CN218816366U - 一种获取井斜的温补系数的装置 - Google Patents

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张艳梅
杨全进
董金龙
李玉凤
李静
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Abstract

本申请实施例公开了一种获取井斜的温补系数的装置，通过加工组件加工不同温度下变形量小于3％的探测器，降低温度变化对探测器的影响，固定调温组件能够固定探测器且能够调节探测器所处环境的温度，计算机根据温度、探测器测量的实际井斜以及实际井斜与预设井斜之间的误差，采用多项式曲线拟合，获取井斜的温补系数。在进行井斜计算时，将通过获取温补系数带入井斜计算公式，对不同温度条件下测得的井斜进行温度补偿校正，降低了温度对井斜测量数据的影响，提高了随钻测井系统对井斜测量的精度。

Description

一种获取井斜的温补系数的装置
技术领域
本申请涉及随钻测井技术领域，特别涉及一种获取井斜的温补系数的装置。
背景技术
在随钻测井系统中，探测器是由重力加速度计和电路连接后直接用于测量。
现场实际测量时，井中温度会有比较大的变化，在不同的温度下，探测器会有一定的温漂，这导致探测器测量的井斜不准确。
实用新型内容
本申请提出了一种获取井斜的温补系数的方法，以提高井斜测量的准确性。本申请还提出了一种获取井斜的温补系数的装置。
为了实现上述目的，本申请提供了一种获取井斜的温补系数的装置，包括：
加工组件，用于加工不同温度下变形量小于3％的探测器；
固定调温组件，能够固定所述探测器，所述探测器与铅垂线的夹角为预设井斜，且能够调节所述探测器所处环境的温度；
计算机，与所述探测器和所述固定调温组件通信连接，所述计算机能够根据所述温度、所述探测器测量的实际井斜和实际井斜相对于所述预设井斜的误差，采用多项式曲线拟合，获取井斜的温补系数。
优选地，在上述获取井斜的温补系数的装置中，所述加工组件包括：
垂直焊接模具，用于垂直焊接所述探测器的第一电路板和第二电路板，得到预组装探测器；
灌胶机，用于灌封所述预组装探测器，得到灌封探测器；
热老化设备，用于老化所述灌封探测器，得到不同温度下变形量小于3％的所述探测器。
优选地，在上述获取井斜的温补系数的装置中，所述垂直焊接模具包括固定块以及设置在所述固定块上的第一固定部和第二固定部，所述第一固定部和所述第二固定部之间的垂直度小于0.1°，所述第一固定部用于固定所述第一电路板，所述第二固定部用于固定所述第二电路板。
优选地，在上述获取井斜的温补系数的装置中，所述垂直焊接模具包括两个所述固定块，两个所述固定块能够相对布置在所述第一电路板和所述第二电路板的两侧。
优选地，在上述获取井斜的温补系数的装置中，所述固定调温组件包括高温箱和固定架，所述高温箱能够调节所述探测器所处环境的温度，所述固定架用于固定所述探测器。
优选地，在上述获取井斜的温补系数的装置中，所述固定架包括：
底座，能够与所述高温箱连接；
架体，安装在所述底座上，所述架体的第一边与所述底座之间的夹角为所述预设井斜，所述第一边用于固定所述探测器。
优选地，在上述获取井斜的温补系数的装置中，所述架体为三角形架体。
本申请实施例提供的一种获取井斜的温补系数的装置，通过加工组件加工不同温度下变形量小于3％的探测器，降低温度变化对探测器的影响，固定调温组件能够固定探测器且能够调节探测器所处环境的温度，计算机根据温度、探测器测量的实际井斜以及实际井斜与预设井斜之间的误差，采用多项式曲线拟合，获取井斜的温补系数。在进行井斜计算时，将通过获取温补系数带入井斜计算公式，对不同温度条件下测得的井斜进行温度补偿校正，降低了温度对井斜测量数据的影响，提高了随钻测井系统对井斜测量的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，而且还可以根据提供的附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
图1是本申请的垂直焊接模具的结构示意图；
图2是本申请的垂直焊接模具与电路板配合的结构示意图；
图3是本申请的固定调温组件的结构示意图；
图4是本申请的固定架的结构示意图；
图5是本申请的固定架的主视图；
图6是本申请的经多项式曲线拟合得到曲线图；
