CN110318733A - 一种用于水平井测井的测井装置、集成探头及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于水平井测井的测井装置、集成探头及其控制方法，水平井测井装置包括传送部和集成探头，传送部与集成探头固接；集成探头包括探测部和贴合控制部，探测部与贴合控制部固接；贴合控制部包括本体、驱动装置、控制单元和重力感应单元；重力感应单元能够检测集成探头相对于重力的偏角，控制单元则会控制驱动装置来驱动集成探头转动从达到调节贴合角度的效果。本申请的水平井测井装置采用重力感应的手段检测集成探头相对重力方向的偏角，可使集成探头转动到预设状态，从而保证探测部内的探测传感器与井壁保持贴合。

Description

一种用于水平井测井的测井装置、集成探头及其控制方法

技术领域

本发明涉及水平测井技术领域，特别是指一种用于水平井测井的测井装置、集成探头及其控制方法。

背景技术

水平测井(horizontal well logging)也称为“水平井测井”、“水平孔测井”或“水平测孔”，在油田开发或隧道掘进等地下工程施工过程中，为充分了解地层岩石和构造特征，通常需要开展水平钻孔工作并配套进行水平井测井作业。水平井测井主要是靠钻具带动测井探头在井中实施测量，测井探头内置了多种传感器，不同类型探头其传感器有所不同，每种传感器均有特定的检测方向。测井作业过程中，由于测井设备及设备本身材料的限制，重力作用会使测井设备出现探头偏向底部的偏心现象，在长距离推送过程中可能致使测井探头在井内有不可控的偏转导致探头传感器与介质(孔壁)的贴合效果得不到保证，从而造成测试数据异常。

现有解决方案主要是采用扶正器使测井设备尽可能紧贴井壁以减小数据异常的产生，或者通过软件处理的方法使测试数据得到后期矫正，但都无法控制或保证探头传感器与介质(孔壁)贴合的角度，因而不能直接获得稳定正确的信号数据。

因此，需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种便于控制探测传感器和井壁贴合的用于水平井测井的测井装置、集成探头及其控制方法。

为达到上述目的，本申请实施例期望提供一种用于水平井测井的集成探头，包括探测部和贴合控制部；所述探测部配置有探测传感器，所述探测传感器具有第一安装位置；所述贴合控制部包括本体、驱动装置、控制单元和重力感应单元，所述本体与所述探测部固接，所述集成探头具有沿水平井延伸方向延伸的转动轴线，所述驱动装置能够驱动所述集成探头绕所述转动轴线转动；所述重力感应单元具有第二安装位置，所述第二安装位置与重力方向具有第一预设夹角，所述第一安装位置和所述第二安装位置相对静止；所述重力感应单元固定设置于所述贴合控制部内部，用于检测所述第二安装位置相对重力方向的偏角，在所述偏角与所述第一预设夹角相异的情况下，所述控制单元用于根据所述偏角与所述第一预设夹角之间的偏差角度控制所述驱动装置驱动所述集成探头转动直至所述偏角与所述第一预设夹角相同。

进一步地，所述第一预设夹角为-10°～10°，所述第一安装位置与重力方向具有第二预设夹角，所述第二预设夹角为-10°～10°。

进一步地，所述第一预设夹角为0；和/或，所述第二预设夹角为0。

进一步地，述重力感应单元为重力传感器或者陀螺仪。

进一步地，所述本体呈圆筒状，所述本体关于所述转动轴线旋转对称。

进一步地，所述本体与所述探测部的过渡连接处平滑过渡。

进一步地，所述驱动装置为电机，所述电机包括电机轴和动力部，所述动力部固定设置于所述本体内，所述电机轴从所述本体背离所述探测部一侧伸出。

本申请实施例的另一方面提供一种测井装置，包括传送部以及上述任一的集成探头，所述集成探头通过所述驱动装置与所述传送部可拆卸连接，所述传送部能够带动所述贴合控制部和所述探测部进给或回收，所述驱动装置能够带动所述探测部和贴合控制部相对所述传送部转动。

进一步地，所述驱动装置为电机，所述电机包括电机轴和动力部，所述动力部固定设置于所述本体内，所述驱动装置的电机轴从所述本体背离所述探测部一侧伸出，所述驱动装置通过所述电机轴与所述传送部连接，所述动力部能够相对所述电机轴转动从而带动所述贴合控制部和所述探测部同步转动。

