專利名稱：數(shù)字套管接箍磁定位測井儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及 一種石油及各種地質勘探領域的設備，特別是 一種鉆井探測 方面的數(shù)字套管接箍磁定位測井儀。
背景技術：
目前在石油勘探測井過程中，通過磁定位器檢測出套管接箍的連續(xù)剖 面曲線，可確定下井儀器的精確位置。目前國際上在本領域通常的做法是 運用套管接箍處外形和結構的不同會引起永久磁鐵磁通量變化這一特性， 從而在繞組中產生 一個感應電信號，感應電信號經鎧裝電纜中間纜芯上傳
至地面測井計算機系統(tǒng)，由地面測井計算機系統(tǒng)進行A/D轉換、釆集，由 軟件將釆集的數(shù)據(jù)進行處理后繪出接箍的曲線。 這種方法的不足之處是
1、 運用模擬信號上傳時，占用一根電纜纜芯，由于現(xiàn)在新測井系統(tǒng)上 傳數(shù)據(jù)量大、信息多，造成纜芯不夠用。
2、 模擬信號上傳時，容易受到其它線纜以及環(huán)境的干擾，造成信號失真。
3、 由于模擬信號上傳地面測井計算機處理，使得地面測井計算機處理 任務增多，造成精度不高，曲線失真。
發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種減少新測井系統(tǒng)纜芯使用 數(shù)量、抗干擾能力強、精度高的數(shù)字套管接箍磁定位測井儀。
本發(fā)明釆用的技術方案是 一種數(shù)字套管接箍磁定位測井儀，包括前端探頭部件和位于探頭部件后方，與探頭部件相連接的信號處理裝置，所 述探頭部件由繞在軟鐵鐵芯上的一組線圈繞組和兩個永久耐高溫磁鋼組
成，兩個永久耐高溫磁鋼以同極性方式固定在線圈繞組兩端；所述信號處 理裝置由釆集部件、通訊部件和電源組成；所述探頭部件與釆集板的輸入 端連接，釆集板的輸出端連接通訊板，電源的輸出端分別連接探頭部件、 釆集部件和通訊部件。
本發(fā)明在磁定位器上連接信號處理裝置，直接將磁定位器通過套管金 屬壁變厚的接箍處時產生的感應電動勢經信號處理裝置的釆集部件采集下 來，變成數(shù)字信號，并通過信號處理裝置的通訊部件傳輸至地面測井計算 機系統(tǒng)，從而使位置信號以數(shù)字信號形式傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)，減少了新測 井系統(tǒng)纜芯使用數(shù)量，同時釆用數(shù)字信號傳輸也提高了抗干擾能力，減輕 了地面計算機系統(tǒng)的計算負荷。
本發(fā)明的有益效果在于結構設計合理，數(shù)字信號傳輸方式能夠大幅 度提高傳輸信號抗干擾能力，解決了模擬信號傳輸噪聲干擾造成的丟接箍 現(xiàn)象，減輕地面計算機工作負荷，有效提高了測井深度測量的可靠性。
以下結合實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步說明。
圖l是本發(fā)明的結構示意圖2是本發(fā)明探頭部件結構示意圖3是本發(fā)明電氣控制原理示意圖4是本發(fā)明使用環(huán)境示意圖。
圖中l(wèi).探頭部件、2.信號處理裝置、3.釆集部件、4.通訊部件、5. 電源、6.線圈繞組、7.永久耐高溫磁鋼、8.濾波放大模塊、9.電平變換模塊、IO.信號處理模塊、ll.數(shù)據(jù)解析模塊、12.以太網控制模塊、13. AUI
轉換器、14.數(shù)據(jù)傳輸接口、 15.套管、16.套管接箍。
具體實施例方式
結合本發(fā)明 一種數(shù)字套管接箍磁定位測井儀的實施例及其附圖，對本 發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明包括前端探頭部件1和位于探頭 部件1后方、與探頭部件相連接的信號處理裝置2。其中探頭部件1由繞在 軟鐵鐵芯上的一組線圈繞組6和兩個永久耐高溫磁鋼7組成，兩個永久耐 高溫磁鋼7以同極性方式固定在線圈繞組6兩端(如圖2所示)；信號處理 裝置2由釆集部件3、通訊部件4和電源5組成。
