专利名称：高精度石油井径测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油测井领域中，提高井径测量精度装置，特别是涉及到采用四 线测量法获取井径滑线电位器信号，并通过仪表放大器对信号进行放大。具体讲，涉及高精 度石油井径测量装置。
背景技术：
石油是经济发展的重要支柱，世界上每个国家都在积极寻找新的油藏，各产油国 也在通过各种技术手段努力提高每一口油井的产量。测井是石油开采工程中的重要环节， 测井质量直接影响到开采质量和产油率，测井技术也因此而得到迅猛发展。井径测量是石油测井工程中的必测项目。测井过程就是获取油井地层信息的过 程，所获得的地层信息以测井曲线方式提交结果，然后经解释系统进行综合解释，评价出油 井的储层、储量以及钻井质量等结果。测井曲线以油井的深度为纵向坐标，井径曲线描绘了 井眼的连续径向尺寸，通过井径曲线可以反映出井眼大小是否符合要求、是否有坍塌现象、 测井过程是否有遇阻和遇卡现象等。通过井径曲线的解释，可估算固井时所需要的水泥量， 同时可作为辅助曲线，验证其他测井曲线是否存在异常。目前，裸眼井测井普遍采用四臂井径仪。早期的四臂井径仪只有测量探头，测量电 路在地面测井系统中。测量探头包括推靠电机、四个井径腿(X方向和Y方向各两个，每个 井径腿带动一个滑线电位器)、以及机械传动装置和弹簧等。随着测井电缆通信技术的发 展，测量电路从地面移植到井下，以满足组合测井，包含测量短节的四臂井径仪也得到广泛 应用。井径测量结果的准确性受到多个环节的制约，比如探头机械设计和机械加工的精度 和线性度、滑线电位器的精度和线性度、测量电路的方式和测量精度等。测量电路的方案选 择对井径测量结果产生直接的影响，在用井径仪器的测量电路采用的是两线测量方案，其 电路模型如附图1所示，其缺陷分析如下附图1为四臂井径仪的测量电路方案，图中虚线左侧为探头的滑线电位器，虚线 右侧为测量短节的测量电路。其工作原理如下通过恒流源对滑线电位器供电，当井径腿带 动滑线电位器滑动时，由于电阻值的变化使得滑线电位器两端的电压也发生变化。显然，理 想条件下滑线电位器两端的电压Vx和Vy分别由以下公式给出Vx = IxX (RX1+RX2)Vy = IyX (RY1+RY2)Vx和Vy，经单端同相放大器进行放大后，即为井径测量电路的模拟输出信号。在 实际应用中，由于井径探头的机械装置含有润滑油，和测量短节是分体的，二者的电气连接 是通过插头实现的，图中的1/2/3/4接点代表的即是4个插针和插座，这种连接方式存在接 触电阻。假设接触电阻和导线电阻等效为R0，则运放同相输入端的实际电压应改为如下公 式表不Vx = IxX (RX1+RX2+2RX0)Vy = IyX (RY1+RY2+2RY0)[0011 ] 以上分析可以看出，两线测量法的方案存在缺陷，若在地面系统中进行测量，误差 会更大。由于等效误差电阻RO随着仪器的不同、使用时间和环境的不同会发生变化，图1 的方案不能将该误差剔除。发明内容为克服现有技术的不足，提供一种高精度石油井径测量装置，本实用新型采取的 技术方案是，高精度石油井径测量装置，包括驱动井径腿的推靠电机，X方向和Y方向各两 个共四个井径腿，每个井径腿带动一个滑线电位器，电源正极、X方向井径带动的两个滑线 电位器、Y方向井径带动的两个滑线电位器、地依次串接在一起；串接的X方向井径带动的 两个滑线电位器靠近电源正极一端接X方向仪表放大器的反向输入端，串接的X方向井径 带动的两个滑线电位器另一端接X方向仪表放大器的同向输入端；串接的Y方向井径带动 的两个滑线电位器靠近地一端接Y方向仪表放大器的同向输入端，串接的Y方向井径带动 的两个滑线电位器另一端接Y方向仪表放大器的反向输入端；X方向仪表放大器、Y方向仪 表放大器分别通过一个低通滤波器进行输出。所述电源为恒流源。本实用新型具备如下技术效果本实用新型采用四线测量，因而避免了接触电阻带来的测量误差，具有较高的测 量精度；同时还具有简便易行的特点。
