CN202707045U - 过钻具存储式测井仪器的地面系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过钻具存储式测井仪器的地面系统。本实用新型中，绞车编码器输出方波信号到方波信号预处理模块，方波信号预处理模块处理后，由信号处理模块进行滚筒旋转方向判别和脉冲计数；所述钩载变送器输出信号到电流信号预处理模块，电流信号预处理模块处理后，发送到信号处理模块进行模数转换；所述立管压力变送器采集立管压力值并发送到电流信号预处理模块，电流信号预处理模块处理后，发送到信号处理模块进行模数转换；所述信号处理模块将信息上传到控制电脑，且控制电脑与井下仪器连接。本实用新型可最大程度地降低施工安全风险，降低生产成本，且能及时采集地层信息，满足提速和提效的要求。

Description

过钻具存储式测井仪器的地面系统

技术领域

本实用新型涉及一种过钻具存储式测井仪器的地面系统，属于油气井测井仪器技术领域。

背景技术

随着石油勘探难度的加大，大斜度井、水平井和超深井越来越多，井身结构复杂，井眼条件差，测井难度也越来越大。目前常规测井方式已不能完全满足越来越复杂的测井条件，这些测井方式在测井过程中不仅占用了大量的井场时间，  而且还存在巨大的安全风险，严重影响了“三提”工作的提速要求。

对于井况复杂的部分勘探和开发井测井，目前主要有水平井工具传输测井和随钻测井两种测井方式。例如，中国专利号“200320106445.5”公开了一种水平钻井轨迹测井仪，公开日为2006年06月14日，由井下测量记录仪器头、数据回放接口、微机程控数据采集存储系统、可充电电源、测斜仪控制系统、电磁陀螺斜仪和地面回放微机及地面井下时间同步记录系统组成，以上各部分电路逐序分别装在圆柱形刚体内，由穿线活塞、密封金属柔性波纹软管将其连接，组装成一体，其可达到自控连续测量水平钻井轨迹的目的。

但现有的测井仪器还存在如下不足：1、水平井工具传输测井是通过钻杆把下井仪器输送到井底，这种方式有两个缺点，一是安全风险较大；二是当井下情况太复杂时仪器不能正常下到井底，采集不到全井段测井地层信息。2、随钻测井虽然能克服水平井工具传输测井的上述缺点，但由于成本较高，目前不能广泛推广使用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服水平井工具传输测井和随钻测井存在的上述问题，提供一种过钻具存储式测井仪器的地面系统，本实用新型可最大程度地降低施工安全风险，降低生产成本，且能及时采集地层信息，满足提速和提效的要求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：包括绞车编码器、钩载变送器、立管压力变送器、方波信号预处理模块、信号处理模块、电流信号预处理模块和控制电脑，所述绞车编码器输出方波信号到方波信号预处理模块，方波信号预处理模块进行整形防抖和限压保护处理后，由信号处理模块进行滚筒旋转方向判别和脉冲计数；所述钩载变送器输出电流环信号到电流信号预处理模块，电流信号预处理模块进行电流电压转换和整形滤波处理后，发送到信号处理模块进行模数转换；所述立管压力变送器采集立管压力值并发送到电流信号预处理模块，电流信号预处理模块进行电流电压转换和整形滤波处理后，发送到信号处理模块进行模数转换；所述信号处理模块将脉冲数、方向信息、钩载和立管压力数字量上传到控制电脑，且控制电脑与井下仪器连接。

所述绞车编码器设置在钻机滚筒处，绞车编码器通过安全栅连接到方波信号预处理模块，方波信号预处理模块与信号处理模块连接。

所述钩载变送器通过安全栅连接到电流信号预处理模块，电流信号预处理模块连接到信号处理模块。

所述立管压力变送器通过安全栅连接到电流信号预处理模块，电流信号预处理模块连接到信号处理模块。

所述与立管压力变送器连接的安全栅与电流信号预处理模块之间还设置有模拟表头。

所述信号处理模块还连接有深度备用通道模块，深度备用通道模块连接到绞车编码器。

所述信号处理模块还连接有钩载备用通道模块，钩载备用通道模块连接到钩载变送器。

所述信号处理模块还连接有立管压力备用通道模块，立管压力备用通道模块连接到立管压力变送器。

所述控制电脑通过转换模块与井下仪器连接，控制电脑通过以太网模块与信号处理模块连接。

采用本实用新型的优点在于：

一、采用本实用新型后，可最大程度地降低施工安全风险，降低生产成本，且能及时采集地层信息，满足提速和提效的要求。

二、本实用新型能准确测量仪器串深度，保存时间-深度数据，能正常读取仪器串的时间-测井数据，正确进行时深转换，有效数据提取，形成符合要求的测井曲线，能从立管压力数据和曲线判断仪器串是否泵出水眼。