图7是本申请的老化灌封探测器的温度变化曲线。
其中：
1、垂直焊接模具，11、固定块，12、第一固定部，13、第二固定部；2、第一电路板；3、第二电路板；4、固定调温组件，41、高温箱，42、固定架，421、底座，422、架体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请相关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应当理解，本申请中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
请参阅图1-图7。
本申请还公开了一种获取井斜的温补系数的装置，包括加工组件、固定调温组件4和计算机。
其中，加工组件用于加工不同温度下变形量小于3％的探测器，即探测器受温度变化的变形量小，降低环境温度对探测器的测量数据的影响，提高探测器测量的数据的稳定性和精度，较真实的反应实际测量结果；
固定调温组件4，能够固定探测器，探测器与铅垂线的夹角为预设井斜，且能够调节探测器所处环境的温度，虽然本申请中探测器受温度变化的变形量小，但是不可避免的也会发生变形，随着探测器所处环境的温度发生变化，探测器测量的实际井斜也会发生变化，造成探测器测量的实际井斜相对于预设井斜存在误差；
计算机与探测器和固定调温组件4通信连接，计算机能够根据温度、探测器测量的实际井斜和实际井斜相对于预设井斜的误差，采用多项式曲线拟合，获取井斜的温补系数。
此处需要说明的是，本申请不涉及对计算机程序的改进，且利用计算机进行多项式曲线拟合为常规技术，采用多项式曲线拟合仅是对计算器功能的限定，不涉及对计算方法的改进。
本申请中多项式曲线拟合的公式为
y＝a3x3+a2x2+a1x+a0
，其中，y为误差，x为温度，a3、a2、a1和a0为温补系数。以表一为例进行说明。
表三收集数据列表
时间 井斜 工具面 重力和 温度 误差
8:12:00 45.9 0 0.9964 24 0
9:50:00 46.1 359 0.9911 58 0.2
11:05:00 46.2 359 0.9865 80 0.3
13:28:00 46.7 359 0.9831 100 0.8
14:17:00 47.2 359 0.9753 120 1.3
15:31:00 47.5 359 0.9782 128 1.6
16:47:00 46.5 358 0.9805 98 0.6
17:26:00 46.1 359 0.9828 83 0.2
17:42:00 46 359 0.9883 61 0.1
根据表一的井斜和误差经多项式曲线拟合得到图6，算出多项式曲线拟合公式y＝0.000001499x3-0.000133005x2+0.005705153x-0.069162302，获取温补系数a1＝0.000001499，a2＝-0.000133005，a3＝0.005705153，a0＝0.069162302。
探测器测量的数据包括井斜、工具面和重力和。
拟合后的温度补偿系数通过软件程序写入芯片，再进行高温测试，分析数据的准确度。此处用于检测探测器是否合格，如果分析数据获取的准确度超出误差允许的范围，则认为探测器不合格，不能上井使用，或者需要拆除灌封胶后重新制作探测器。
本申请公开的获取井斜的温补系数的装置，通过加工组件加工不同温度下变形量小于3％的探测器，降低温度变化对探测器的影响，固定调温组件4能够固定探测器且能够调节探测器所处环境的温度，计算机根据温度、探测器测量的实际井斜以及实际井斜与预设井斜之间的误差，采用多项式曲线拟合，获取井斜的温补系数。在进行井斜计算时，将通过获取温补系数带入井斜计算公式，对不同温度条件下测得的井斜进行温度补偿校正，降低了温度对井斜测量数据的影响，提高了随钻测井系统对井斜测量的精度。
在本申请的一些实施例中，加工组件包括垂直焊接模具1、灌胶机和热老化设备。
垂直焊接模具1用于垂直焊接探测器的第一电路板2和第二电路板3，得到预组装探测器。
通过垂直焊接模具1降低第一电路板2和第二电路板3垂直焊接的难度，减小第一重力加速度计、第二重力加速度计和第三重力加速度计之间的正交误差。
