一種磁定位測(cè)井儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種磁定位測(cè)井儀。
【背景技術(shù)】
[0002]石油測(cè)井系統(tǒng)中必須準(zhǔn)確地測(cè)定測(cè)井儀器在井筒中的位置和深度。油氣井的井筒是由固定長(zhǎng)度為L(zhǎng)的特制鋼質(zhì)套管通過接箍連接在一起構(gòu)成的，因此依次記錄套管的個(gè)數(shù)N就可確定測(cè)井儀器在井筒中的深度位置H = L*N。
[0003]常規(guī)井下套管接箍測(cè)井儀(CCL)是利用兩塊磁鋼、一只接收線圈和電子線路組成。測(cè)井時(shí)，通過檢測(cè)接收線圈感應(yīng)電壓Ei隨套管接箍的變化(Ei = -N*d(i)/dt)來記錄并確定接箍的個(gè)數(shù)。再根據(jù)H = L*N計(jì)算出井下地層的準(zhǔn)確深度。
[0004]原CCL測(cè)井時(shí)會(huì)因套管老化或套管直徑較大產(chǎn)生接箍漏測(cè)、套管破損時(shí)產(chǎn)生誤測(cè)。尤其在產(chǎn)氣井中，套管之間的連接不再是通過套管接箍連接，而是改為兩支套管的絲扣(西姆萊斯扣)直接連接。原CCL因測(cè)量不到西姆萊斯扣而無法正常工作。目前，僅有專利一電磁聚焦套管絲扣(接箍)測(cè)井儀一能夠測(cè)出西姆萊斯扣，但它存在體積大、線路復(fù)雜、溫度漂移大、測(cè)量曲線易受套管破損影響的缺點(diǎn)。
[0005]另外，原CCL還存在測(cè)量曲線易受套管破損影響和測(cè)量曲線的幅度受儀器測(cè)井速度影響的缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型提供了一種磁定位測(cè)井儀，主要解決了原CCL因測(cè)量靈敏度不夠高，會(huì)在套管老化時(shí)易漏測(cè)、套管破損時(shí)誤測(cè)以及在新型套管中不能測(cè)出西姆萊斯扣等不理想的問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:包括彈簧臂，以及設(shè)置于彈簧臂上的形狀相同、體積相等的前磁鋼和后磁鋼；前磁鋼和后磁鋼通過導(dǎo)磁板相連，并且分別置于導(dǎo)磁板的兩端；前磁鋼和后磁鋼內(nèi)部的磁場(chǎng)方向均與彈簧臂垂直，且前磁鋼與后磁鋼內(nèi)部的磁場(chǎng)方向相反；前磁鋼和后磁鋼外部的磁場(chǎng)通過導(dǎo)磁板形成恒定磁場(chǎng)；前磁鋼與后磁鋼之間設(shè)置有用于測(cè)量前套管與后套管相連處的套管接箍處或套管絲扣處磁阻變化的霍爾元件；霍爾元件的信號(hào)輸出端上連接有保證前置放大電路在套管磁阻沒有變化時(shí)，輸出信號(hào)為零的調(diào)零電路；前磁鋼與后磁鋼的外側(cè)分別設(shè)置有與導(dǎo)磁板以及彈簧臂相配合將霍爾元件密封的密封罩。
[0008]所述的導(dǎo)磁板為能夠與前磁鋼和后磁鋼相配合使磁感線通過其內(nèi)部，形成恒定磁場(chǎng)的背鐵，背鐵的兩端均與設(shè)置于前磁鋼和后磁鋼外側(cè)的密封罩配合密封。
[0009]所述的前磁鋼與后磁鋼之間的彈簧臂上設(shè)置有用于安裝霍爾元件的霍爾元件安裝座。
[0010]所述的霍爾元件安裝座與后磁鋼之間設(shè)置有用于固定霍爾元件安裝座的固定塊。
[0011]所述的霍爾元件的電源接口以及信號(hào)輸出端通過套裝有過線管的導(dǎo)線與凋零電路以及電源相連。
[0012]所述的凋零電路包括儀表放大器以及控制電阻，控制電阻的控制端連接到儀表放大器的反相輸入端上，儀表放大器的正相輸入端與霍爾元件的信號(hào)輸出端相連。
[0013]所述儀表放大器的輸出端將放大后的信號(hào)輸入到低通濾波器中，濾掉高頻干擾信號(hào)，再經(jīng)過壓頻轉(zhuǎn)換器處理為能夠記錄的套管接箍信號(hào)或套管絲扣信號(hào)，并輸出。
[0014]所述低通濾波器的截止頻率為25Hz。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016]1、具有非常高的靈敏度，可以檢測(cè)出套管磁阻微小的變化。
[0017]本實(shí)用新型采用高靈敏度微功耗的霍爾元件代替接收線圈，采用調(diào)零電路后，儀器測(cè)量精度提高很多?？梢赃m應(yīng)任何種類的油、套管接箍井的測(cè)量。
[0018]2、線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小。
[0019]與原CCL相比，本實(shí)用新型用霍爾元件代替原結(jié)構(gòu)復(fù)雜的感應(yīng)線圈以后，恒磁磁鋼體積也可以減小很多；使儀器體積減小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性價(jià)比也提高。
[0020]與電磁聚焦套管絲扣(接箍)測(cè)井儀相比，本實(shí)用新型沒有交流發(fā)射線圈，省去了發(fā)射驅(qū)動(dòng)部分的電子線路，因而線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積也小。
