CN206707696U - 可用于水平井测井的光纤陀螺方位测井仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，包括电源模块、数据处理模块和探头单元；探头单元包括光电编码器、步进电机、加速度计和光纤陀螺传感器；光电编码器与步进电机同轴安装；步进电机用于调整探头单元的角度；数据处理模块包括步进电机及编码器控制模块、信号采集及解算模块和数据转换及传输模块；步进电机及编码器控制模块分别与光电编码器和步进电机相连，用于接收光电编码器传输的旋转角度数据，并控制步进电机的工作；信号采集及解算模块将从加速度计、光纤陀螺传感器采集到的数据传输至数据转换及传输模块后传输至地面控制装置。该可用于水平井测井的光纤陀螺方位测井仪将仪器的寻北时间仅为160s，提高工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及方位勘测技术领域，特别是涉及一种可用于水平井测井的光纤陀螺方位测井仪。
背景技术
随着石油的不断开采，可开采石油的储量逐渐下降，利用方位仪器对老井 (套管井)的井眼轨迹进行测量，以确定重新对其勘探开采的方案(如侧钻、平行井、分支井等)变得尤为重要；在油井套管探伤及定向射孔时，须确定仪器方位值常规的磁方位仪器无法实现上述的功能要求，导致了部分需要井斜方位数据辅助的测井仪器无法在套管井内应用。同时，随着水平井技术的发展，水平井的井深有的已有数千米，现有的陀螺测井仪无法完成水平井方位测量功能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种可用于水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，其将光纤陀螺传感器应用于测井领域，配备步进电机精确定位，将仪器寻北时间缩短为160秒，大大提高了工作效率。
为此，本实用新型的技术方案如下：
一种水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，包括电源模块、数据处理模块和探头单元；所述电源模块为该水平井测井的光纤陀螺方位测井仪供电；
所述探头单元包括光电编码器、步进电机、加速度计和光纤陀螺传感器；所述步进电机用于调整所述探头单元整体的旋转角度；所述光电编码器与所述步进电机同轴安装，用于检测所述步进电机的旋转角度；
所述数据处理模块包括步进电机及编码器控制模块、信号采集及解算模块和数据转换及传输模块；所述步进电机及编码器控制模块分别与所述光电编码器和步进电机相连，用于接收所述光电编码器传输的步进电机旋转角度数据，并控制所述步进电机的工作；
所述信号采集及解算模块分别与所述加速度计、光纤陀螺传感器、数据转换及传输模块和步进电机及编码器控制模块相连，所述加速度计、光纤陀螺传感器将其采集的数据传输给所述信号采集及解算模块；所述信号采集及解算模块将采集到的数据转化成仪器状态信息，传输给所述数据转换及传输模块；所述数据转换及传输模块将采集到的仪器状态信息传输至地面控制装置；同时，所述数据转换及传输模块还将地面控制装置的工作指令传输给所述信号采集及解算模块，控制其工作；所述信号采集及解算模块向所述步进电机及编码器控制模块发送指令，控制其工作。
进一步，所述步进电机及编码器控制模块将从所述光电编码器采集来的数据传输给所述信号采集及解算模块，再经数据转换及传输模块传输至地面控制装置。
进一步，所述电源模块包括依次连接的变压器、整流器、滤波模块和DC-DC 模块。优选所述变压器、DC-DC模块为耐高压设备。
进一步，所述探头单元和数据处理模块安装在保温瓶内。
本实用新型的有益效果：
1)可进行全井斜全方位寻北，特别的能用于水平井(90°井斜)内寻北并且寻北时间短(160秒)；
2)选用光纤陀螺传感器解决了常规的磁方位仪器无法在套管井中应用的问题，使需要井斜方位数据辅助的交叉偶极子声波测井仪也可以在套管井中使用；
3)供电部分采用耐高温的变压器、DC-DC模块等，使得仪器耐温达190℃，耐压达140Mpa，适应恶劣环境作业。
附图说明
图1为本实用新型提供的水平井测井的光纤陀螺方位测井仪的结构示意图；
图2为本实用新型提供的水平井测井的光纤陀螺方位测井仪安装在水平井的工作状态图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细描述。
如图1所示，一种水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，包括电源模块3、数据处理模块2和探头单元1；电源模块3为该水平井测井的光纤陀螺方位测井仪供电；
探头单元1包括光电编码器11、步进电机12、加速度计13和光纤陀螺传感器14；步进电机12用于调整探头单元1整体的旋转角度；光电编码器11与步进电机12同轴安装，用于检测步进电机12的旋转角度；
数据处理模块2包括步进电机及编码器控制模块21、信号采集及解算模块22和数据转换及传输模块23；步进电机及编码器控制模块21分别与光电编码器11和步进电机12相连，用于接收光电编码器11传输的步进电机12旋转角度数据，并控制步进电机12的工作；
信号采集及解算模块22分别与加速度计13、光纤陀螺传感器14、数据转换及传输模块23和步进电机及编码器控制模块21相连，加速度计13、光纤陀螺传感器14将其采集的数据传输给信号采集及解算模块22；信号采集及解算模块22将采集到的数据转化成仪器状态信息，传输给数据转换及传输模块23；数据转换及传输模块23将采集到的仪器状态信息传输至地面控制装置40；同时，数据转换及传输模块23还将地面控制装置40的工作指令传输给信号采集及解算模块22，控制其工作；信号采集及解算模块22向步进电机及编码器控制模块 21发送指令，控制其工作。为了满足仪器的耐高温性能，探头单元1和数据处理模块2安装在保温瓶内。
