：地层模拟井筒轴向尺寸大于待测伽马成像仪器最小地层分辨率的要求，也大于伽马成像仪器短节尺寸。

5.根据权利要求1-4任一所述的随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，其特征是：稳定滑动平台与滑动导轨构成滑动配合。

6.根据权利要求5所述的随钻伽马成像仪模拟测试自控装置，其特征是：在滑动滑轨设置行程驱动与控制器，稳定滑动平台与行程驱动与控制器联动；且在滑动导轨上设置与稳定滑动平台配合的限位控制器，该限位控制器与旋转驱动装置联动。