电缆存储双模式测井装置的制造方法

电缆存储双模式测井装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及测井技术领域，具体是一种电缆存储双模式测井装置。
【背景技术】
[0002] 随着勘探技术的不断发展，勘探开发程度的不断深入，超井、大斜度井、水平井不 断的出现，给裸眼井电缆测井带来了极大的挑战。据统计，仅仅四川地区2010年一年，阻卡 通井率就高达47. 6%，通井所占用的时间占总测井时间的近一半。很多数据表明，大角度斜 井、水平井化及大于4000m的深井阻卡通井率远远高于直井。为了降低测井成本，控制测井 安全风险，提高对复杂井的测井时效与测井资料的采集率，有必要发展一种新型测井技术 既可传统的电缆方式测井又可W在复杂情况时运用先进的存储式测井方式来测井，即 电缆存储双模式测井技术。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于提供一种电缆存储双模式测井装置及方法，既可传统的电 缆方式测井又可W在复杂情况时运用先进的存储式测井方式来测井。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0005] 电缆存储双模式测井装置，包括存控式伽马仪和存储式声波仪；所述存控式伽马 仪包括CPU单片机、RTC单元（实时时钟单元）、存储单元、压力采集单元、继电器控制单元、 马达控制单元、CAN总线接口单元和备份电路控制部分，RTC单元通过两线式串行总线I2C 与CPU单片机实现数据交互，存储单元通过串行外设接口SPI与CPU单片机实现数据交互， 压力采集单元与CPU单片机实现数据交互，CPU单片机分别与继电器控制单元和马达控制 单元连接，CAN总线接口单元与CPU单片机实现数据交互，备份电路控制部分与CPU单片机 双向连接；所述存储式声波仪包括单片机、声波发射接收电路、声波波形放大电路、通道选 择器、AD转换器、可编程控制器FPGA、FLA甜和CAN收发器，单片机与声波发射接收电路连 接并对声波发射进行控制，声波发射接收电路与声波波形放大电路连接，声波波形放大电 路与通道选择器连接，通道选择器与AD转换器连接，可编程控制器FPGA分别与AD转换器、 FLA甜和单片机进行数据交互，单片机还与CAN收发器进行数据交互。
[0006] 作为本实用新型进一步的方案；所述压力采集单元包括压力传感器和信号处理采 集电路。
[0007] 作为本实用新型进一步的方案；所述存控式伽马仪还预留有GR信号采集通道和 (XL信号采集通道，GR信号采集通道和(XL信号采集通道分别与CPU单片机进行数据交互。 [000引作为本实用新型进一步的方案；所述存控式伽马仪还包括金属感应器和井径信号 采集电路，金属感应器与CPU单片机连接，井径信号采集电路与CPU单片机双向连接。
[0009] 作为本实用新型进一步的方案；所述AD转换器为AD转换器THS1206。
[0010] 作为本实用新型进一步的方案；所述存控式伽马仪的操作方法为：
[0011] (1)设定条件：在下井前，通过地面软件配置参数；
[0012] (2)装置释放；下井，整串累出式测井装置连接好后，存储短节一直处于工作状 态，按照设定的条件，在接收到正确的释放泥浆脉冲且泥浆压力达到设定值后，装置释放；
[0013] (3)测井；待装置释放完成进入测井状态，接收并存储声波W外的所有仪器的数 据，记录数据与井下装置RTC的对应关系，在测井完成后，将装置提出井口；
[0014] (4)读出数据；读出测井数据，再通过软件完成数据和深度的对应。
[0015] 作为本实用新型进一步的方案：所述存控式伽马仪的配置参数包括时间同步、存 储单元初始化或者擦除、井下挂接配置、启动延时配置和井下泥浆压力参数配置。
