THL800型连续测斜仪.pdf

石油仪器
PETROLEUM INSTRUMENTS
2011年08月
仪器设备?
THL800型连续测斜仪
安永健汤惠成?岩张玉峰
(大庆钻探工程公司测井一公司黑龙江大庆)
摘要:文章介绍THL800型连续测斜仪的基本测量原理,仪器构成及其主要特点、。分析了新型集成加速度计的原理
构造特点及其相比较传统石英加速度计的优势。新旧仪器的试验对比结果表明仪器的测量精度及抗震性能,使用的可
靠性,维护的方便程度均有了显著的提高。
关键词:连续测斜仪;集成加速度计;数字信号;误差补偿校正
中图法分类号:P631.8文献标识码:B文章编号:1004-9134(2011)04-0028-03
引言
1HI800型连续测斜仪由地面系统和井下仪器两
TH800型连续测斜仪是用于油田井身参数连续大部分组成。地面系统又包括测井使用的地面系统和
测量的仪器,系利用现代传感技术、电子技术和计算机标定仪器使用的地标效系统。
1)地面标效系统及软件
技术研制生产的高新技术产品。它的主要敏感部件采
用新型集成加速度计和高精度磁通门,确保裸眼井的
连斜仪地面标效系统可检验仪器测量误差是否在
井轴倾斜角、方位角和工具面角的连续精测量,确定允许范围内,可通过标效操作求出仪器误差补偿参数
井身轨迹。THL800型连续测斜仪其采用新型集成加
并写入仪器,使仪器达到要求的测量精度。标效系统
速计取代传统石英加速计,明显提高了仪器的抗震性由连续测斜议(探管)、测试盒、标效软件构成。三者的
能及测量精度,并具有使用可靠、维护方便的特点。
连接方式为采用3芯航空插头为电源线,一端接20
接口,另一端接接线板。10芯航空插头(上行)为与
测量原理
PC机通讯电缆,一端接测试盒的上行接口,另一-端连
连续测斜仪是整个测并仪系统中的重要环节
接485/232转接头,485/232转接头接计算机COM通
THL800型连续测斜仪采用新型集成加速度计检测重
讯口。10芯航空插头(下行)用于为探管供电及通讯,
力场的方法,来确定仪器轴线斜度和高边重力工具面
一端接测试盒下行接口,一端接探管。标效软件界面
角,再配合磁通门检测地磁场来确定仪器轴线指向的共分三页,分别为:探管校验、求参数、仿真,通过点击
地磁方位。在井下,仪器轴线与井轴重合,所以检测的部标签可在三页间切换。探管校验页显示传感器电
压、角度、温度等信息,用于检验仪器测量角度是否满
参数即为该井段油井参数。
个加速度轴Ax、Ay、Az和三个磁通了Mx、My、
足精度要求及仪器各传感器的好坏等操作。仪器的误
Mz分别按三维坐标系安装在骨架上。三个磁通们的差补偿参数要切换到求参数页面上。通过计录探管九
敏感轴与三个加速度轴对应重合,探管轴向定位z个姿疮数据后计算出传感器误差补偿参数。并把数据
轴。加速计可直接输出数字量,磁通门传感器经调理等人探管中,这样就完成了仪器的标效
2)井下仪器测量原理及电路分析
后输出的模拟信号经采样等电路,转换为数字量。连
续测斜仪探管内部的单片机对上述数据进行处理,最
THL.800型连续测斜仪主要由地面系统和井下仪
终得到井轴倾斜角、方位角、工具面角数据1。
器(探管)两大部分组成。中间由数传短节连接。如图
所示。地面系统主要的作用是负责井下仪器的数据
2仪器的构成及特点
处理与显示。而探管主要负责采集井下的测井数据
2.1仪器的构成
探管也可以划分为两部分。即传感器组件和信号处理
部分(包括单片机和采样转换与伺服放大电路)两部分
第一作者简介:安永健,男,1975年生、工程师,1997年毕业于大庆石油学校石油工程专业,现在大庆石油管理局测井一公司仪器维修中心工程室
从事仪器维修工作。邮编:163412
2011年第25卷第4期
安永健等:THL800型连续测斜仪
通过通讯总线进行数据的传输。测斜仪采用的是两个门所采集的信号经过磁通门线路板的二倍频滤波器选
集成加速度计和三个磁通门的方案。方位的测量是由频,在经过二倍频相解调,滤波和放大。最后在通过
三个单轴磁通门在仪器坐标系三个轴上的三个磁通门AD模数转换器把所测的模拟信号变成数字信号后,
Hx,Hy和Hz,分别检测到地磁场向量H在三个轴上信号经过数据采集板把其传送到数传短接。进行编码
的地磁场分量:hx,hy和hz,由相应的计算公式计算出后传输到地面计算机系统处理,最后得到井斜和方位
方位角。磁通门伺服放大电路作用是产生反馈电流在的数值
线圈中建立反馈磁场,抵消被測磁场,使铁芯工作在近2.2仪器的特点分析
于零恒定磁场状态,构成磁通门闭环系统,提高测量精
1)测量精度高,仪器采用先进的集成加速计,其具
备测量精度高、抗冲击性能好的特点,测量精度可达
加速计内部通总线
0.244
mgo
Ax、A
数!地
传A
单
数
2)抗冲击性能好,最大可达到3500g。
据
感器组件
转换
偏片
处
3)先进的误差补偿方法,采用三维误差补偿方法
服放
短系理
大电/机
与
有效地提高测量的精度。
节统显
4)维护简便,通过将仪器置于九种不同姿态即可
求出传感器的误差补偿参数,免去了调整传感器安装
探管
位置的麻烦,大大减少了运行维护的工作量
图1THI800测斜电路原理框图
探管中集成加速度计由X-Z和YーZ两块双轴3仪器实际应用效果对比
集成表头组成。集成加速度计由一个线路板构成,正
1H800型连续测斜仪投入使用后,对其在现场测
反两面均有不同功能的模块及一些电容和贴片电阻。量的精确度及稳定性上与LCX型连续测斜仪进行了
模块U1,U2,U4位于线路板的正面,模块U3位于线对比。并且对其维护与校正的效率也进行了详细的对
路板的反面。模块UI为485芯片,是一个标准的串比。
行数据接口,主要负责数据的通讯。U2模块是一个单3,1与ICX型连续测斜仪对比精确度及稳定性对
片机芯片。主要负责仪器的各种程序控制,及数据的
比情况
处理和存储。U4模块是该板的电源模块。负责为各
首先对两种型号的仪器各选取一支。进行标准的
个芯片提供工作电源。保障各板的正常工作。模块标校,同样的九种姿态校准后,对其测量值与校验台标
U3为该线路中的核心部件,MEMS传感器(微电子机准数值进行了对比,见表1。
械系统)是一个集微型传感器、执行器以及信号处理和
表1两种测斜仪标准标定结果对比
控制电路、接口电路通讯和电源于一体的微型机电系
THL800型连续测斜仪
LCX型连续测斜仪
具有微型化、智能化、多功能、高集成化和成本
标称值⌒。检定值。检定误差标称值⌒检定值检定误差の
低等特点。由于体积和质量大幅度的降低,仪器的抗
0
0.01
0.01
0.08
0.08
震性、稳定性将有明显的提高。另外其传感器输出的
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为数字信号,相比于模拟信号提高了数据测量的准确
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性和抗于扰性。也非常有利于计算机系统的计算和处
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理