本申请实施例的另一方面提供一种集成探头的控制方法，应用于上述任一的集成探头，包括：集成探头检测所述第一安装位置相对重力方向的偏角；在所述偏角与所述第一预设夹角相异的情况下，集成探头根据所述偏角与所述第一预设夹角之间的偏差角度控制所述驱动装置驱动所述集成探头转动直至所述偏角与所述第一预设夹角相同。

进一步地，所述第一预设夹角为0；和/或，所述第一安装位置与重力方向具有第二预设夹角，所述第二预设夹角为0。

本申请实施例提供了一种用于水平井测井的测井装置、集成探头及其控制方法，测井装置在进行水平井测井作业时，若测井装置或集成探头产生了不可控的偏转，集成探头的重力感应单元能够检测到第二安装位置相对重力方向的偏角并将偏角信息提供给控制单元，控制单元判断偏角信息与第一预设夹角是否相异，如果相异则控制驱动装置驱动本体转动一定角度，以使集成探头转动到偏角与第一预设角度相同的状态，从而保证探测部内的探测传感器与井壁保持贴合。

附图说明

图1为本申请实施例的测井装置的结构示意图；

图2为本申请实施例的集成探头位于水平井内的横截面的简化示意图；

图3为本申请实施例的集成探头位于水平井内的横截面的简化示意图；

图4为本申请实施例的集成探头的控制方法流程图。

附图标记说明

传送部1；贴合控制部2；本体201；驱动装置202；电机轴2021；动力部2022；数据线203；控制单元204；重力感应单元205；探测部3；探测传感器301

具体实施方式

下面将结合本申请附图，对本申请的具体实施方式作描述，显然，所描述的具体实施方式仅是一部分实施例，基于本申请的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均在本申请的保护范围内。

本申请实施例提供一种用于水平井测井的集成探头，请参阅图1，包括探测部3和贴合控制部2；探测部3配置有探测传感器301，探测传感器301具有第一安装位置；贴合控制部2包括本体201、驱动装置202、控制单元204和重力感应单元205，本体201与探测部3固接，集成探头具有沿水平井延伸方向延伸的转动轴线，驱动装置202能够驱动集成探头绕转动轴线转动；重力感应单元205具有第二安装位置，第二安装位置与重力方向具有第一预设夹角，第一安装位置和第二安装位置相对静止；重力感应单元205固定设置于贴合控制部2内部，用于检测第二安装位置相对重力方向的偏角，在偏角与第一预设夹角相异的情况下，控制单元204用于根据偏角与第一预设夹角之间的偏差角度控制驱动装置202驱动集成探头转动直至偏角与第一预设夹角相同。

本申请实施例的集成探头，由于预设标定了探测传感器301和重力感应单元205的相对安装位置，因此只需要检测重力感应单元205相对重力方向的角度即可获得探测传感器301相对重力方向的角度，通过驱动装置202驱动本体201，即可驱动本体201和探测部3同步转动。

具体地，集成探头伸入水平井内，在开始集成探头开始测井之前，调整集成探头相对水平井井壁的位置，当重力感应单元205检测出的偏角为第一预设夹角时，说明集成探头相对水平井井壁的位置处于目标位置，也就是说，上述的第一预设夹角对应的是集成探头位于水平井井壁的目标位置时对应的与重力方向的夹角，例如，当需要保持探测传感器301紧贴水平井的底壁时，可以将上述的第一预设夹角设置为零度。随后可以启动测井作业。由于重力作用和井壁的摩擦影响，集成探头在进给过程中可能会产生不可控的偏转导致探头传感器与井壁的贴合效果不佳，当集成探头产生偏转时，第二安装位置相对重力方向的夹角会发生变化，重力感应单元205能够检测到第二安装位置相对重力方向的偏角并将偏角信息提供给控制单元204，控制单元204判断偏角信息与第一预设夹角是否相异，如果相异则控制驱动装置202驱动本体201转动一定角度，以使集成探头转动到偏角与第一预设角度相同的状态，从而保证探测部3内的探测传感器301与井壁保持贴合。

具体地，本实施例定义集成探头相对第一预设夹角绕转动轴线顺时针转动的方向为正，逆时针转动的方向为负。例如，如图2所示，转动轴线简化为O点，垂直纸面向里的方向为进给方向，箭头为重力感应单元205的第一安装位置，轴a-a’为重力方向，以第一预设夹角为0为例，集成探头沿顺时针方向旋转α角度，则α值为正；如图3所示，若集成探头沿逆时针方向旋转β角度，则β值为负。