所述探頭部件1與釆集部件3的輸入端連接，釆集部件3的輸出端連 接通訊部件4，電源5的輸出端分別連接探頭部件1、釆集部件3和通訊部 件4。
從圖4顯示的本發(fā)明實際使用環(huán)境可以看到，將本發(fā)明數(shù)字套管接箍 磁定位測井儀安裝在儀器串中下井，在測井過程中，當數(shù)字套管接箍磁定 位測井儀探頭部件1通過井下套管15金屬壁變厚的安裝套管接箍16處時， 引起探頭部件1內的永久耐高溫磁鋼7的磁通變化，通過線圈繞組6的磁 力線增多，于是就產生一個感應電動勢，在離開套管接箍16處時，金屬壁 變薄，通過線圏繞組6的磁力線減少，在線圈繞組6中同樣也獲得了一個 感應電動勢。這個感應電動勢被信號處理裝置2的采集部件3釆集到，并 通過通訊部件4傳遞至地面計算機系統(tǒng)。
圖3是本發(fā)明的一個實施例，在本實施例中，釆集部件3由濾波放大 模塊8、電平變換模塊9和信號處理模塊10組成，其中濾波放大模塊8的 輸入端連接探頭部件l,輸出端與電平變換模塊9相連接，所述電平變換模塊9的輸出端連接信號處理模塊10。所述通訊部件4包括數(shù)據(jù)解析模塊11、 以太網控制模塊12、 AUI轉換器13和數(shù)據(jù)傳輸接口 14,其中數(shù)據(jù)解析模塊 11和以太網控制模塊12通過ISA總線或1/0接口相連，以太網控制模塊 12通過AUI接口與AUI轉換器13相連，所述數(shù)據(jù)傳輸接口 14為78歐姆同 軸電纜接頭，數(shù)據(jù)傳輸接口 14與AUI轉換器13相連；采集部件3的信號 處理模塊10與通訊部件4的數(shù)據(jù)解析模塊11相連。
在本實施例中，當探頭部件1中的線圈繞組6獲得一個感應電動勢， 該感應電動勢通過濾波放大模塊8進行二階濾波放大，再經由電平變換模 塊9形成+/-2. 5V量程電壓送給信號處理模塊10。
在本發(fā)明的實施例中，信號處理模塊10釆用單片機C8051F021，該型 號單片機是一個完全集成的混合信號系統(tǒng)級MUC芯片8位單片機， C8051F021單片機內有12位AD轉換和SPI總線集成。
SPI (Serial Peripheral Interface)總線是一種高速、全雙工、同 步的通信總線，它有兩種工作模式主模式(master)和從模式(slave)。 該總線接口在芯片的管腳上只占用四根線，分別為SPICLK， MOSI, MISO, 以及SS。其中SPICLK是整個接口的共用時鐘，MOSI是指主機輸出，從機 輸入(Master Out Slave In), MISO是指主機輸入，從機輸出(Mater In Slave Out), SS是從機的片選信號(Slave Select), SS是低電平表示該 器件是從機，SS為高電平表示該器件為主機。在SPI通信系統(tǒng)中必須有一 個為主機，而從機可以有多個。SPI被配置主模式時，最大傳輸速率(秒/ 位)是時鐘頻率的1/2, SPI被配置從主模式時，最大傳輸速率(秒/位) 是時鐘頻率的1/10。
在本發(fā)明的實施例中，信號處理模塊10與數(shù)據(jù)解析模塊11通過SPI
7總線連接。
當信號處理模塊IO，在本實施例中采用的單片機C8051F021接收到經 由電平變換模塊9形成+/-2.5V量程電壓后，進行AD轉換，并進行軟件濾 波，以及轉換SPI總線。此時，由感應電動勢轉換成的數(shù)字信號通過SPI 總線被傳輸至通訊部件4的數(shù)據(jù)解析模塊ll，數(shù)據(jù)解析模塊11將該數(shù)字信 號通過ISA總線或I/0接口傳輸給以太網控制模塊12用以太網媒體訪問控 制(MAC)機制管理方式，將數(shù)字信號通過AUI轉換器13傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸 接口14。本發(fā)明實施例中，數(shù)字傳輸接口14釆用78歐姆同軸電纜接頭， 可以連接一根AUI電纜，數(shù)字信號通過該AUI電纜即可傳輸至地面計算機 系統(tǒng)。
