CN113389539A - 一种全自动无磁校验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油钻井仪器校验领域，涉及一种全自动无磁校验系统，包括：控制模块、电源模块、有源磁场校验模块、驱动模块以及自动无磁校验台；控制模块控制电源模块为有源磁场校验模块供电，有缘磁场校验模块包括：方形亥姆霍兹线圈以及位于方形亥姆霍兹线圈中心位置的三分量磁通门式磁强计，驱动模块以及自动无磁校验台设置在方形亥姆霍兹线圈内，驱动模块包括：超声电机以及减速器；驱动模块驱动自动无磁校验台360°旋转，自动无磁校验台上设置基准磁力计。根据本发明的全自动无磁校验系统，具有响应速度快、定位精度高以及自动化程度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井仪器校验领域，涉及一种全自动无磁校验系统。
背景技术
随着国民经济水平不断提高，社会发展所需的能源供应日益提高，从而促进石油勘探和开采利用不断发展。在实际钻井和勘探工程中，钻井深度不断增加、钻井环境更加复杂，钻井精度不断提高，是领域内发展的重要方向。从而，随钻测量系统在钻井系统中发挥着越来越重要的作用。定向探管是随钻测量系统中的核心部件，探管所测参数的精确性决定了井眼轨迹、钻头钻进方向以及井身质量这些核心指标的优劣程度。因此，如何校验和保障探管自身的精度，是实现钻井工程高质量实施的重要关键。
发明内容
本发明旨在提供一种全自动无磁校验系统，用于探管的精准校验。
根据本发明的一方面，一种控制模块、电源模块、有源磁场校验模块、驱动模块以及自动无磁校验台；控制模块控制电源模块为有源磁场校验模块供电，有缘磁场校验模块包括：方形亥姆霍兹线圈以及位于方形亥姆霍兹线圈中心位置的三分量磁通门式磁强计，驱动模块以及自动无磁校验台设置在方形亥姆霍兹线圈内，驱动模块包括：超声电机以及减速器；驱动模块驱动自动无磁校验台360°旋转，自动无磁校验台上设置基准磁力计。
根据本发明的示例性实施例，所述自动无磁校验台采用无磁材料进行加工组装，自动无磁校验台的底座可通过调平地脚来进行调整。
根据本发明的示例性实施例，所述自动无磁校验台的A轴、B轴、C轴由超声电机及减速器驱动，分别用于校验探管的方位、井斜、工具面三个参数。
根据本发明的示例性实施例，自动无磁校验台的A轴、B轴和C轴分别配置测量反馈单元，所述测量反馈单元为无磁编码器，用于对A轴、B轴和C轴的位置进行反馈。
根据本发明的示例性实施例，所述方形亥姆霍兹线圈为三轴正方形线圈组，包括由铝合金型材制得的框架以及绕制在框架外侧、由无氧铜漆包线绕制的线圈。
根据本发明的示例性实施例所述方形亥姆霍兹线圈安装在可以调平的铝合金底座上，外形尺寸为3000mm×3000mm×3140mm，三轴线圈任意两轴的不正交度小于±1°。
与现有技术相比，根据本发明实施例的全自动无磁校验系统，驱动模块和自动无磁校验台不会影响外界磁场；方形亥姆霍兹线圈可以为定向探管校验提供均匀磁场作为工作环境；控制模块能够同步采集被测试件的信息并实时显示、记录；具有响应速度快、定位精度高以及自动化程度高的特点。
附图说明
图1为根据本发明实施例的全自动无磁校验系统的原理图；
图2为根据本发明实施例的全自动无磁校验系统的方形亥姆霍兹线圈和自动无磁校验台的结构示意图；
图3为根据本发明实施例的全自动无磁校验系统的自动无磁校验台的部分结构示意图；
图中，A01-自动无磁校验台的底座，A02-自动无磁校验台A轴，A03-自动无磁校验台B轴，A04-自动无磁校验台C轴，A05-超声电机，A06-减速器，A07-测量反馈单元，B01-方形亥姆霍兹线圈底座，B02-第一轴，B03-第二轴，B04-第三轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种全自动无磁校验系统，可包括计算机上位机软件、控制模块以及由上位机软件和控制模块控制的电源模块、有源磁场校验模块、驱动模块、自动无磁校验台和测量反馈单元，其中，控制模块包括校验台基准磁力计控制器、控制主机，电源模块可包括三个高精度恒流电源，有缘磁场校验模块包括方形亥姆霍兹线圈和三分量磁通门式磁强计，驱动模块包括三个超声电机以及分别与每个超声电机连接的减速器，自动无磁校验台包括可以进行360°旋转的A轴、B轴和C轴以及基准磁力计。
