CN204677191U - 测斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种测斜仪，包括探管；其中，所述探管包括探管保护壳以及设置在所述探管保护壳内的供电短节、采集遥测存储短节和感测短节；所述供电短节、所述采集遥测存储短节以及所述感测短节沿所述探管保护壳的长度方向顺次连接；所述供电短节内设有供电器件；所述采集遥测存储短节内设有用于数据采集、数据处理以及数据存储的功能组件；所述感测短节内设有用于采集井下参数的感测器件；所述供电器件为所述功能组件和所述感测器件供电，所述功能组件与所述感测器件电连接。本实用新型实施例采用模块化设计，简化了探管的组成结构，从而降低了探管内部整体电路实现的复杂程度，进而提高了维护效率，且更加方便拆装。

Description

测斜仪

技术领域

本实用新型涉及一种石油开采领域，特别是涉及一种测量井斜、方位等的测斜仪。

背景技术

测斜仪是测量地质钻孔轴线上各点倾斜角和倾斜方位角的一种地质仪器。通过测量钻孔轴线上各点倾斜角度和倾斜方位角可以计算出钻孔的空间轨迹。测斜仪在油田油气开发过程中经常使用，用以测量油井的轨迹方位。

目前，在钻井施工时一般采用磁通门式的测斜仪。探管是测斜仪中测量井眼各种参数的核心部件，它包括用于测量地球重力加速度的三个重力加速度计，用于测量地球磁场矢量的三个正交磁通门传感器，温度传感器，处理器、相应的伺服回路，电源和脉冲传输电路等等。

但现有磁通门式的测斜仪在结构上，将所有部件都统一的设置在探管中作为一个整体，致使探管内部的电路结构较为复杂。当探管中的某一个部件出现故障时，工作人员需对整个探管进行故障排查，维护起来较为麻烦。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便于提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的测斜仪，以简化结构，方便维护。

