专利名称：采用多点测斜仪探管测量井深的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油、煤矿及地质勘探钻井工程测斜领域，具体涉及一种利用多点测斜仪探 管采集的数据来测量井深的方法及系统。
背景技术：
石油开采、地质勘探都需要钻孔，在钻孔的过程中，每钻进一段距离、完井、更换钻头 或者其它原因需要起钻，为了知道井深的轨迹，方便下一步工作，起钻时一般会使用多点测 斜仪拉一次多点，起钻的同时也获得了井身的轨迹， 一举两得。在拉多点的过程中，目前用 的是普通多点测斜仪探管，测斜仪探管按照预先设定的模式进行工作，不管钻杆的提起或者 静止不动，测斜仪都会不停的按照设定的模式进行数据采集，实际上当钻杆提起的过程中， 测斜仪一直在震动，而测斜仪在震动的状态上数据的采集是不准确的，井队需要的有用数据 是测斜仪在静止状态下采集的数据，而目前多点测斜仪探管到达地面读取数据的时候，所有 有用无用的数据全部存在，当挑选有用数据时，挑选的工作量很大，同时井深的判断也无从 谈起，而知道准确的井深参数，再结合多点测斜仪探管在此深度的井斜方位等姿态参数值， 才能够准确的通过软件计算出井深轨迹。因此，井深参数的获得对井队来说是非常重要的。 而目前测斜用户在得到井轨迹参数时候是靠两种数据参数的合并得来的， 一组是多点测斜仪 器采集的井身姿态参数和与其姿态参数对应的时间点，即井身姿态参数和时间的关系，另一 组是井深的变化与时间的关系，也就是当每提起一根立柱时候井深和提立柱开始及结束的时 间点，通过这两组都与时间有关系的数据的合并，得到了井身姿态与深度的变化关系，通过 软件，才能计算出井身的轨迹。此过程中，每提一根立柱的开始及结束时间点很多，普通 2000m深的井，起完所有立柱正常情况下需要三四个小时，随着井深的增加，记录起立柱时 间点将会持续更长时间，中间不能停止，记录工作非常辛苦。
发明内容
为了克服现有钻孔行业测斜中测量井深方法存在的不足，本发明提供了一种采用多点测 斜仪探管测量井深的方法及系统。通过多点测斜仪探管控制短节控制多点测斜仪探管在合适 的时候采集数据，结合多点测斜仪探管和智能控制短节所记录的时间点，来测量井深。有了 井深参数，结合多点测斜仪采集的对应井深姿态参数，测斜用户便能够快速准确的知道井身 的轨迹，更快的推进钻孔的工作。
4多点测斜仪探管控制短节控制多点探管进行数据采集，在结构上连接在测斜仪探管和给 测斜仪供电的电池筒之间，通过判断测斜仪是否处于震动状态来控制电池是否给测斜仪供电 ，当判断出测斜仪处于某个震动状态时，电池筒给测斜仪断电，测斜仪不工作；当判断出测 斜仪处于某个静止状态时候，电池给测斜仪供电，测斜仪工作，正常进行数据的采集。在判 断测斜仪的震动上，采用了合适的加速度传感器，能够准确的判断测斜仪是否处于采集有效 数据的状态。通过时钟电路准确的记录数据采集的开始时间，同时存储器来保存数据及数据 采集开始时间。多点测斜仪探管控制短节能够准确的检测测斜仪是否处于震动与静止的状态 ，当测斜仪处于某个震动状态时，控制短节发出指令，测斜仪停止工作，不进行数据采集； 当测斜仪处于某个静止状态时，控制短节再发出指令，测斜仪开始工作，采集有效的数据。 控制短节随时处于待命状态，时刻记录每次进行数据采集的开始时间， 一直不停的在检测测 斜仪的状态，等候控制多点测斜仪探管采集有效的数据。由于每次数据采集的时间点智能控 制短节都在记录着，当测斜仪取出来读取数据的时候，所有的数据都是有效正确的。
本方法的发明计算简单、实用，出现不正常起钻的情况，记录下此时间段，待多点测斜 仪到地面后剔除此时间段内采集的数据即可，操作简便、数据精简准确，此时读取的数据即 是钻孔队需要的有效数据，同时跟踪了每个姿态下井深的参数，没有多余、冗杂的数据，大 大的降低了钻孔测斜用户测斜的工作量及选择有效数据的难度。
图1是多点测斜仪探管控制短节原理示意图； 图2是震动检测部分电路原理图； 图3是探管电源控制部分电路原理图； 图4是多点测斜仪探管控制短节的控制流程图5是本方法在使用时多点测斜仪探管控制短节与电池筒、测斜仪探管的连接示意图； 图6是本方法在应用时采集数据点数和井深对照表。
具体实施例方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方法实施的方案，下面采用多点测斜仪探管 测量井深的方法及系统的技术方案进行说明。
