CN114483001B - 一种井下姿态测量设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种井下姿态测量设备，所述的主骨架一端与第一连接器的一端连接，另一端与转换头的一端连接，转换头与第二连接器一端连接，第二连接器另一端与探头的插针插接，且探头与转换头连接，主骨架从上至下依次设有凹槽；电路部分安装在主骨架的凹槽内；电源模块与通讯控制模块连接，通讯控制模块与集成模块、探头及数据处理模块连接，数据处理模块与温度传感器、振动测量模块及磁力传感器连接。本发明采用MEMS设计理念，体积小，功耗低，结构精简，操作方便；延长设备在井下的工作时间，降低成本，提高钻井效率；实时向地面***反馈当前井斜、方位等姿态信息。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井工程领域，尤其是涉及一种井下姿态测量设备。
背景技术
在当前的无线随钻技术领域，广泛应用的无线随钻测量设备主要分为以下两种：一种是将传感器件及信号采集处理模块嵌于无磁内壁中钻铤式的测斜设备，一种是置于钻具内环空可打捞式的随钻测斜设备。随着老旧井眼的二次开发，钻井深度也不断增加，由于旧井眼现有套管的限制，开发所用的钻具直径受到很大限制，设计井眼的加深使得钻铤式设备将所承受更高的压强。近年来，油区浅层区域性开采已接近尾声，新开发的区块油气的储层较深，特别是在井眼尺寸为较小的井段，钻铤式设备几乎无法完成随钻测量任务，常规的可打捞式的随钻测量工具也承受冲刷、承压等复杂井况的巨大考验。
发明内容
本发明的目的在于为解决现有技术中存在的不足，而提供一种井下姿态测量设备。
本发明新的技术方案是：
一种井下姿态测量设备，包括机械本体及电路部分，所述的机械本体包括主骨架、第一连接器、第二连接器及转换头，所述的电路部分包括电源模块、通讯控制模块、数据处理模块及传感测量模块，所述的传感测量模块包括探头、振动测量模块、集成模块、磁力传感器及温度传感器，所述的主骨架一端与第一连接器的一端连接，且第一连接器的另一端与电池螺纹连接，所述的主骨架另一端通过径向螺钉及轴向螺钉A与转换头的一端连接，所述的转换头的另一端设有U型槽，所述的U型槽内的轴向螺钉B与第二连接器一端连接，第二连接器另一端与探头的插针插接，且探头通过轴向螺钉C与转换头连接，所述的主骨架外壁设有密封槽A、密封槽B及密封槽C，且密封槽内安装有密封圈，所述的主骨架从上至下依次设有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽及第六凹槽；电路部分安装在所述的主骨架的凹槽内，所述的第一凹槽内安装有电源模块，第二凹槽内安装有通讯控制模块，第三凹槽内安装有集成模块，第四凹槽内安装有振动测量模块及数据处理模块，第五凹槽内安装有磁力传感器A，第六凹槽内安装有磁力传感器B，且第六凹槽设在主骨架底部；所述的电源模块通过线路与通讯控制模块连接，所述的通讯控制模块通过线路与集成模块、探头及数据处理模块连接，所述的数据处理模块通过线路与温度传感器、振动测量模块及磁力传感器连接。
所述的通讯控制模块包括通讯单元、控制单元、数据存储单元及数据接收单元，所述的通讯单元与上位机通讯、下载数据及工作模式的设置；所述的控制单元控制数据采集频率、开关泵信号及参数采集；所述的数据存储单元存储标定参数、采集处理的数据；所述的数据接收单元接收数据处理模块的参数数据及集成模块的计算结果。
所述的数据处理模块对传感测量模块采集的信号进行滤波、增益放大或分压处理。
所述的电源模块将电池电压经过DC-DC转换为电路所需电压。
所述的集成模块与磁力传感器同轴正交。
所述的井下姿态测量设备安装在抗压外筒内，主骨架密封槽内的密封圈将所述的井下姿态测量设备扶正于抗压外筒内。
所述的探头为伽马探头。
所述的磁力传感器B为2个。
所述的转换头一端为T型。
本发明产生的有益效果为：本发明采用MEMS设计理念，体积小，功耗低，结构精简，操作方便；延长设备在井下的工作时间，降低成本，提高钻井效率；实时向地面***反馈当前井斜、方位等姿态信息。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为转换头U型槽端的结构示意图。
图3为转换头T型端的结构示意图。
其中：1、第一连接器，2、主骨架，201、密封槽A，202、密封槽B，203、密封槽C，204、第一凹槽，205、第二凹槽，206、第三凹槽，207、第四凹槽，208、第五凹槽，3、转换头，4、第二连接器，5、探头，6、轴向螺钉A，7、径向螺钉，8、轴向螺钉B，9、轴向螺钉C。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地说明。