依据本实用新型提供了一种测斜仪，包括探管；

所述探管包括：探管保护壳以及设置在所述探管保护壳内的供电短节、采集遥测存储短节和感测短节，其中，

所述供电短节、所述采集遥测存储短节以及所述感测短节沿所述探管保护壳的长度方向顺次连接；

所述供电短节内设有供电器件；

所述采集遥测存储短节内设有用于数据采集、数据处理以及数据存储的功能组件；

所述感测短节内设有用于采集井下参数的感测器件；

所述供电器件为所述功能组件和所述感测器件供电，所述功能组件与所述感测器件电连接。

可选的，前述的测斜仪，还包括：减震定位短节，其中，

所述减震定位短节设置在所述探管保护壳一端的端部；

所述减震定位短节内设有减震定位结构。

可选的，前述的测斜仪，其中，所述减震定位结构为减震弹簧，所述减震弹簧的一端与所述探管保护壳连接。

可选的，前述的测斜仪，其中，所述供电短节包括第一短节壳；

所述供电器件容置在所述第一短节壳内；

所述第一短节壳的朝向所述采集遥测存储短节的一侧端面上设有电源接口；

所述供电器件通过所述电源接口为所述功能组件供电。

可选的，前述的测斜仪，其中，所述采集遥测存储短节包括第二短节壳；

所述功能组件容置在所述第二短节壳内；

所述第二短节壳的朝向所述供电短节的一侧端面上设有用于连接所述电源接口的接入端；

所述第二短节壳的朝向所述感测短节的一侧端面上设有电源输出接口以及数据交互接口；

所述供电器件通过所述电源输出接口为所述感测器件供电；

所述功能组件通过所述数据交互接口与所述感测器件通信连接。

可选的，前述的测斜仪，其中，所述感测短节包括第三短节壳；

所述感测器件设置在所述第三短节壳内；

所述第三短节壳的朝向所述采集遥测存储短节的一侧端面上设有用于连接所述电源输出接口的电源端以及用于连接所述数据交互接口的数据端。

可选的，前述的测斜仪，还包括：固连结构；

所述第一短节壳与所述第二短节壳通过所述固连结构固连在一起；

所述第二短节壳与所述第三短节壳通过所述固连结构固连在一起。

可选的，前述的测斜仪，其中，所述感测器件包括：三个互为正交的重力加速度计以及三个互为正交的磁通门传感器。

可选的，前述的测斜仪，其中，所述功能组件包括：处理器以及分别与所述处理器连接的存储器、温度传感器、接口模块以及数模转换器；

所述数模转换器与所述感测器件电连接。

可选的，前述的测斜仪，其中，所述供电器件为电池。

借由上述技术方案，本实用新型实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

本实用新型实施例提供的技术方案中探管采用模块化设计，即通过将供电器件、功能组件以及感测器件分别设置在各自对应的短节内，使得探管按照功能被划分为多节模块，简化了探管的组成结构，从而降低了探管内部整体电路实现的复杂程度；当探管出现故障时，可依次排查各短节，再针对排查出的故障短节进行维护，提高了维护效率，且更加方便拆装。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例一提供的测斜仪的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例一提供的测斜仪中感测器件的示意图；

图3示出了本实用新型实施例一提供的测斜仪中功能组件的组成框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

对油井的轨迹方位进行测量主要包括井上控制装置和井下测量设备两部分。井上控制装置由计算机和上位机软件组成，通过电缆线连接探管进行测井参数设置，测井完成后从探管中读取测井数据。本实用新型提出的测斜仪是井下测量设备。

如图1所示，本实用新型实施例一提供的测斜仪的结构示意图。本实施例一提供的测斜仪包括探管10。所述探管10包括：探管保护壳1以及设置在所述探管保护壳1内的供电短节2、采集遥测存储短节3和感测短节4。其中，所述供电短节2、所述采集遥测存储短节3以及所述感测短节4沿所述探管保护壳1的长度方向顺次连接。所述供电短节2内设有供电器件；所述采集遥测存储短节3内设有用于数据采集、数据处理以及数据存储的功能组件；所述感测短节4内设有用于采集井下参数的感测器件。所述供电器件为所述功能组件和所述感测器件供电，所述功能组件与所述感测器件电连接。

采用本实用新型实施例提供的所述测斜仪，定向井工程师只需设定好初始延迟和间隔时间，然后将测斜仪下井，测斜仪就自动测量并将数据存储在探管的内的功能组件中。待探管提到地面后与计算机联机通讯，进行测量数据处理得到井斜、方位、工具面等参数，定向井工程师输入对应的井深后进一步计算可以得到井眼轨迹和狗腿度等数据及剖面图。其中，狗腿度：是描述井眼弯曲的情况，一般规定以每钻30米井眼的角度变化(度/30米)。

本实施例提供的技术方案中探管采用模块化设计，即通过将供电器件、功能组件以及感测器件分别设置在各自对应的短节内，使得探管按照功能被划分为多节模块，简化了探管的组成结构，从而降低了探管内部整体电路实现的复杂程度；当探管出现故障时，可依次排查各短节，再针对排查出的故障短节进行维护，提高了维护效率，且更加方便拆装。

进一步的，如图1所示，本实施例提供的测斜仪，还可包括：减震定位短节。其中，所述减震定位短节设置在所述探管保护壳一端的端部。所述减震定位短节内设有减震定位结构。通过设置所述减震定位结构，可以减少外部震动对探管内的各电子部件的影响。在具体实施时，所述减震定位结构可以是减震弹簧。该减震弹簧的一端与所述探管保护壳连接，另一端可固定在减震定位短节内。

进一步的，上述实施例中，所述供电短节包括第一短节壳。所述供电器件容置在所述第一短节壳内。所述第一短节壳的朝向所述采集遥测存储短节的一侧端面上设有电源接口。所述供电器件通过所述电源接口为所述功能组件供电。

进一步的，上述实施例中，所述采集遥测存储短节包括第二短节壳。所述功能组件容置在所述第二短节壳内。所述第二短节壳的朝向所述供电短节的一侧端面上设有用于连接所述电源接口的接入端。所述第二短节壳的朝向所述感测短节的一侧端面上设有电源输出接口以及数据交互接口。所述供电器件通过所述电源输出接口为所述感测器件供电；所述功能组件通过所述数据交互接口与所述感测器件通信连接。