本发明的实施是在采用多点测斜仪探管控制短节和多点探管的基础上，结构上测斜仪探 管控制短节连接在测斜仪探管和给测斜仪供电的电池筒之间，通过判断测斜仪的震动，控制 短节采用了合适的加速度传感器，能够准确的判断测斜仪是否处于采集有效数据的状态。并 通过时钟电路准确的记录数据采集的开始时间，同时存储器来保存数据及数据采集开始时间。控制短节通过判断测斜仪是否处于震动状态来控制电池是否给测斜仪供电，当判断出测斜 仪处于某个震动状态时，电池筒给测斜仪断电，测斜仪不工作；当判断出测斜仪处于某个静 止状态时候，电池给测斜仪供电，测斜仪工作，正常进行数据的采集。
参照图l，是多点测斜仪探管控制短节原理示意图，控制短节采用检测震动状态来控制 多点探管的电源开启和关闭来实现自动采点和选点的目的。因此电路主要分为两个部分，其 一就是震动检测电路；其二电源控制电路，其他的时钟存储和通信外围模块。
参照图2，是震动检测部分电路原理图，使用微电子机械系统(MEMS)加速度传感器实现 震动检测，ADXL系列传感器典型测量范围为士2g，该加速计既可测量静态加速度，也可测量 动态加速度，承受1000g极限加速度。其下拉电流小于700yA，灵敏度达到180mV/g。该加速 计在-4(TC 125。C温度范围内，具有士O. 3%的温度灵敏性；+2511^的零点偏移精度；在小于 60Hz的带宽下具有小于lmg的解决方案(0.06。倾斜)以及优于O. lmg广C稳定性。使用集成双 运放器件实现对加速计信号输出的缓冲放大。输出信号传给单片机进行AD转换。电路只需检 测震动信号，采用RC电路实现高通滤波将静态信号阻隔，使震动信号通过运算放大器缓冲输 出后给单片机检测。U1使用MEMS加速度传感器采用其手册提供连接方式，U2使用运算放大芯 片配置为跟随器形式对震动信号进行缓冲驱动。图中使用电阻C2 C3与芯片内部的电阻组成 RC低通滤波，C9 R3和C10 R2组成高通RC滤波电路然后采用跟随器形式，其两路输出AX、 AY 直接给单片机的AD转换输入端。其中
低通滤波截止频率F^200Hz 。
高通滤波截止频率设计为F24/2 n rc=5Hz 。
参照图3，是探管电源控制部分电路原理图，通过控制目前电子多点探管的电源开启和 关闭，从而达到自动筛选有用真实的数据的目的，短节电源为5V供电而电池筒电源VBT电压 为10V所以采用三级管Q3和CM0S管Q2组成大林顿形式，通过Q3驱动Q2实现电源的打开合关闭 。通过单片机的引脚CN2控制Q3的基极，当CN2二高电平时，CM0S管Q2导通电压输出VB0开始向 探管供电；当CN2—氏电平时，则Q2截至关闭探管电源。
参照图4，是多点测斜仪探管控制短节控制流程图，当单片机的AD转换的数值大于一个 设定的门限则认为检测到了震动，然后单片机控制探管电源时期断电。当没有震动信号输入 时则打开探管电源。本发明的处理芯片采用单片机mega88V 8位处理器8K字节的FLASH程序存 储器，对本产品的程序量能够满足。通过单片机来检测加速计输出的震动信号，控制晶体管 Q3实现电源的开关。另外使用32K字节的铁电存储器保存时间数据。同时采用时钟芯片提供 实时时钟且提供时钟中断功能I2C通信接口 。工作温度范围-4(TCto+125'C 。并具有实现时钟电池供电的功能。这里不能采用充电锂电池供电原因是不耐高温。只能采用大容量的一次性 纽扣高温电池。实现采用每秒中断方式单片机读取时钟信息。通信则采用RS232芯片，此芯片 功耗低且具有低功耗休眠功能，休眠是电流低至10uA。本电路采用自动掉电唤醒模式，前提 是RIN和DIN必须处于悬空状态，当RIN或者DIN检测到一个高或低有效电平时则唤醒并通过 INVALID引脚唤醒单片机。
参照图5，是多点测斜仪探管控制短节与电池筒、测斜仪探管的连接示意图，短接的位 置在电池筒和测斜仪探管之间，所以智能短节的下端需要和测斜仪探管进行连接，上端和电 池筒进行连接，电池筒件l、智能控制短节件2、测斜仪探管件3顺序连接。
参照图6，是本方法在应用时采集数据点数和井深对照表。当测斜仪震动的时候(图中 波浪线时间段)也即钻杆在上提的过程，当测斜仪在静止的时候(图中横线时间段)也即为 对提出的钻杆进行拆卸的时间， 一般来说拆卸一根钻杆所耗费的时间相差都不大，2分钟左 右，每当测斜仪采集一组数据也即为在这之前已经提出一根钻杆或者立柱到了地面， 一根钻 杆的长度是固定的， 一根立柱的长度也是固定的，为了说明方便，我们设一根钻杆的长度为 a米， 一根立柱的长度为b米(一般来说b二3a)，此时井的深度为h米，此井在提钻完成采集 数据的点数为n点(n=0、 1、 2、 3…n、 n+l等常数)，这样当探管刚到井底时采集一组数据 ，井深为0米，当探管再采集一组数据时，此时钻杆提出的长度即为b米，此点井深为h-b米 ，当探管再采集一组数据时，此点井深为h-2b米，当探管采集n组数据时候，测斜采点完成 ，则此时井深为h-nb米，即h-nb^米，也即h勺b，由此即得出每个姿态下井深的参数h-b米 、h-2b米......h-nb米。