[0021]3、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確率高。
[0022]本實(shí)用新型檢測(cè)探頭體積小，可采用燈籠體結(jié)構(gòu)一周設(shè)計(jì)多個(gè)檢測(cè)探頭緊貼井壁測(cè)量，輸出的多路CCL曲線通過對(duì)比，可以有效地排除井下套管破損的干擾。
[0023]4、溫度漂移小。
[0024]本實(shí)用新型中采用的霍爾元件的溫度漂移系數(shù)為±0.lmV/°C，最高輸出電壓為4.15V，即溫度變化100°C，輸出電壓最多變化0.24%。而原CCL和電磁聚焦套管絲扣(接箍)測(cè)井儀采用銅線圈接收，銅的溫度漂移系數(shù)為0.004，即溫度變化100°C，輸出電壓變化0.004*100*100%= 40%?？梢?，新型磁定位測(cè)井儀受溫度影響減小很多。
[0025]5、測(cè)量結(jié)果不受測(cè)井速度的影響。
[0026]與原CCL相比，本實(shí)用新型測(cè)量套管時(shí)，霍爾傳感器的輸出信號(hào)只與磁通值有關(guān)。因此，測(cè)量曲線的幅度與測(cè)井速度無關(guān)。
【附圖說明】
[0027]圖1為原CCL傳感器工作原理圖；
[0028]圖2為原CCL傳感器測(cè)量到的套管接箍信號(hào)曲線；
[0029]圖3為原CCL測(cè)量西姆萊斯扣套管曲線；
[0030]圖4為本實(shí)用新型的工作原理圖；
[0031]圖5為本實(shí)用新型的測(cè)量曲線；
[0032]圖6為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7為本實(shí)用新型調(diào)零電路的示意圖。
[0034]其中，I為前套管；2為后套管；3為前磁鋼；4為后磁鋼；5為線圈；6為套管接箍；7為套管絲扣；8為霍爾元件；9為導(dǎo)磁板；10為霍爾元件安裝座；11為固定塊；12為彈簧臂；13為密封罩；14為過線管。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0036]參見圖4至圖7，本實(shí)用新型包括彈簧臂12，以及設(shè)置于彈簧臂12上的形狀相同、體積相等的前磁鋼3和后磁鋼4 ;前磁鋼3和后磁鋼4通過導(dǎo)磁板9相連，并且分別置于導(dǎo)磁板9的兩端；導(dǎo)磁板9為能夠與前磁鋼3和后磁鋼4相配合使磁感線通過其內(nèi)部，形成恒定磁場(chǎng)的背鐵，背鐵的兩端均與設(shè)置于前磁鋼3和后磁鋼4外側(cè)的密封罩13配合密封。前磁鋼3和后磁鋼4內(nèi)部的磁場(chǎng)方向均與彈簧臂12垂直，且前磁鋼3與后磁鋼4內(nèi)部的磁場(chǎng)方向相反；前磁鋼3和后磁鋼4外部的磁場(chǎng)通過導(dǎo)磁板9形成恒定磁場(chǎng)；前磁鋼3與后磁鋼4之間設(shè)置有用于測(cè)量前套管I與后套管2相連處的套管接箍6處或套管絲扣7處磁阻變化的霍爾元件8 ;前磁鋼3與后磁鋼4之間的彈簧臂12上設(shè)置有用于安裝霍爾元件8的霍爾元件安裝座10?；魻栐惭b座10與后磁鋼4之間設(shè)置有用于固定霍爾元件安裝座10的固定塊11?；魻栐?的信號(hào)輸出端上連接有保證前置放大電路在套管磁阻沒有變化時(shí)，輸出信號(hào)為零的調(diào)零電路；霍爾元件8的電源接口以及信號(hào)輸出端通過套裝有過線管14的導(dǎo)線與凋零電路以及電源相連。凋零電路包括儀表放大器以及控制電阻R1，控制電阻Rl的控制端連接到儀表放大器的反相輸入端上，儀表放大器的正相輸入端與霍爾元件8的信號(hào)輸出端相連，儀表放大器的輸出端將放大后的信號(hào)輸入到截止頻率為25Hz的低通濾波器中，濾掉高頻干擾信號(hào)，再經(jīng)過壓頻轉(zhuǎn)換器處理為能夠記錄的套管接箍信號(hào)或套管絲扣信號(hào)，并輸出。前磁鋼3與后磁鋼4的外側(cè)分別設(shè)置有與導(dǎo)磁板9以及彈簧臂12相配合將霍爾元件8密封的密封罩13。
[0037]本實(shí)用新型的原理及工作過程:
[0038]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:利用兩塊磁鋼和一個(gè)導(dǎo)磁板產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，采用一只霍爾元件來代替原CCL的單線圈接收，通過測(cè)量?jī)商坠苓B接處磁阻的變化，來準(zhǔn)確測(cè)量出套管接箍的深度。在電子線路設(shè)計(jì)方面，采用可控調(diào)零電路，使儀器可以在非常高的靈敏度條件下工作。通過同一水平面采用四個(gè)方位角對(duì)井下套管進(jìn)行測(cè)量，就可以判別接箍信號(hào)和破損信號(hào)。這樣，磁定位測(cè)井儀具有不受測(cè)井速度和套管破損的影響，對(duì)各種套管接箍都能精確測(cè)量出。
[0039]本實(shí)用新型包括兩部分:檢測(cè)探頭和調(diào)零電路。
[0040]1、檢測(cè)探頭
[0041]設(shè)計(jì)新檢測(cè)探頭的目的就