本申请实施例中，第一预设夹角为-10°～10°，第一安装位置与重力方向具有第二预设夹角，第二预设夹角为-10°～10°。由于实际作业过程中，探测部3的外表面与井壁底部的贴合具有一定的接触面积，因此将第一预设夹角和第二预设夹角限定在一定范围之内，同样能保证探测传感器301与井壁底贴合效果较好。进一步地，第一预设夹角为0和/或第二预设夹角为0，如此能够使重力感应单元205感应方向始终以重力方向为参照，使集成探头的控制目标为保持探测传感器301竖直向下。

本申请实施例中，重力感应单元205为重力传感器或者陀螺仪，也可以是其他可感知偏转角度的装置，能够实时检测第二安装位置相对重力方向的偏角。

本申请实施例中，请参见图1，本体201呈圆筒状，且本体201关于所述转动轴线旋转对称，如此能够保证本体201可以尽可能地不受井内环境的影响而正常转动。进一步地，本体201与探测部3的过渡连接处平滑过渡，降低了探头伸入或收回过程中受井内杂物卡死的可能性。

可以理解的是，本体201也可以与探测部3设计成一体结构。

本申请实施例中，请参见图1，驱动装置202为电机，电机包括电机轴2021和动力部2022，电机轴2021从本体201背离探测部3一侧伸出，驱动装置202能够驱动集成探头绕水平井延伸方向的转动轴线转动。驱动装置202的动力部2022与本体201安装于一体，电机轴2021背离探测部3一侧伸出以连接给集成探头提供进给或者回收动力的传送部；驱动装置202驱动集成探头转动的方式为驱动动力部2022绕电机轴2021转动从而带动本体201和探测部3同步转动。可以理解的是，驱动装置202也可以是其他能驱动本体201转动的装置或设备，此时电机轴2021则可称为传动轴。

本申请实施例中，控制单元204通过数据线203分别连接驱动装置202和重力感应单元205，控制单元204可以是PLC或CPU等控制器或芯片，并写入有相应的控制程序，以正常处理偏角信息并控制驱动装置202转动。

本申请实施例还提供一种水平井测井装置，请参阅图1，包括传送部和上述集成探头，集成探头通过驱动装置202与传送部可拆卸连接，传送部的伸长或缩回可以带动集成探头的进给或回收，驱动装置202能够带动集成探头相对传送部转动。

具体地，水平井测井作业时，传送部与集成探头连接而构成该测井装置，集成探头受传送部的伸长而伸入水平井内，受重力作用和井壁的摩擦影响，如果集成探头产生了不可控的偏转导致探头传感器与井壁的贴合效果不佳，此时驱动装置202控制集成探头转动调整以保障探头传感器与井壁的贴合效果。

测井作业结束后，传送部1从井内缩回，再将集成探头与传送部1拆离即可。

本申请实施例的集成探头为模块化设计，需要使用时，将集成探头的驱动装置202与传送部连接即可；使用结束后，拆卸驱动装置202与传送部的连接即可。因此，驱动装置202与传送部的连接处需要便于拆装操作。

在驱动装置202为电机的情况下，可以是动力部2022和电机轴2021的其中之一与传动部连接。具体地，当动力部2022与驱动装置202连接时，即动力部2022与驱动装置202紧固连接，电机轴2021与本体201紧固连接，电机轴2021与动力部2022之间相对转动，进而使得本体201带动探测部3同步相对动力部2022转动。本申请实施例中，动力部2022与本体201紧固连接，电机轴2021从本体201背离探测部3的一侧伸出，如此，在集成探头不需要使用的时候，动力部2022由本体201支撑，电机轴2021除了自身重力外，基本不承受其他作用力，因此，能够极大地改善电机的受力条件；再者，电机轴2021整体尺寸较小，能够便于电极轴与传送部的连接，对连接处的安装位置的空间要求较小。

本申请实施例还提供一种上述任一种的集成探头的控制方法，重力感应单元205检测集成探头的偏差角度，并通过控制单元204来控制驱动单元驱动集成探头转动相应的角度。

请参阅图4，为本申请实施例提供的集成探头的控制方法示意图，在一个具体场景中，集成探头在探测过程中本体201发生了偏转，需要调整本身姿态来控制探测方向以满足贴合的要求，具体的控制方法包括以下步骤：

步骤401：检测第一安装位置相对重力方向的偏角。

集成探头发生偏转，重力感应单元205将检测第二安装位置与重力方向当前的偏角，并将结果传送给控制单元204，可以理解的是，该偏角理论范围在-180°～180°，在其他实施例中，也可以定义集成探头绕转动轴线顺时针转动的方向为负，逆时针转动的方向为正。