以上说明的主要是在正常起钻状态下使用此种配套仪器的计算方法，实际在工程使用过 程，可能由于这样那样的原因，有时候起钻的长度或者起钻的间隔时间不一致，这个只要记 住此种不正常状态下的开始及其结束时间点，等测斜仪拉到地面，取出仪器，删除相关时间 点采集的数据即可，其它的数据和计算将不会受到影响。
以上对本发明方法实施例进行了详细介绍，并阐述了具体实施方式
在实际使用过程容易 产生的问题及计算井深的方法，以上实施例子的说明只是用于帮助理解本发明方法的使用系 统及计算井深方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明方法的思想，在具体实 施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本方法发明使 用的限制。
权利要求
权利要求1采用多点测斜仪探管测量井深的方法及系统，其特征在于，所述方法通过多点测斜仪探管控制短节控制多点测斜仪探管在合适的时候采集数据，结合多点测斜仪探管和智能控制短节所记录的时间点，来计算井深。
2.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法通过多点测斜 仪探管控制短节能够准确的检测测斜仪是否处于震动与静止的状态，包括当测斜仪处于某个震动状态时，控制短节发出指令，测斜仪停止工作，不进行数据采集；当测斜仪处于某个静止状态时，控制短节再发出指令，测斜仪开始工作，采集有效的 数据。
3.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法通过多点测斜 仪探管控制短节控制多点探管进行数据采集，在结构上连接在测斜仪探管和给测斜仪供电的 电池筒之间，通过判断测斜仪是否处于震动状态来控制电池是否给测斜仪供电。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法通过时钟电路 准确的记录数据采集的开始时间，同时存储器来保存数据及数据采集开始时间。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括 当判断出测斜仪处于某个震动状态时，电池筒给测斜仪断电，测斜仪不工作； 当判断出测斜仪处于某个静止状态时候，电池给测斜仪供电，测斜仪工作，正常进行 数据的采集。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法在判断测斜仪 的震动上，采用了合适的加速度传感器，能够准确的判断测斜仪是否处于采集有效数据的状 态。
7.采用多点测斜仪探管测量井深的方法及系统，其特征在于，所述 系统在采用多点测斜仪探管控制短节和多点探管的基础上，结构上测斜仪探管控制短节连接 在测斜仪探管和给测斜仪供电的电池筒之间，通过判断测斜仪的震动，控制短接采用了合适的加速度传感器，准确的判断测斜仪是否处于采集有效数据的状态。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统并通过时钟电 路准确的记录数据采集的开始时间，通过存储器来保存数据及数据采集开始时间。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统控制短节通过 判断测斜仪是否处于震动状态来控制电池是否给测斜仪供电，包括当判断出测斜仪处于某个震动状态时，电池筒给测斜仪断电，测斜仪不工作； 当判断出测斜仪处于某个静止状态时候，电池给测斜仪供电，测斜仪工作，正常进行 数据的采集。
全文摘要
本发明公开了采用多点测斜仪探管测量井深的方法及系统，所述方法通过多点测斜仪探管控制短节控制多点测斜仪探管在合适的时候采集数据，结合多点测斜仪探管和智能控制短节所记录的时间点，来计算井深。所述系统在采用多点测斜仪探管控制短节和多点探管的基础上，结构上测斜仪探管控制短节连接在测斜仪探管和给测斜仪供电的电池筒之间，通过判断测斜仪的震动，控制短接采用了合适的加速度传感器，准确的判断测斜仪是否处于采集有效数据的状态。本方法的发明计算简单、实用，可大大降低钻孔测斜用户测斜的工作量和选择有效数据的难度。
文档编号E21B47/04GK101532382SQ20091030158
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者勇 张, 李志新, 胡铁英 申请人:北京六合伟业科技有限公司