專利名稱：基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在石油、天然氣及煤層氣開采過程中，水平連通井、定向井、羽狀井等要求鉆探軌跡必須達(dá)到一定的精度。目前，國外針對(duì)定向羽狀井對(duì)煤層氣和稠油等非常規(guī)能源開發(fā)時(shí)， 水平井精確連通過程研發(fā)了獨(dú)特的磁矢量測(cè)量引導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用強(qiáng)磁源對(duì)水平井眼軌跡進(jìn)行引導(dǎo)，最終實(shí)現(xiàn)定向羽狀水平井的水平段與直井連通。但是該技術(shù)還處于保密和壟斷階段，普通人還無法得知該技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量、實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，節(jié)約信號(hào)傳輸?shù)难舆t，提供三維畫面顯示方便用戶使用，測(cè)量精確高的基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)，包括設(shè)置于鉆頭后端的磁源，以及設(shè)置于豎井中與磁源相配合的磁場測(cè)量儀，磁場測(cè)量儀通過電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連， 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)相連。所述磁源由無磁鉆鋌和若干永磁體組成，所述若干永磁體平行并列分布。所述若干永磁體由多個(gè)釹鐵硼柱狀磁鐵排列組成。所述磁場測(cè)量儀包括無磁金屬骨架和設(shè)置于無磁金屬骨架外部的無磁金屬外殼， 無磁金屬外殼內(nèi)設(shè)有兩個(gè)三軸磁場傳感器、一個(gè)重力加速度計(jì)和一個(gè)溫度濕度傳感器，所述兩個(gè)三軸磁場傳感器、一個(gè)重力加速度計(jì)和一個(gè)溫度濕度傳感器均通過485信號(hào)傳輸線與信號(hào)處理模塊相連，信號(hào)處理模塊通過電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連；其中，一個(gè)三軸磁場傳感器、一個(gè)重力加速度計(jì)和一個(gè)溫度濕度傳感器固定于無磁金屬外殼內(nèi)部的底部，另一個(gè)三軸磁場傳感器固定在無磁金屬外殼內(nèi)部的頂部。所述兩個(gè)三軸磁場傳感器的Z軸位于同一條直線上，X軸、Y軸分別位于相同的平面內(nèi)。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為工業(yè)計(jì)算機(jī)。信號(hào)處理模塊(即Spectramag-6——六通道頻譜分析儀)的作用在于將三軸磁場傳感器測(cè)的磁場信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA的信號(hào)，便于信號(hào)的傳輸。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器(Ni)公司研制開發(fā)。本發(fā)明中磁場測(cè)量儀可以測(cè)得六組磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)，在整個(gè)水平井聯(lián)通過程中磁場測(cè)量儀放置在豎井中靜止不動(dòng)，實(shí)時(shí)采集磁源在該點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)，達(dá)到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、軌跡實(shí)時(shí)顯示的目的，能夠?yàn)樗竭B通井、定向井、羽狀井等復(fù)雜的井眼提供精確、 實(shí)時(shí)的軌跡導(dǎo)航。信號(hào)處理模塊將測(cè)量到的磁場感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，增加信號(hào)傳輸距離，并減小信號(hào)傳輸過程中的衰減。磁源的作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，是該系統(tǒng)的信號(hào)源。在鉆進(jìn)過程中，磁源放置于鉆頭的后面。兩個(gè)三軸磁場傳感器之間的距離已知，而且兩個(gè)三軸磁場傳感器軸向在同一平面內(nèi)。顯示系統(tǒng)采用了基于虛擬儀器Labview環(huán)境，可以將磁場測(cè)量儀傳輸來的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，并將計(jì)算所得的鉆頭的空間位置、傾斜角及方位角以時(shí)間戳的順序存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單，可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量、實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，節(jié)約信號(hào)傳輸?shù)难舆t。顯示界面簡單明了，功能按鍵齊全，而且提供三維畫面顯示方便用戶使用。本發(fā)明為水平連通井提供精確測(cè)量，比現(xiàn)在普通使用的隨鉆測(cè)量工具 (WMD)具有更高精度的導(dǎo)向作用。


圖1是本發(fā)明水平連通井工作系統(tǒng)的工作原理示意圖；圖2是井下磁場測(cè)量儀的內(nèi)部傳感器軸線分布結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明工作原理結(jié)構(gòu)框圖；圖中1-水平井，2-豎井，3-鉆井塔，4-工作臺(tái)，5-磁源，6-鉆頭，7-磁場測(cè)量儀， 8-電纜，9-磁力線，10-三軸磁場傳感器，11-重力加速度計(jì)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1所示，基于Iabview顯示的水平連通井鉆探系統(tǒng)，包括設(shè)置于鉆頭6后端的磁源5，以及設(shè)置于豎井2中與磁源5相配合的磁場測(cè)量儀7，磁場測(cè)量儀7通過電纜8與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)相連。磁源5放置于鉆頭6的后面，隨鉆頭6 放入水平井1中。水平井1的上端設(shè)有鉆井塔3，豎井2的上端設(shè)有工作臺(tái)4。磁源5是本系統(tǒng)的信號(hào)源，緊隨鉆頭6的后面，在鉆進(jìn)過程中可以將磁源5的空間位置認(rèn)為是鉆頭6的空間位置。