三、本实用新型中，采用压力变送器测量立管压力值，并以数值形式显示立管压力大小和时间驱动形式显示立管压力曲线，以便操作人员判断仪器串是否泵出水眼。

四、本实用新型应用于油气井测井作业，与其它过钻具存储式测井仪器及悬挂释放器组成一套完整的测井系统，解决了在复杂井况条件下的测井难题，可以实现安全高效测井，具有广阔的应用前景。

五、本实用新型能准确采集到三个传感器（深度、钩载和立管压力）的信号，深度传感器测量范围0—9999m，误差小于1‰；钩载传感器测量范围0—58800N，误差小于2%；立管压力变送器测量范围0—35MPa，误差小于2%。

六、本实用新型能对时间-深度数据进行实时存储，能读取、分析处理和存储井下仪器的测井数据，能组合得到准确的有效深度和有效测井数据的对应关系，能显示、编辑、回放和打印测井曲线。

七、本实用新型三个传感器均设置有备用通道，当主通道出现故障时，可启动备用通道，提高了系统的可靠性。

八、本实用新型中，所述与立管压力变送器连接的安全栅与电流信号预处理模块之间还设置有模拟表头，可以通过模拟表头更直观判断仪器串是否泵出水眼。

附图说明

图1为本实用新型结构原理图

图中标记为：1为绞车编码器，2为钩载变送器，3为立管压力变送器，4、为安全栅，5为方波信号预处理模块，6为信号处理模块，7为深度备用通道模块，8为电流信号预处理模块，9为钩载备用通道模块，10为模拟表头，11为立管压力备用通道模块，12为线性电源模块，13为转换模块，14为以太网模块，15为井下仪器，16为控制电脑，17为打印机。

具体实施方式

实施例1

一种过钻具存储式测井仪器的地面系统，包括绞车编码器1、钩载变送器2、立管压力变送器3、方波信号预处理模块5、信号处理模块6、电流信号预处理模块8和控制电脑16，所述绞车编码器1输出方波信号到方波信号预处理模块5，方波信号预处理模块5进行整形防抖和限压保护处理后，由信号处理模块6进行滚筒旋转方向判别和脉冲计数；所述钩载变送器2输出电流环信号到电流信号预处理模块8，电流信号预处理模块8进行电流电压转换和整形滤波处理后，发送到信号处理模块6进行模数转换；所述立管压力变送器3采集立管压力值并发送到电流信号预处理模块8，电流信号预处理模块8进行电流电压转换和整形滤波处理后，发送到信号处理模块6进行模数转换；所述信号处理模块6将脉冲数、方向信息、钩载和立管压力数字量上传到控制电脑16，且控制电脑16与井下仪器15连接。

本实用新型的优选实施方式为，所述绞车编码器1设置在钻机滚筒处，绞车编码器1通过安全栅4连接到方波信号预处理模块5，方波信号预处理模块5与信号处理模块6连接。

并且，所述钩载变送器2通过安全栅连4接到电流信号预处理模块8，电流信号预处理模块8连接到信号处理模块6。

并且，所述立管压力变送器3通过安全栅4连接到电流信号预处理模块8，电流信号预处理模块8连接到信号处理模块6。

本实用新型的又一优选实施方式为，所述与立管压力变送器3连接的安全栅4与电流信号预处理模块8之间还设置有模拟表头10。

本实用新型的又一优选实施方式为，所述信号处理模块6还连接有深度备用通道模块7，深度备用通道模块7连接到绞车编码器1。

并且，所述信号处理模块6还连接有钩载备用通道模块9，钩载备用通道模块9连接到钩载变送器2。

并且，所述信号处理模块3还连接有立管压力备用通道模块11，立管压力备用通道模块11连接到立管压力变送器3。

本实用新型的又一优选实施方式为，所述控制电脑16通过转换模块13与井下仪器15连接，控制电脑16通过以太网模块14与信号处理模块6连接。转换模块13优选为485转USB模块。

实施例2

本实施例结合附图对本实用新型进一步做详细说明。过钻具存储式测井仪器的工作过程是将测井仪器串放到钻杆的水眼里，仪器串利用上悬挂器悬挂在水眼中，钻杆将仪器串送到井底的一定深度后，在井口向钻杆水眼投球，利用泥浆泵加压，把球快速推至上悬挂器，再加压使仪器串释放出水眼，仪器串悬挂在下悬挂器上。上提钻杆进行测井，测井数据存储在仪器串内部特大容量的存储器中，地面系统测量仪器深度，保存时间-深度数据。仪器串被提出井口后，地面系统读取仪器串数据，再进行时深转换和有效数据提取等处理，得到准确的深度-地层信息对应关系。