电源模块3包括依次连接的变压器31、整流器32、滤波模块33和DC-DC 模块34。优选所述变压器、DC-DC模块为耐高压设备。
具体而言，加速度计13采集加速度数据，传输至信号采集及解算模块22 后，转换成相对方位、井斜数据；光纤陀螺传感器14采集角速率(包括地球自转产生的角速率和仪器转动的角速率)，传输至信号采集及解算模块22，信号采集及解算模块22，将采集自加速度计13和光纤陀螺传感器14的数据综合计算，得到井斜方位数据，然后将数据经数据转换及传输电路23传输至地面控制装置 40。
进一步，步进电机及编码器控制模块21将从光电编码器11采集来的数据传输给信号采集及解算模块22，再经数据转换及传输模块23传输至地面控制装置40。
工作时：电源模块3从数据传输短节60获取180Vac电源，通过变压器31 降压为48V，通过整流器32转换为直流电源，再经滤波模块33输送给DC-DC 模块。DC-DC模块34分别将滤波后的直流电转换为+12Vdc、+5Vdc、±12Vdc 及±5Vdc，+12Vdc供电给步进电机12；+5V供电给光电编码器11、信号采集及解算模块22和数据转换及传输模块23；±12Vdc供电给加速度计13；±5Vdc供电给光纤陀螺传感器14。
寻北过程：步进电机及编码器控制模块21采集光电编码器11传输的步进电机12的状态信号，然后依据需要调整步进电机12的工作状态，使步进电机 12带动仪器的探头单元1精确转位；信号采集及解算模块22采集加速度计13 及光纤陀螺传感器14的信号，并进行解算，将这些信息转换为仪器状态信息(井斜、方位、工具面)，传输给数据转换及传输模块23；数据转换及传输模块23 将仪器状态信息转换为6个矢量，并连同温度信息送至数据传输短节60。
如图2所示，地面控制装置40向仪器串发送寻北命令，寻北命令经数据传输短节转换后发送给该水平井测井的光纤陀螺方位测井仪80，收到寻北命令后，开始寻北；该光纤陀螺方位测井仪80、自然伽马能谱测井仪70等仪器的信息经数据传输短节60转换后，通过测井电缆90上传到地面控制装置40；地面系统软件将这些信息进行数据计算、处理，可得到仪器状态信息(井斜、井斜方位、方位、重力工具面等)。
如图2所示，该仪器在水平井作业时，仪器串可由马笼头50，旋转短节51，数据传输短节60，自然伽马能谱测井仪70，扶正器61，光纤陀螺方位测井仪 80组成。仪器串由爬行器71将仪器串拖至目标井段后，地面控制装置40向仪器串发送寻北命令使光纤陀螺测井仪80进行寻北，寻北完成后，可得到井斜、方位(即仪器方向与地理北向的夹角)、重力工具面角(刻线与高边之间的夹角)。寻北完成后采用上测方式进行测井。
本实用新型的特点为可在全井斜、全方位(包括水平井)进行寻北，应用范围广；寻北时间短(160秒)；可用于套管井中连续测量(也可点测)；用于定向射孔、测量套变方位、地应力方位及侧向开窗打定向斜井快速定向等；测井仪器电路结构简单，耐温达190℃，耐压达140MPa，适应恶劣环境作业。
Claims (5)
1.一种水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，包括电源模块(3)、数据处理模块(2)和探头单元(1)；所述电源模块(3)为该水平井测井的光纤陀螺方位测井仪供电；其特征在于：
所述探头单元(1)包括光电编码器(11)、步进电机(12)、加速度计(13)和光纤陀螺传感器(14)；所述步进电机(12)用于调整所述探头单元(1)整体的旋转角度；所述光电编码器(11)与所述步进电机(12)同轴安装，用于检测所述步进电机(12)的旋转角度；
所述数据处理模块(2)包括步进电机及编码器控制模块(21)、信号采集及解算模块(22)和数据转换及传输模块(23)；所述步进电机及编码器控制模块(21)分别与所述光电编码器(11)和步进电机(12)相连，用于接收所述光电编码器(11)传输的步进电机(12)旋转角度数据，并控制所述步进电机(12)的工作；
所述信号采集及解算模块(22)分别与所述加速度计(13)、光纤陀螺传感器(14)、数据转换及传输模块(23)和步进电机及编码器控制模块(21)相连，所述加速度计(13)、光纤陀螺传感器(14)将其采集的数据传输给所述信号采集及解算模块(22)；所述信号采集及解算模块(22)将采集到的数据转化成仪器状态信息，传输给所述数据转换及传输模块(23)；所述数据转换及传输模块(23)将采集到的仪器状态信息传输至地面控制装置(40)；同时，所述数据转换及传输模块(23)还将地面控制装置(40)的工作指令传输给所述信号采集及解算模块(22)，控制其工作；所述信号采集及解算模块(22)向所述步进电机及编码器控制模块(21)发送指令，控制其工作。
2.如权利要求1所述水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，其特征在于：所述步进电机及编码器控制模块(21)将从所述光电编码器(11)采集来的数据传输给所述信号采集及解算模块(22)，再经数据转换及传输模块(23)传输至地面控制装置(40)。
3.如权利要求1所述水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，其特征在于：所述电源模块(3)包括依次连接的变压器(31)、整流器(32)、滤波模块(33)和DC-DC模块(34)。
4.如权利要求3所述水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，其特征在于：所述变压器(31)、DC-DC模块(34)为耐高压设备。
5.如权利要求1所述水平井测井的光纤陀螺方位测井仪，其特征在于：所述探头单元(1)和数据处理模块(2)安装在保温瓶内。
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