磁源5由無磁鉆鋌和若干永磁體組成，所述若干永磁體平行并列分布。若干永磁體由多個(gè)釹鐵硼柱狀磁鐵排列組成。磁場測(cè)量儀7包括無磁金屬骨架和設(shè)置于無磁金屬骨架外部的無磁金屬外殼。無磁金屬外殼內(nèi)設(shè)有兩個(gè)三軸磁場傳感器10、一個(gè)重力加速度計(jì)11、溫度濕度傳感器。所述兩個(gè)三軸磁場傳感器10、一個(gè)重力加速度計(jì)11和一個(gè)溫度濕度傳感器均通過485信號(hào)傳輸線與信號(hào)處理模塊相連，信號(hào)處理模塊通過電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連；磁場測(cè)量儀7能測(cè)量磁源5的磁力線9產(chǎn)生的三軸(XYZ)磁矢量，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(即水平連通井信號(hào)處理鉆探系統(tǒng))處理后存入數(shù)據(jù)庫，地面顯示系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中讀出數(shù)據(jù)以文字、數(shù)字、動(dòng)態(tài)圖畫的方式顯示給現(xiàn)場工程師。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為工業(yè)計(jì)算機(jī)。井下磁場測(cè)量儀井下磁場測(cè)量儀7中的一個(gè)三軸磁場傳感器10、一個(gè)重力加速度計(jì)11、溫度濕度傳感器固定于無磁金屬外殼內(nèi)部的底部，另一個(gè)三軸磁場傳感器10固定在無磁金屬外殼內(nèi)部的上部，其中兩個(gè)三軸磁場傳感器10之間的距離已知。如圖2所示，其中三軸磁場傳感器的Z軸位于同一條直線上，X軸、Y軸分別位于相同的平面內(nèi)。磁場測(cè)量儀7的功能是能檢測(cè)井下三軸磁場傳感所在的重力場、溫度濕度、地磁場大小、磁源短節(jié)空間磁感應(yīng)強(qiáng)度，為系統(tǒng)計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程圖如圖3所示。經(jīng)過基于Iabview顯示水平連通井鉆探系統(tǒng)中水平連通井信號(hào)處理鉆探系統(tǒng)將磁場測(cè)量儀所得的信號(hào)經(jīng)過濾波取出地磁場及其它電磁干擾外的信號(hào)以時(shí)間戳的順序存入到數(shù)據(jù)庫中，地面顯示系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)庫，取出所得的數(shù)據(jù)以文字、數(shù)字、動(dòng)態(tài)圖畫的方式顯示給現(xiàn)場工程師。為工程師的現(xiàn)場操作提供可靠的操作建議。從而實(shí)現(xiàn)水平連通的精確鉆探。
權(quán)利要求
1.一種基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置于鉆頭后端的磁源，以及設(shè)置于豎井中與磁源相配合的磁場測(cè)量儀，磁場測(cè)量儀通過電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)，其特征在于，所述磁源由無磁鉆鋌和若干永磁體組成，所述若干永磁體平行并列分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)，其特征在于，所述若干永磁體由多個(gè)釹鐵硼柱狀磁鐵排列組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)，其特征在于，所述磁場測(cè)量儀包括無磁金屬骨架和設(shè)置于無磁金屬骨架外部的無磁金屬外殼，無磁金屬外殼內(nèi)設(shè)有兩個(gè)三軸磁場傳感器、一個(gè)重力加速度計(jì)和一個(gè)溫度濕度傳感器，所述兩個(gè)三軸磁場傳感器、一個(gè)重力加速度計(jì)和一個(gè)溫度濕度傳感器均通過485信號(hào)傳輸線與信號(hào)處理模塊相連，信號(hào)處理模塊通過電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連；其中，一個(gè)三軸磁場傳感器、一個(gè)重力加速度計(jì)和一個(gè)溫度濕度傳感器固定于無磁金屬外殼內(nèi)部的底部，另一個(gè)三軸磁場傳感器固定在無磁金屬外殼內(nèi)部的頂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)三軸磁場傳感器的Z軸位于同一條直線上，X軸、Y軸分別位于相同的平面內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為工業(yè)計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于Labview顯示的水平連通井導(dǎo)向系統(tǒng)，包括設(shè)置于鉆頭后端的磁源，以及設(shè)置于豎井中與磁源相配合的磁場測(cè)量儀，磁場測(cè)量儀通過電纜與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)相連。本發(fā)明中磁場測(cè)量儀可以測(cè)得六組磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)，在整個(gè)水平井聯(lián)通過程中磁場測(cè)量儀放置在豎井中靜止不動(dòng)，實(shí)時(shí)采集磁源在該點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)，達(dá)到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理、軌跡實(shí)時(shí)顯示的目的，能夠?yàn)樗竭B通井、定向井、羽狀井等復(fù)雜的井眼提供精確、實(shí)時(shí)的軌跡導(dǎo)航。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單，可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量、實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，節(jié)約信號(hào)傳輸?shù)难舆t。本發(fā)明為水平連通井提供精確測(cè)量，具有更高精度的導(dǎo)向作用。
文檔編號(hào)E21B47/00GK102305064SQ20111027646
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者夏明俊, 杜國良, 王靜, 蘇俊, 袁孟雷, 趙世軍, 趙書俊, 隋青美 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司