第一电路板2上设置有第一芯片，第一芯片上设置有重力加速度计，此处的重力加速度计命名为第一重力加速度计，第一重力加速度计位于Z轴；第二电路板3上设置有第二芯片，第二芯片上设置有两个重力加速度计，此处的两个重力加速度计分别命名为第二重力加速度计和第三重力加速度计，第二重力加速度计和第三重力加速度计分别位于X轴和Y轴，X轴和Y轴相互垂直，第一电路板2和第二电路板3垂直连接后，第一芯片与第二芯片垂直，第一重力加速度计与第二重力加速度计和第三重力加速度计垂直正交，其中，X轴、Y轴和Z的确定依据如下：Z轴为井眼中心线方向,X轴垂直于仪器参考面,Y轴与X、Z轴满足右手定则。
灌胶机用于对预组装探测器进行灌封，得到灌封探测器，灌封使用的灌封胶为耐高温灌封胶，耐高温灌封胶的膨胀系数小，减小灌封探测器在不同温度下的变形，降低温度对探测器的影响，在一定程度上提高探测器的测量精度。
热老化设备用于老化灌封探测器，获得品质更加稳定的探测器，品质稳定的探测器在不同温度下的变形程度更小，测得的数据更加稳定，减小多项式曲线拟合的迭代次数，加快收敛速度。
热老化设备对灌封探测器进行重复老化。此处对重复老化进行解释，老化的步骤包括第一次老化和第二老化，老化的步骤需要进行重复，重复次数优选为两次。
第一次老化的温度为70-90℃，持续时长为1.5-2.5h；第二次老化的温度为110-130℃，持续时长为1.5-2.5h。表二SN025F老化之前的数据
时间 序号 温度 井斜 工具面 重力和
8:08:56 1 18.4 45.8 109 0.995
8:54:04 2 60 46.6 110 0.993
10:09:00 3 70.2 46.9 110 0.99
12:33:04 4 80.2 47.1 110 1.013
15:57:12 5 90.2 47.3 110 0.96
16:57:24 6 92.2 48.3 110 0.981
17:16:28 7 93.2 48.9 108 0.959
17:41:16 8 80.4 47.4 110 0.996
17:54:04 9 70 46.6 108 0.999
18:10:30 10 60 46.5 110 0.9935
18:33:04 11 50.2 46.3 109 0.995
20:14:36 12 30 46 109 0.9953
23:23:08 13 21.8 46 108 0.995
表三SN025F两次老化之后的数据
时间 序号 温度 井斜 工具面 重力和
8:01:16 1 18.1 45.8 109 0.996
8:34:16 2 60 46.1 110 0.995
9:49:24 3 80.1 46.3 110 0.993
11:03:12 4 90 46.5 110 0.996
13:59:30 5 100.2 46.8 110 0.96
14:50:04 6 122.2 47.3 108 0.961
16:10:16 7 100.2 46.9 108 0.962
17:31:24 8 90.4 46.8 110 0.991
17:59:52 9 80 46.3 110 0.993
18:19:08 10 60 46.2 110 0.9935
18:30:56 11 50.2 46.2 110 0.995
20:16:24 12 30 46 109 0.9953
23:20:12 13 21.8 45.8 110 0.995
从上述表格可以看出，经过重复老化后的井斜的数据差变小。
垂直焊接模具1包括固定块11，固定块11上设置有第一固定部12和第二固定部13，第一固定部12和第二固定部13之间的垂直度小于0.1°，且第一固定部12用于固定第一电路板2，第二固定部13用于固定第二电路板3。
首先将第一电路板2和第二电路板3分别固定在第一固定部12和第二固定部13上，固定完成后，第一电路板2和第二电路板3垂直，然后对第一电路板2和第二电路板3焊接连接。
如图1所示，第一电路板2处于垂直状态，第二电路板3处于水平状态，第一电路板2沿水平方向的第一侧与第一固定部12连接，第二电路板3沿水平方向的第一侧与第二固定部13连接，此处需要说明的是，第一电路板2的第一侧和第二电路板3的第一侧均位于水平方向的同侧。
如图2所示，第一固定部12为第一凹槽，第二固定部13为第二凹槽，第一凹槽固定第一电路板2，第二凹槽固定第二电路板3，第一凹槽的下端与第二凹槽连通。