一种井下姿态测量设备，包括机械本体及电路部分，所述的机械本体包括主骨架2、第一连接器1、第二连接器4及转换头3，所述的电路部分包括电源模块、通讯控制模块、数据处理模块及传感测量模块，所述的传感测量模块包括探头5、振动测量模块、集成模块、磁力传感器及温度传感器，所述的主骨架2一端与第一连接器1的一端连接，且第一连接器1的另一端与电池螺纹连接，所述的主骨架2另一端通过径向螺钉7及轴向螺钉A6与转换头3的一端连接，所述的转换头3的另一端设有U型槽，所述的U型槽内的轴向螺钉B8与第二连接器4一端连接，第二连接器4另一端与探头5的插针插接，且探头5通过轴向螺钉C9与转换头3连接，所述的主骨架2外壁设有密封槽A201、密封槽B202及密封槽C203，且密封槽内安装有密封圈，所述的主骨架2从上至下依次设有第一凹槽204、第二凹槽205、第三凹槽206、第四凹槽207、第五凹槽208及第六凹槽；电路部分安装在所述的主骨架2的凹槽内，所述的第一凹槽204内安装有电源模块，第二凹槽205内安装有通讯控制模块，第三凹槽206内安装有集成模块，第四凹槽207内安装有振动测量模块及数据处理模块，第五凹槽208内安装有磁力传感器A，第六凹槽内安装有磁力传感器B，且第六凹槽设在主骨架2底部；所述的电源模块通过线路与通讯控制模块连接，所述的通讯控制模块通过线路与集成模块、探头5及数据处理模块连接，所述的数据处理模块通过线路与温度传感器、振动测量模块及磁力传感器连接。
所述的通讯控制模块包括通讯单元、控制单元、数据存储单元及数据接收单元，所述的通讯单元与上位机通讯、下载数据及工作模式的设置；所述的控制单元控制数据采集频率、开关泵信号及参数采集；所述的数据存储单元存储标定参数、采集处理的数据；所述的数据接收单元接收数据处理模块的参数数据及集成模块的计算结果。
所述的数据处理模块对传感测量模块采集的信号进行滤波、增益放大或分压处理。
所述的电源模块将电池电压经过DC-DC转换为电路所需电压。
所述的集成模块与磁力传感器同轴正交。
所述的井下姿态测量设备安装在抗压外筒内，主骨架2密封槽内的密封圈将所述的井下姿态测量设备扶正于抗压外筒内。
所述的探头5为伽马探头。
所述的磁力传感器B为2个。
所述的转换头3一端为T型。
传感测量模块采集的参数经过数据处理模块的滤波、降噪、增益、分压等处理后，将处理后的参量传至数据接收模块，并进行存储；通讯控制模块通过预先设定的工作模式对井底参量进行整合计算处理后，将信号发送给D/A设备，信号通过钻井液上传至地面。
电路部分的电感线圈、变压线圈要做捆绑处理，捆绑扎口处要用高温固定胶将其固定，防止松动。具体地，电路板上的贴片芯片及极性电容等器件要用陶瓷固封工艺将其固定，电路板用铜螺钉固定后需做灌封处理，保证稳定性。
电路部分所有模块的电路板均用无磁螺钉固定，且通过导线焊接的方式进行电路连接，主骨架2背面设有导线槽。
井下姿态测量设备需要做氧化处理，使用时被放置于抗压外筒内，因井下井况复杂，将集成模块排线压接连接方式为焊接引线方式，电气连接可靠性提高。
Claims (9)
1.一种井下姿态测量设备，包括机械本体及电路部分，所述的机械本体包括主骨架、第一连接器、第二连接器及转换头，所述的电路部分包括电源模块、通讯控制模块、数据处理模块及传感测量模块，所述的传感测量模块包括探头、振动测量模块、集成模块、磁力传感器及温度传感器，其特征在于：所述的主骨架一端与第一连接器的一端连接，且第一连接器的另一端与电池螺纹连接，所述的主骨架另一端通过径向螺钉及轴向螺钉A与转换头的一端连接，所述的转换头的另一端设有U型槽，所述的U型槽内的轴向螺钉B与第二连接器一端连接，第二连接器另一端与探头的插针插接，且探头通过轴向螺钉C与转换头连接，所述的主骨架外壁设有密封槽A、密封槽B及密封槽C，且密封槽内安装有密封圈，所述的主骨架从上至下依次设有第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽、第五凹槽及第六凹槽；电路部分安装在所述的主骨架的凹槽内，所述的第一凹槽内安装有电源模块，第二凹槽内安装有通讯控制模块，第三凹槽内安装有集成模块，第四凹槽内安装有振动测量模块及数据处理模块，第五凹槽内安装有磁力传感器A，第六凹槽内安装有磁力传感器B，且第六凹槽设在主骨架底部；所述的电源模块通过线路与通讯控制模块连接，所述的通讯控制模块通过线路与集成模块、探头及数据处理模块连接，所述的数据处理模块通过线路与温度传感器、振动测量模块及磁力传感器连接。
2.根据权利要求1所述的一种井下姿态测量设备，其特征在于：所述的通讯控制模块包括通讯单元、控制单元、数据存储单元及数据接收单元，所述的通讯单元与上位机通讯、下载数据及工作模式的设置；所述的控制单元控制数据采集频率、开关泵信号及参数采集；所述的数据存储单元存储标定参数、采集处理的数据；所述的数据接收单元接收数据处理模块的参数数据及集成模块的计算结果。
3.根据权利要求1所述的一种井下姿态测量设备，其特征在于：所述的数据处理模块对传感测量模块采集的信号进行滤波、增益放大或分压处理。
4.根据权利要求1所述的一种井下姿态测量设备，其特征在于：所述的电源模块将电池电压经过DC-DC转换为电路所需电压。
5.根据权利要求1所述的一种井下姿态测量设备，其特征在于：所述的集成模块与磁力传感器同轴正交。
6.根据权利要求1所述的一种井下姿态测量设备，其特征在于：所述的井下姿态测量设备安装在抗压外筒内，主骨架密封槽内的密封圈将所述的井下姿态测量设备扶正于抗压外筒内。
7.根据权利要求1所述的一种井下姿态测量设备，其特征在于：所述的探头为伽马探头。
8.根据权利要求1所述的一种井下姿态测量设备，其特征在于：所述的磁力传感器B为2个。
9.根据权利要求1所述的一种井下姿态测量设备，其特征在于：所述的转换头一端为T型。
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