步骤402：在所述偏角与所述第一预设夹角相异的情况下，根据所述偏角与所述第一预设夹角之间的偏差角度控制所述驱动装置202驱动所述集成探头转动直至所述偏角与所述第一预设夹角相同。

具体地，控制单元204通过内部程序判断偏角与第一预设夹角是否相异，如果相异，则计算出偏角与第一预设夹角的偏差角度的值，控制单元204将根据偏角与第一预设夹角之间的角度差来控制驱动装置202的电机的转动相同的角度，由于电机轴2021紧固安装在传送部，所以动力部2022将反向转动相应角度，从而带动集成探头回复到偏角与第一预设夹角相同的状态；例如，控制单元204接收到的偏角为-14°，程序内部第一预设夹角为0°，则偏差角度的值为-14°-0°＝-14°，控制单元204将控制驱动装置202带动集成探头沿顺时针方向转动14°，此时感应单元检测的偏角将为0°，回复到与第一预设夹角相同的状态；

如果控制单元204通过内部程序判断偏角与第一预设夹角相同，则不进行动作。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于水平井测井的集成探头，其特征在于，包括：

探测部(3)，所述探测部(3)配置有探测传感器(301)，所述探测传感器(301)具有第一安装位置；

贴合控制部(2)，所述贴合控制部(2)包括本体(201)、驱动装置(202)、控制单元(204)和重力感应单元(205)，所述本体(201)与所述探测部(3)固接，所述集成探头具有沿水平井延伸方向延伸的转动轴线，所述驱动装置(202)能够驱动所述集成探头绕所述转动轴线转动；

所述重力感应单元(205)具有第二安装位置，所述第二安装位置与重力方向具有第一预设夹角，所述第一安装位置和所述第二安装位置相对静止；

所述重力感应单元(205)固定设置于所述贴合控制部(2)内部，用于检测所述第二安装位置相对重力方向的偏角，在所述偏角与所述第一预设夹角相异的情况下，所述控制单元(204)用于根据所述偏角与所述第一预设夹角之间的偏差角度控制所述驱动装置(202)驱动所述集成探头转动直至所述偏角与所述第一预设夹角相同。

2.根据权利要求1所述的集成探头，其特征在于，所述第一预设夹角为-10°～10°，所述第一安装位置与重力方向具有第二预设夹角，所述第二预设夹角为-10°～10°。

3.根据权利要求2所述的集成探头，其特征在于，所述第一预设夹角为0；和/或，所述第二预设夹角为0。

4.根据权利要求1所述的集成探头，其特征在于，所述重力感应单元(205)为重力传感器或者陀螺仪。

5.根据权利要求1所述的集成探头，其特征在于，所述本体(201)呈圆筒状，所述本体(201)关于所述转动轴线旋转对称。

6.根据权利要求1所述的集成探头，其特征在于，所述本体(201)与所述探测部(3)的过渡连接处平滑过渡。

7.根据权利要求1所述的集成探头，其特征在于，所述驱动装置(202)为电机，所述电机包括电机轴(2021)和动力部(2022)，所述动力部(2022)固定设置于所述本体(201)内，所述电机轴(2021)从所述本体(201)背离所述探测部(3)一侧伸出。

8.一种用于水平井测井的测井装置，其特征在于，包括传送部(1)以及权利要求1-6任一项所述的集成探头，所述集成探头通过所述驱动装置(202)与所述传送部(1)可拆卸连接，所述传送部(1)能够带动所述贴合控制部(2)和所述探测部(3)进给或回收，所述驱动装置(202)能够带动所述探测部(3)和所述贴合控制部(2)相对所述传送部(1)转动。

9.根据权利要求8所述的测井装置，其特征在于，所述驱动装置(202)为电机，所述电机包括电机轴(2021)和动力部(2022)，所述动力部(2022)固定设置于所述本体(201)内，所述驱动装置(202)的电机轴(2021)从所述本体(201)背离所述探测部(3)一侧伸出，所述驱动装置(202)通过所述电机轴(2021)与所述传送部(1)连接，所述动力部(2022)能够相对所述电机轴(2021)转动从而带动所述贴合控制部(2)和所述探测部(3)同步转动。

10.一种集成探头的控制方法，应用于权利要求1所述的集成探头，其特征在于，包括如下步骤：

检测所述第一安装位置相对重力方向的偏角；

在所述偏角与所述第一预设夹角相异的情况下，根据所述偏角与所述第一预设夹角之间的偏差角度控制所述驱动装置驱动所述集成探头转动直至所述偏角与所述第一预设夹角相同。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设夹角为0；和/或，所述第一安装位置与重力方向具有第二预设夹角，所述第二预设夹角为0。