在本申请的另一些实施例中，第一固定部12和第二固定部13为凸台结构，每个凸台结构包括相对布置且凸出于固定块11的侧壁的凸出部，两个凸出部之间固定电路板。
第一固定部12和第二固定部13不限于上述结构，还可以为其他能够实现对第一电路板2和第二电路板3进行垂直固定的结构，在此不做具体限定。
为了提高垂直焊接模具1对第一电路板2和第二电路板3固定的稳定性和可靠性，本申请公开的垂直焊接模具1包括两个固定块11，每个固定块11上均设置有第一固定部12和第二固定部13。
如图1所示，两个固定块11相对布置在第一电路板2和第二电路板3沿水平方向的两侧，用于对第一电路板2和第二电路板3的两侧同时进行支撑。固定块11对第一电路板2和第二电路板3的支撑位置为第一电路板2和第二电路板3的连接位置。
本申请中固定调温组件4包括高温箱41和固定架42，高温箱41能够调节探测器所处环境的温度，固定架42用于固定探测器。
具体的，固定架42包括底座421和架体422。
其中，底座421能够与高温箱41连接，架体422安装在底座421上，架体422的第一边与底座421之间的夹角为预设井斜，第一边用于固定探测器。
如图3所示，底座421上设置有安装孔，底座421通过与安装孔配合的螺栓与高温箱41的箱底连接。
底座421与架体422焊接连接，或者，底座421与架体422一体成型。
优选地，探测器与架体422的第一边通过螺栓连接。在本申请的一些实施例中，架体422为三角形架体。优选地，架体422为一体成型的架体422。
预设井斜为30-60°。预设井斜的选择标准为探测器的第一重力加速度计、第二重力加速度计和第三重力加速度计的数据均可避开非敏感区或死区，以提高获得的温补系数的可靠性。
优选地，预设井斜为45°，此时井斜数值最敏感，最能反映第一重力加速度计、第二重力加速度计和第三重力加速度计的工作状态，能够提高温度系数的获取精度。
此时，架体422为等腰直角三角形架体，等腰直角三角形架体的斜边与底座421之间的夹角为45°。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种获取井斜的温补系数的装置，其特征在于，包括：
加工组件，用于加工不同温度下变形量小于3％的探测器；
固定调温组件(4)，能够固定所述探测器，所述探测器与铅垂线的夹角为预设井斜，且能够调节所述探测器所处环境的温度；
计算机，与所述探测器和所述固定调温组件(4)通信连接，所述计算机能够根据所述温度、所述探测器测量的实际井斜和实际井斜相对于所述预设井斜的误差，采用多项式曲线拟合，获取井斜的温补系数。
2.根据权利要求1所述的获取井斜的温补系数的装置，其特征在于，所述加工组件包括：
垂直焊接模具(1)，用于垂直焊接所述探测器的第一电路板(2)和第二电路板(3)，得到预组装探测器；
灌胶机，用于灌封所述预组装探测器，得到灌封探测器；
热老化设备，用于老化所述灌封探测器，得到不同温度下变形量小于3％的所述探测器。
3.根据权利要求2所述的获取井斜的温补系数的装置，其特征在于，所述垂直焊接模具(1)包括固定块(11)以及设置在所述固定块(11)上的第一固定部(12)和第二固定部(13)，所述第一固定部(12)和所述第二固定部(13)之间的垂直度小于0.1°，所述第一固定部(12)用于固定所述第一电路板(2)，所述第二固定部(13)用于固定所述第二电路板(3)。
4.根据权利要求3所述的获取井斜的温补系数的装置，其特征在于，所述垂直焊接模具(1)包括两个所述固定块(11)，两个所述固定块(11)能够相对布置在所述第一电路板(2)和所述第二电路板(3)的两侧。
5.根据权利要求1所述的获取井斜的温补系数的装置，其特征在于，所述固定调温组件(4)包括高温箱(41)和固定架(42)，所述高温箱(41)能够调节所述探测器所处环境的温度，所述固定架(42)用于固定所述探测器。
6.根据权利要求5所述的获取井斜的温补系数的装置，其特征在于，所述固定架(42)包括：
底座(421)，能够与所述高温箱(41)连接；
架体(422)，安装在所述底座(421)上，所述架体(422)的第一边与所述底座(421)之间的夹角为所述预设井斜，所述第一边用于固定所述探测器。
7.根据权利要求6所述的获取井斜的温补系数的装置，其特征在于，所述架体(422)为三角形架体。
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