图1所示是两线测量法井径测量电路原理图。图2所示是电阻值测量电路模型。图3所示是本实用新型的原理框图。图4所示为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型针对目前井径测井仪器中，井径测量电路所采用的技术方案不足之 处，而提出了一种运用四线接法以及仪表放大器构成的测量装置。由于井径仪器采用滑线电位器作为井径测量的传感器，其测量原理和电阻的测量 原理是相同的。附图2是两种不同的电阻值测量电路模型。测量电阻值时，最终都是通过 测量电压值来计算电阻值的。图2表示了两种测量方法的不同，RO为测量线及其接触点的 等效电阻。在两线测量法中，测量的是A、B两点的电压，显然，RO会对测量结果产生影响； 而四线测量法显然不同，由于没有电流从A、B端流过，从A、B两点测量的电压值和被测电 阻Rx两端的电压值完全相同，而不受RO的影响。本实用新型提及的方法就是依据电阻值 四线测量原理，结合恒流源和仪表放大器，设计出了井径测量原理电路，既可应用于井下仪 中进行测量，又可用于地面系统中进行测量。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。附图3是本实用新型的电路原理框图。图中虚线的左侧部分为四臂井径探头内的 滑线电位器，RXl和RX2是X方向的滑线电位器，RYl和RY2是Y方向的滑线电位器；虚线位置表示的是5个电气连接插针和插孔；虚线右侧为测量电路，主要由5部分电路构成恒 流源供电电路、X方向仪表放大器、Y方向仪表放大器、X方向低通滤波器、Y方向低通滤波 器。恒流源电路用于对滑线电位器进行供电，以便将电阻值转化为电压信号；仪表放大器用 于对滑线电位器两端的电压信号进行放大，并剔除共模信号；低通滤波器用于滤除高频干 扰信号。附图4是和上述原理框图相对应的电路原理图。图中，Ul为线性电压调整器 LM117，和精密电阻Rl构成了滑线电位器的恒流源供电电路，恒流源的输出电流IO按如下 公式计算I0 = Vref^R1其中，Vref = 1. 25V，Rl = 300欧姆，计算出IO近似为4. 167mA。U2和U3为仪表 放大器AD620，精密电阻R2和R3分别用于确定两个仪表放大器的增益，两路仪表放大器分 别用于放大X方向和Y方向的井径信号，按照图中的参数，两路仪表放大器的放大倍数都是 2倍。由于每个滑线电位器的电阻值最大都是500欧姆，经仪表放大器放大后，两路仪表放 大器的输出信号最大都是8. 334V。U4为精密低漂移运算放大器0PA2177AR，其内部集成了 两个运算放大器，每个运算放大器及其外围阻容元件构成了增益为1的低通滤波器，用于 滤除高频干扰信号。两个低通滤波器的输出信号Xout和^ut分别是测量后的X方向井径 模拟输出信号和Y方向井径模拟输出信号。
权利要求1.一种高精度石油井径测量装置，其特征是，包括驱动井径腿的推靠电机，X方向和Y 方向各两个共四个井径腿，每个井径腿带动一个滑线电位器，电源正极、X方向井径带动的 两个滑线电位器、Y方向井径带动的两个滑线电位器、地依次串接在一起；串接的X方向井 径带动的两个滑线电位器靠近电源正极一端接X方向仪表放大器的反向输入端，串接的X 方向井径带动的两个滑线电位器另一端接X方向仪表放大器的同向输入端；串接的Y方向 井径带动的两个滑线电位器靠近地一端接Y方向仪表放大器的同向输入端，串接的Y方向 井径带动的两个滑线电位器另一端接Y方向仪表放大器的反向输入端；X方向仪表放大器、 Y方向仪表放大器分别通过一个低通滤波器进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种高精度石油井径测量装置，其特征是，所述电源为恒流源。
专利摘要本实用新型涉及测井，为提供一种高精度石油井径测量装置，本实用新型采取的技术方案是，包括X方向和Y方向各两个共四个井径腿，每个井径腿带动一个滑线电位器，电源正极、X方向井径带动的两个滑线电位器、Y方向井径带动的两个滑线电位器、地依次串接在一起；串接的X方向井径带动的两个滑线电位器靠近电源正极一端接X方向仪表放大器的反向输入端，串接的X方向井径带动的两个滑线电位器另一端接X方向仪表放大器的同向输入端；串接的Y方向井径带动的两个滑线电位器靠近地一端接Y方向仪表放大器的同向输入端，串接的Y方向井径带动的两个滑线电位器另一端接Y方向仪表放大器的反向输入端。本实用新型主要应用于测井。
文档编号G01R27/16GK201835823SQ20102055625
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者李成军 申请人:天津市泰华科技有限公司