[發明專利]用于隨鉆鉆井系統的近鉆頭測量電路及其實現方法

在審

• 申請號: 202111193090.7
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN115961942A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 宋紅喜;鄭奕挺;張衛;米金泰;李國慶;李三國;吳金平
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;E21B47/022;E21B47/024;E21B47/02;E21B47/07
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 于菲

本發明公開了一種用于隨鉆鉆井系統的近鉆頭測量電路及其實現方法，包括：信號采集模塊，用于利用傳感器組件探測隨鉆測量過程中鉆頭實時到達位置處的各類測量信號，并由獨立配置的數據轉換電路對各類測量信號分別進行采集，得到各類測量數據；數據處理模塊，用于對各類測量數據進行處理，得到隨鉆數據；信息傳輸模塊，其與其他測量儀器或地面裝置交互，用于將隨鉆數據進行傳輸。本發明可使得整個近鉆頭電路更加優化和合理，測出的隨鉆數據精確更高、響應更快，提高系統性能和魯棒性。

技術領域

本發明涉及近鉆頭測量技術領域，尤其是涉及一種用于隨鉆鉆井系統的近鉆頭測量電路及其實現方法。

背景技術

隨鉆鉆井系統作為石油領域高科技鉆井系統，也是屬于當前石油領域的尚未完全突破的技術，早期的測量模塊不是很精確和及時。隨著鉆井技術發展，人們對高精度近鉆頭測量單元日趨明顯，現代儀器測量使用了固態裝置比較先進，可以提供高精度的數據測量，可以很好的滿足偏遠地區和條件惡劣地區對石油的開采。

近鉆頭測量裝置作為石油鉆井所必須的數據測量手段，它的發展進程和裝備的提升直接反應隨鉆鉆井系統井下的工作狀況和環境，為石油鉆井系統提供強有力的參考和抉擇。它集石油鉆井、機械設計和電氣開發等多學科融為一體的高端儀器裝備，其中電氣開發包含了電路設計、數據傳輸和自動控制等等多種技術。

由于現有近鉆頭測量裝置直接將各類傳感器部件與處理器進行連接，導致現有近鉆頭測量裝置存在采集精度不高的問題。

因此，現有技術需要提供一種能夠提高近鉆頭測量裝置采集精度的方案，以為井下鉆進提供更為精確的決策依據。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種用于隨鉆鉆井系統的近鉆頭測量電路，包括：信號采集模塊，其具備獨立配置的數據轉換電路和傳感器組件，用于利用所述傳感器組件探測隨鉆測量過程中鉆頭實時到達位置處的各類測量信號，并由所述數據轉換電路對所述各類測量信號分別進行采集，得到各類測量數據；數據處理模塊，其與所述數據轉換電路連接，用于對所述各類測量數據進行處理，得到隨鉆數據；信息傳輸模塊，其與其他測量儀器或地面裝置交互，用于將所述隨鉆數據進行傳輸。

優選地，所述傳感器組件包括：重力加速度計，其用于探測表征地層重力場各分量的線速度特征的第一類測量信號；磁通門，其用于探測表征地層磁場各分量的磁場強度特征的第二類測量信號；陀螺儀，其用于探測表征鉆進方位特征的第三類測量信號。

優選地，所述傳感器組件包括：溫度傳感器，其用于探測鉆頭實時到達位置處的溫度特征的第四類測量信號。

優選地，所述數據處理模塊包括：主控單元，其用于采用幅值及相位提取方法和二次諧波法，對所采集到的所述各類測量數據進行處理，計算鉆頭傾斜、井斜角信息、工具面信息和方位角信息；晶振電路，其與所述主控單元連接，用于為所述主控單元提供正常工作所需的時鐘信號。

優選地，所述數據處理模塊，還包括：主控單元狀態監測單元，其與所述主控單元連接，用于接收所述主控單元定期發送的清零指令，并在所述清零指令的控制下將內部計數器的累積計數值清零，其中，在所述累積計數值達到預設值時，判斷當前主控單元工作狀態為異常并生成修復指令，以使得所述主控單元在所述修復指令的控制下復位。

優選地，所述主控單元狀態監測單元集成于看門狗定時器內。

優選地，所述數據轉換電路集成于模數轉換電路內，所述模數轉換電路通過ADC1216芯片而實現。

優選地，所述信息傳輸模塊集成于485端口內。

優選地，所述信號采集模塊，還包括：時鐘電路，其與所述數據轉換電路連接，用于為所述數據轉換電路提供數據采集所需的時鐘信息，以使得所述數據轉換電路將所得到的所述各類測量數據進行時鐘標記。