在本實施例中，數(shù)據(jù)解析模塊11釆用單片機ARM966E。以太網控制模 塊12釆用以太網控制器CS8900A。 CS8900A的以太網媒體訪問控制(MAC) 機制與IEEE802.3 ( ISO/IEC8802-3， 1993 ) MAC以太網標準完全兼容。它 處理以太網傳送與接收的所有方面。CS8900A的附屬單元接口 (AUI)提供 了與外部10BASE2、 10BASE5和10BASE-FL等以太網收發(fā)器的直接接口。它 與以太網標準(ISO/IEC8802-3 )完全兼容，并且可以驅動一根全長50米 的AUI電纜。
本發(fā)明結構設計合理，數(shù)字信號傳輸方式能夠大幅度提高傳輸信號抗 干擾能力，解決模擬信號傳輸噪聲干擾照成的丟接箍現(xiàn)象，減輕地面計算 機工作負荷，提高測井深度測量的可靠性。
權利要求
1. 一種數(shù)字套管接箍磁定位測井儀，包括前端探頭部件和位于探頭部件后方、與探頭部件相連接的信號處理裝置，其特征在于所述探頭部件由繞在軟鐵鐵芯上的一組線圈繞組和兩個永久耐高溫磁鋼組成，兩個永久耐高溫磁鋼以同極性方式固定在線圈繞組兩端；所述信號處理裝置由采集部件、通訊部件和電源組成；所述探頭部件與采集部件的輸入端連接，采集部件的輸出端連接通訊部件，電源的輸出端分別連接探頭部件、采集部件和通訊部件。
2. 根據(jù)權利要求l所述的數(shù)字套管接箍磁定位測井儀，其特征在于 所述采集部件由濾波放大模塊、電平變換模塊和信號處理模塊組成，其中濾波放大模塊的輸入端連接探頭部件，輸出端與電平變換模塊相連接， 所述電平變換模塊的輸出端連接信號處理模塊；所述通訊部件包括數(shù)據(jù)解析模塊、以太網控制模塊、AUI轉換器和數(shù)據(jù) 傳輸接口，其中數(shù)據(jù)解析模塊和以太網控制模塊通過ISA總線或1/0接口 相連，以太網控制模塊通過AUI接口與AUI轉換器相連，所述數(shù)據(jù)傳輸接 口為78歐姆同軸電纜接頭，數(shù)據(jù)傳輸接口與AUI轉換器相連；所述釆集部件的信號處理模塊與通訊部件的數(shù)據(jù)解析模塊相連。
3. 根據(jù)權利要求l所述的數(shù)字套管接箍磁定位測井儀，其特征在于 所述信號處理模塊與數(shù)據(jù)解析模塊通過SPI總線連接。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的數(shù)字套管接箍磁定位測井儀，其特征在 于所述信號處理模塊為單片機C8051F021。
5. 根據(jù)權利要求2或3所述的數(shù)字套管接箍磁定位測井儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)解析模塊為單片機ARM966E。
6.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)字套管接箍磁定位測井儀，其特征在于:
全文摘要
本發(fā)明是用于鉆井探測的測井儀，包括前端探頭部件和位于探頭部件后方、與探頭部件相連接的信號處理裝置，其中，探頭部件由繞在軟鐵鐵芯上的一組線圈繞組和兩個永久耐高溫磁鋼組成，兩個永久耐高溫磁鋼以同極性方式固定在線圈繞組兩端；信號處理裝置由采集部件、通訊部件和電源組成；探頭部件與采集部件的輸入端連接，采集部件的輸出端連接通訊部件，電源的輸出端分別連接探頭部件、采集部件和通訊部件。本發(fā)明結構設計合理，數(shù)字信號傳輸方式能夠大幅度提高傳輸信號抗干擾能力，解決了模擬信號傳輸噪聲干擾造成的丟接箍現(xiàn)象，減輕地面計算機工作負荷，有效提高了測井深度測量的可靠性。
文檔編號E21B47/00GK101509370SQ20091008085
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權日2009年3月24日
發(fā)明者唐玉林, 鍵 張 申請人:北京環(huán)鼎科技有限責任公司