校验台基准磁力计控制器用于采集校验台基准磁力计的数值。
控制主机用于采集自动无磁校验台的位置反馈以及控制超声电机与计算机上位机软件的通信。
电源模块用于向亥姆霍兹线圈输入电流。
有源磁场校验模块中，三分量磁通门式磁强计设置在亥姆霍兹线圈中心。
自动无磁校验台各个部件采用无磁材料进行加工组装，自动无磁校验台的底座A01可通过调平地脚来进行调整。
如图2和图3所示，自动无磁校验台A轴A02、自动无磁校验台B轴A03、自动无磁校验台C轴A04由超声电机A05及减速器A06驱动，分别用于校验探管的方位、井斜、工具面三个参数。
自动无磁校验台的A轴A02、B轴A03和C轴A04分别配置测量反馈单元A07，测量反馈单元A07为无磁编码器，用于对A轴A02、B轴A03和C轴A04的位置进行反馈。
方形亥姆霍兹线圈为三轴正方形线圈组，包括由铝合金型材制得的框架以及绕制在框架外侧、由无氧铜漆包线绕制的线圈。
方形亥姆霍兹线圈安装在铝合金底座B01上，底座B01可以调平，外形尺寸为3000mm×3000mm×3140mm，三轴线圈(第一轴B02，第二轴B03，第三轴B04)任意两轴的不正交度小于±1°。
本实施例的运行原理如下：
计算机上位机软件读取基准磁力计测试到的原始磁场，根据原始磁场，计算机上位机软件通过计算得到通入三轴线圈的电流，计算机上位机软件控制三个高精度恒流电源向方形亥姆霍兹线圈中输入相应的恒定电流，来产生相应大小的磁场；由于方形亥姆霍兹线圈放置在不断变化的地磁场中，其内部产生的磁场受地磁场的干扰，此时在线圈中心区域内产生的磁场并不是所需磁场，故在线圈中心处放置三分量磁通门式磁强计，测量方形亥姆霍兹线圈内磁场的差异，通过测量值与参考值的比较，调整恒流源输出的电流大小，使得方形亥姆霍兹线圈中产生与设定值最相近的磁场，达到准确模拟磁场的目的。
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 (6)
1.一种全自动无磁校验系统，其特征在于，所述全自动无磁校验系统包括：控制模块、电源模块、有源磁场校验模块、驱动模块以及自动无磁校验台；控制模块控制电源模块为有源磁场校验模块供电，有缘磁场校验模块包括：方形亥姆霍兹线圈以及位于方形亥姆霍兹线圈中心位置的三分量磁通门式磁强计，驱动模块以及自动无磁校验台设置在方形亥姆霍兹线圈内，驱动模块包括：超声电机以及减速器；驱动模块驱动自动无磁校验台360°旋转，自动无磁校验台上设置基准磁力计。
2.根据权利要求1所述的全自动无磁校验系统，其特征在于，所述自动无磁校验台采用无磁材料进行加工组装，自动无磁校验台的底座可通过调平地脚来进行调整。
3.根据权利要求1所述的全自动无磁校验系统，其特征在于，所述自动无磁校验台的A轴、B轴、C轴由超声电机及减速器驱动，分别用于校验探管的方位、井斜、工具面三个参数。
4.根据权利要求3所述的全自动无磁校验系统，其特征在于，自动无磁校验台的A轴、B轴和C轴分别配置测量反馈单元，所述测量反馈单元为无磁编码器，用于对A轴、B轴和C轴的位置进行反馈。
5.根据权利要求1所述的全自动无磁校验系统，其特征在于，所述方形亥姆霍兹线圈为三轴正方形线圈组，包括由铝合金型材制得的框架以及绕制在框架外侧、由无氧铜漆包线绕制的线圈。
6.根据权利要求5所述的全自动无磁校验系统，其特征在于，所述方形亥姆霍兹线圈安装在可以调平的铝合金底座上，外形尺寸为3000mm×3000mm×3140mm，三轴线圈任意两轴的不正交度小于±1°。
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