进一步的，上述实施例中，所述感测短节包括第三短节壳。所述感测器件设置在所述第三短节壳内。所述第三短节壳的朝向所述采集遥测存储短节的一侧端面上设有用于连接所述电源输出接口的电源端以及用于连接所述数据交互接口的数据端。

再进一步，上述实施例中所述的探管还包括：固连结构。所述第一短节壳与所述第二短节壳通过所述固连结构固连在一起；所述第二短节壳与所述第三短节壳通过所述固连结构固连在一起。在具体实施时，所述固连结构可以是卡扣和卡槽结构。其中，卡扣可设置在第一短节壳上，卡槽可设置在第二短节壳上，或者，卡扣设置在第二短节壳上，卡槽设置在第一短节壳上。第二短节壳和第三短节壳同理，此处不再赘述。所述固定结构还可以是螺钉和螺母结构。所述第一短节壳、第二短节壳和第三短节壳上均设有连接孔，所述第一短节壳和第二短节壳可通过螺钉和螺母的结构固连；所述第二短节壳和第三短节壳也可通过螺钉和螺母的结构固连。当然，本实施例提供的所述固连结构还可采用其他形式的结构实现，只要能将两相邻短节壳固连在一起即可，本发明实施例对此不作具体限定。

进一步的，如图2所示，所述感测器件4包括：三个互为正交的重力加速度计41以及三个互为正交的磁通门传感器42。其中，磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器。加速度计是一种专门测量重力加速度的传感器。测斜仪中可采用磁液悬浮式加速度计。

基于重力加速度计和三个磁通门传感器完成数据测量，其计算公式如下：

       $\mathrm{INC}=\arctan \left(\frac{\sqrt{{\mathrm{gx}}^2+{\mathrm{gy}}^2}}{\mathrm{gz}}\right)\×\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(1\right)$

       $\mathrm{AZI}=-\arctan \left(\frac{(\mathrm{by}\×\mathrm{gx}-\mathrm{bx}\×\mathrm{gy})\sqrt{{\mathrm{gx}}^2+{\mathrm{gy}}^2+{\mathrm{gz}}^2}}{(-\mathrm{bx}\×\mathrm{gx}\×\mathrm{gz}-\mathrm{by}\×\mathrm{gy}\×\mathrm{gz}+\mathrm{bz}\×({\mathrm{gx}}^2+{\mathrm{gy}}^2))}\right)\×\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(2\right)$

       $\mathrm{GTF}=\arctan \left(\frac{\mathrm{gy}}{\mathrm{gx}}\right)\×\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(3\right)$

       $\mathrm{MTF}=\arctan \left(\frac{\mathrm{by}}{\mathrm{bx}}\right)\×\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(4\right)$

上述四个公式中，a_x，a_y，a_z分别为重力加速度计x轴、y轴和z轴测量输出值，b_x，b_y和b_z分别为磁通门传感器x轴、y轴和z轴测量输出值。通过上述(1)、(2)、(3)和(4)这四个公式即可求得井斜角(INC)、方位角(AZI)、重力工具面角(GTF)和磁性工具面角(MTF)。

进一步的，如图3所示，上述实施例提供的所述功能组件3包括：处理器31以及分别与所述处理器31连接的存储器32、温度传感器33、接口模块34以及数模转换器35。所述数模转换器35与所述感测器件4电连接。在具体实施时，所述处理器可采用AT89C4051单片机，用于接收上位机指令，并根据指令执行相应的操作。所述的存储器可采用电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，是一种在掉电后数据不丢失的存储芯片，用于存储下井时测井数据及温度数据，最多可存储3000组数据；所述的接口模块可选为RS232接口，测斜仪井下数据采集完成后地面连接上位机即可取出测井数据。所述的数模转换器可采用16位AD芯片将感测器件采集的数据转换为数字数据，并将该数字数据存储在存储器中。

