[發(fā)明專利]油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡的定位裝置及繪制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711113988.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN108007461B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慶豐;梁德勝;冷朝霞;張昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發(fā)明公開的油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡的定位裝置，包括井下系統(tǒng)和井上系統(tǒng)，井下系統(tǒng)和井上系統(tǒng)之間通過串行通訊連接，井下系統(tǒng)包括主控模塊、電源模塊、傳感器模塊和存儲(chǔ)模塊，井上系統(tǒng)主要通過PC機(jī)讀取慣性數(shù)據(jù)為采集井下慣性數(shù)據(jù)所設(shè)計(jì)的井下系統(tǒng)及處理采集數(shù)據(jù)、繪制軌跡的井上系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了采用上述定位裝置繪制運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，具體步驟包括：計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡角度、轉(zhuǎn)換加速度值、數(shù)據(jù)處理濾波、計(jì)算運(yùn)動(dòng)位移、繪制運(yùn)動(dòng)軌跡。本發(fā)明能夠直觀展示油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡及位置信息，定位裝置成本較低，可推廣性強(qiáng)，能較好實(shí)現(xiàn)繪制油田井下設(shè)備連續(xù)性運(yùn)動(dòng)軌跡的要求，對(duì)石油勘探、開采作業(yè)有重大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油田井下勘探及開采領(lǐng)域，具體涉及油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡的定位裝置及繪制方法。

背景技術(shù)

石油勘探及開采作業(yè)中，需要將井下設(shè)備沿油井管道送至目標(biāo)井段，作業(yè)時(shí)，獲取較為精確的井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡可以提高井下作業(yè)效率，節(jié)約作業(yè)成本，對(duì)石油工業(yè)發(fā)展意義重大。

國(guó)內(nèi)外井下軌跡獲取方式有以下兩種：(1)光電傳感器判斷距離，該技術(shù)通過安裝在油井管道壁的磁通門和光電傳感器，獲取井下設(shè)備沿管道運(yùn)動(dòng)的距離，但該方式無法獲取設(shè)備明確的軌跡信息；(2)可視化技術(shù)，該技術(shù)通過安裝在鉆頭及油井管道壁上的傳感器，采集作業(yè)井段的影像信息及物理信號(hào)，傳輸至地面平臺(tái)，分析采集信息，構(gòu)建油井作業(yè)井段模型，在模型中觀測(cè)井下設(shè)備位置及運(yùn)動(dòng)軌跡情況，該技術(shù)成本較高，且受井下環(huán)境因素制約，如可視化設(shè)備工作易受深井段高溫高壓等環(huán)境因素干擾，導(dǎo)致可視化設(shè)備工作不正常，對(duì)判斷井下設(shè)備軌跡信息產(chǎn)生影響；同時(shí)，不同油井的井下環(huán)境有一定差異，該技術(shù)需要獲取井下物理信號(hào)(如γ射線等)，不同油井的物理信號(hào)強(qiáng)度大小不同，會(huì)對(duì)井下設(shè)備位置產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。

因此，針對(duì)石油生產(chǎn)作業(yè)需求，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)手段，研制一種能夠精確測(cè)量井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡，適應(yīng)復(fù)雜井下環(huán)境，且成本較低的油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡繪制及定位裝置是石油鉆井作業(yè)迫切的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡的定位裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法獲得井下設(shè)備相對(duì)準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)軌跡信息、通用性較差及造價(jià)高等問題。

本發(fā)明的另一目的是提供一種油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡的繪制方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡的定位裝置，包括井下系統(tǒng)A和井上系統(tǒng)B，井下系統(tǒng)A和井上系統(tǒng)B之間通過串行通訊模塊連接；井下系統(tǒng)A包括分別與主控模塊相連的傳感器模塊和存儲(chǔ)模塊，通過電源模塊為主控模塊、傳感器模塊和存儲(chǔ)模塊供電；主控模塊采用單片機(jī)做主芯片，電源模塊采用9V的電池，通過電源轉(zhuǎn)換器將9V電壓轉(zhuǎn)換后為主控模塊、傳感器模塊和存儲(chǔ)模塊供電；

所述井上系統(tǒng)B通過PC機(jī)讀取慣性數(shù)據(jù)并繪制設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡。

本發(fā)明的其他特點(diǎn)還在于，

PC機(jī)包含數(shù)據(jù)讀取分析模塊和軌跡繪制模塊。

傳感器模塊為微機(jī)電傳感器，由三軸加速度傳感器與三軸陀螺儀組成。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種采用如上所述的定位裝置繪制油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，具體按照如下步驟實(shí)施：

步驟1.井下系統(tǒng)A首先開始工作，主控模塊讀取傳感器模塊采集的井下設(shè)備的慣性數(shù)據(jù)，然后將主控模塊讀取的慣性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)模塊；

步驟2.井上系統(tǒng)B的PC機(jī)的數(shù)據(jù)讀取分析模塊讀取井下系統(tǒng)A所存儲(chǔ)的井下設(shè)備的慣性數(shù)據(jù)角速度值，通過慣性姿態(tài)算法得到井下設(shè)備的運(yùn)動(dòng)角度，然后將角度數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波處理計(jì)算得到油田井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡角度的真實(shí)值；

步驟3.井上系統(tǒng)B的PC機(jī)的數(shù)據(jù)讀取分析模塊將井下設(shè)備運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的加速度轉(zhuǎn)換為相對(duì)慣性坐標(biāo)系的加速度值；

步驟4.井上系統(tǒng)B的PC機(jī)的數(shù)據(jù)讀取分析模塊將對(duì)步驟3的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；