绞车编码器1和钩载变送器2输出信号共同用于计算仪器串在井下的深度，立管压力变送器3采集立管压力的大小，用于判断仪器串是否泵出水眼。采集控制箱内设计了三路信号的独立备用通道，当某一信号通道出现故障时，可以通过现场测井软件切换到对应的备用通道。 

绞车编码器1安装在钻机滚筒旁，当滚筒旋转时，绞车编码1器输出相位相差90°的AB两相方波信号，这两路方波信号经过安全栅4后，由方波信号预处理模块5进行整形防抖和限压保护处理，最后由信号处理模块6进行滚筒旋转方向判别和脉冲计数。 

钩载变送器2输出的4-20mA电流环信号，该信号经过安全栅4后，由电流信号预处理模块8进行电流电压转换和整形滤波处理，最后由信号处理模块6进行模数转换等处理。

立管压力变送器3的处理方式与钩载变送器一致，不同之处在于其增加了一个模拟表头10，操作员可以通过模拟表头10更直观判断仪器串是否泵出水眼。 

线性电源模块12将外部220V交流电转化为24V、±12V和5V直流电源。其中24V电源是在读取仪器串数据时给仪器串供电，井下仪器15的测井数据经过转换模块13即485转USB模块进入控制电脑16做后续处理。

信号处理模块6将脉冲数、方向信息、钩载和立管压力数字量通过以太网模块14上传给控制电脑16。 

控制电脑16将各种信号和数据进行处理后形成测井曲线，通过USB接口传送到打印机17进行打印。

本实用新型采用绞车编码器和钩载传感器共同测量仪器深度，按照计算机系统时间依次保存时间-深度数据，形成一个文件。通过RS485总线读取仪器串的时间-测井数据，并保存，形成另一个文件。以时间为桥梁，逐个数据进行匹配，形成深度-测井数据，完成时深转换。在由于钻杆上下活动而产生的重复数据中，以深度值增加和减小两个方向分别提取最新数据为有效数据，剔除重复数据，形成一条主曲线和一条备用曲线供操作员挑选，形成符合要求的测井曲线。采用压力变送器测量立管压力值，并以数值形式显示立管压力大小和时间驱动形式显示立管压力曲线，以便操作人员判断仪器串是否泵出水眼。

Claims (9)

1.一种过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：包括绞车编码器（1）、钩载变送器（2）、立管压力变送器（3）、方波信号预处理模块（5）、信号处理模块（6）、电流信号预处理模块（8）和控制电脑（16），所述绞车编码器（1）输出方波信号到方波信号预处理模块（5），方波信号预处理模块（5）进行整形防抖和限压保护处理后，由信号处理模块（6）进行滚筒旋转方向判别和脉冲计数；所述钩载变送器（2）输出电流环信号到电流信号预处理模块（8），电流信号预处理模块（8）进行电流电压转换和整形滤波处理后，发送到信号处理模块（6）进行模数转换；所述立管压力变送器（3）采集立管压力值并发送到电流信号预处理模块（8），电流信号预处理模块（8）进行电流电压转换和整形滤波处理后，发送到信号处理模块（6）进行模数转换；所述信号处理模块（6）将脉冲数、方向信息、钩载和立管压力数字量上传到控制电脑（16），且控制电脑（16）与井下仪器（15）连接。

2.根据权利要求1所述的过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：所述绞车编码器（1）设置在钻机滚筒处，绞车编码器（1）通过安全栅（4）连接到方波信号预处理模块（5），方波信号预处理模块（5）与信号处理模块（6）连接。

3.根据权利要求1或2所述的过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：所述钩载变送器（2）通过安全栅（4）连接到电流信号预处理模块（8），电流信号预处理模块（8）连接到信号处理模块（6）。

4.根据权利要求1或2所述的过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：所述立管压力变送器（3）通过安全栅（4）连接到电流信号预处理模块（8），电流信号预处理模块（8）连接到信号处理模块（6）。

5.根据权利要求4所述的过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：所述与立管压力变送器（3）连接的安全栅（4）与电流信号预处理模块（8）之间还设置有模拟表头（10）。

6.根据权利要求1、2或5所述的过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：所述信号处理模块（6）还连接有深度备用通道模块（7），深度备用通道模块（7）连接到绞车编码器（1）。

7.根据权利要求1、2或5所述的过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：所述信号处理模块（6）还连接有钩载备用通道模块（9），钩载备用通道模块（9）连接到钩载变送器（2）。

8.根据权利要求1、2或5所述的过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：所述信号处理模块（6）还连接有立管压力备用通道模块（11），立管压力备用通道模块（11）连接到立管压力变送器（3）。

9.根据权利要求1、2或5所述的过钻具存储式测井仪器的地面系统，其特征在于：所述控制电脑（16）通过转换模块（13）与井下仪器（15）连接，控制电脑（16）通过以太网模块（14）与信号处理模块（6）连接。

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