进一步的，本实施例中所述的供电器件可以是电池。在具体实施时，供电器件可以由四节1.5V电池组成，可支持测斜仪连续工作10小时以上。

本实用新型实施例提供的测斜仪测量无磁干扰的裸眼井段，可有以下几种测量方法：

第一种钻铤上测法，起钻前将测斜仪投入裸眼井段无磁钻铤中，通过上提钻柱使测斜仪位于期望的测量深度进行测量，测量完成仪器可随钻柱起出或打捞上来。

第二种钻铤下测法，下钻前将测斜仪装入无磁钻铤中，下钻过程中使测斜仪停留在要求测量的深度并进行测量，当测斜仪测量完成最深的一点后，即可使用打捞矛将测斜仪回收上来；

第三种钢丝电缆测量法，只能应用于裸眼井中，无论上测法还是下测法，均使用钢丝电缆把测斜仪送到要求测量的深度，当测斜仪静止后即可记录下这些点的井斜、方位等参数。

测斜仪无论采用上面介绍的任何方法进行测量，其测量都是在各测量点进行的；各测量点的记录参数(井斜、方位等)，都被存储在芯片中。只有当测斜仪起出地面，与计算机连接才能从中读出数据。但因没有对应的深度，只能在测量过程中，当测斜仪静止在各测量点进行测量时，一方面记录那个点的深度(钻具长度)，另一方面同时记录测量时间(地面秒表记录的时间)。待地面取出数据后，根据测量时间，进行测量数据与测量深度的匹配。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法及交换机中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种测斜仪，其特征在于，包括探管；

所述探管包括：探管保护壳以及设置在所述探管保护壳内的供电短节、采集遥测存储短节和感测短节，其中，

所述供电短节、所述采集遥测存储短节以及所述感测短节沿所述探管保护壳的长度方向顺次连接；

所述供电短节内设有供电器件；

所述采集遥测存储短节内设有用于数据采集、数据处理以及数据存储的功能组件；

所述感测短节内设有用于采集井下参数的感测器件；

所述供电器件为所述功能组件和所述感测器件供电，所述功能组件与所述感测器件电连接。

2.根据权利要求1所述的测斜仪，其特征在于，还包括：减震定位短节，其中，

所述减震定位短节设置在所述探管保护壳一端的端部；

所述减震定位短节内设有减震定位结构。

3.根据权利要求2所述的测斜仪，其特征在于，所述减震定位结构为减震弹簧；所述减震弹簧的一端与所述探管保护壳连接，其另一端固定在所述减震定位短节内。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的测斜仪，其特征在于，

所述供电短节包括第一短节壳；

所述供电器件容置在所述第一短节壳内；

所述第一短节壳的朝向所述采集遥测存储短节的一侧端面上设有电源接口；

所述供电器件通过所述电源接口为所述功能组件供电。

5.根据权利要求4所述的测斜仪，其特征在于，

所述采集遥测存储短节包括第二短节壳；

所述功能组件容置在所述第二短节壳内；

所述第二短节壳的朝向所述供电短节的一侧端面上设有用于连接所述电源接口的接入端；

所述第二短节壳的朝向所述感测短节的一侧端面上设有电源输出接口以及数据交互接口；

所述供电器件通过所述电源输出接口为所述感测器件供电；

所述功能组件通过所述数据交互接口与所述感测器件通信连接。

6.根据权利要求5所述的测斜仪，其特征在于，

所述感测短节包括第三短节壳；

所述感测器件设置在所述第三短节壳内；

所述第三短节壳的朝向所述采集遥测存储短节的一侧端面上设有用于连接所述电源输出接口的电源端以及用于连接所述数据交互接口的数据端。

7.根据权利要求6所述的测斜仪，其特征在于，所述探管还包括：固连结构；

所述第一短节壳与所述第二短节壳通过所述固连结构固连在一起；

所述第二短节壳与所述第三短节壳通过所述固连结构固连在一起。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的测斜仪，其特征在于，所述感测器件包括：三个互为正交的重力加速度计以及三个互为正交的磁通门传感器。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的测斜仪，其特征在于，所述功能组件包括：处理器以及分别与所述处理器连接的存储器、温度传感器、接口模块以及数模转换器；

所述数模转换器与所述感测器件电连接。

10.根据权利要求1所述的测斜仪，其特征在于，所述供电器件为电池。