[0016] 作为本实用新型进一步的方案；所述存储式声波仪包括两种工作模式：①测时差 模式，1-4道波工作，A单元的增益设置在2. 5档，B单元的增益设置在3. 5档；一次发射， 八个声波波形同时被接收并放大送到采集存储电路；②VDL/邸L模式，1、5道波工作，固定 在1档增益；一次发射，两个接收探头同时接收放大后送到采集存储电路。
[0017] 电缆存储双模式测井方法，利用上述的装置，将其安置在钻具内部，通过钻具将装 置输送到井底，泥浆脉冲传送指令将装置累出钻具，同时利用装置自带的电池短节供电，井 下的装置进行数据采集并将数据存储在装置自带的存储单元中；待测井结束后，装置起至 地面后再将测井数据从存储单元中读取并与深度进行匹配后使用。
[0018] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0019] 本实用新型结合了测井、钻井、地质、岩石物理等专业知识和技术，电缆方式和传 统测井方式无异，而其突出特点是必要时可采用无电缆测井方式，主要用于复杂井眼条件 下的安全高效测井数据采集和评价。测井时将装置安置在钻具内部，通过钻具将装置输送 到井底，泥浆脉冲传送指令将装置累出钻具，同时利用装置自带的电池短节供电，井下装置 进行数据采集并将数据存储在装置自带的存储单元之中。等待测井结束后，装置起至地面 后再将测井数据从存储单元中读取并与深度进行匹配后使用。面对超深、高温、高压的大斜 度井、水平井和小井眼多分支井，井壁严重失稳的复杂井，传统电缆测井往往无能为力，此 时利用此模式测井技术可W较好地完成该类复杂井的测井采集。
【附图说明】
[0020] 图1是本实用新型实施例的存控式伽马仪的结构框图；
[0021] 图2是本实用新型实施例的存控式伽马仪的供电条件；
[0022] 图3是本实用新型实施例的存控式伽马仪的断电条件；
[0023] 图4是本实用新型实施例的存控式伽马仪的数据下载示意图；
[0024] 图5是本实用新型实施例利用存控式伽马仪得到的测井曲线与电缆传输伽马测 井曲线的对比图；
[00巧]图6是本实用新型实施例的存储式声波仪的结构框图；
[0026] 图7是本实用新型实施例的存储式声波仪的数据下载示意图；
[0027] 图8是本实用新型实施例利用存储式声波仪得到的时差测井曲线与电缆传输声 波时差测井曲线的对比图。
【具体实施方式】
[002引下面将结合本实用新型实施例及附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实 施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029] 本实用新型实施例中，电缆存储双模式测井装置，包括存控式伽马仪和存储式声 波仪。
[0030] 请参阅图1，存控式伽马仪包括CPU单片机、RTC单元、存储单元、压力采集单元、继 电器控制单元、马达控制单元、CAN总线接口单元和备份电路控制部分；RTC单元通过两线 式串行总线I2C与CPU单片机实现数据交互，RTC单元还与3. 6VRTC单元实现数据交互；存 储单元通过串行外设接口SPI与CPU单片机实现数据交互；压力采集单元包括压力传感器 和信号处理采集电路，压力采集单元与CPU单片机实现数据交互；CPU单片机分别与继电器 控制单元和马达控制单元连接，对继电器和马达的动作进行控制；CAN总线接口单元为CAN 收发器，CAN收发器与CPU单片机内的CAN控制器实现数据交互；备份电路控制部分与CPU 单片机双向连接。
[003U 存控式伽马仪还可W预留GR信号采集通道和(XL信号采集通道，GR信号采集通 道和(XL信号采集通道分别与CPU单片机进行数据交互。还可W在存控式伽马仪上增加一 个金属感应器与井径信号采集电路，金属感应器与CPU单片机连接，井径信号采集电路与 CPU单片机双向连接，通过金属感应器与井径信号采集电路的 协同作用，判断装置已经成功 累出保护套，用于控制装置供电更为理想。
[0032] 存控式伽马仪的核屯、部分组件为存储短节，在存储短节中有两块功能相同的控制 板，一块为主板，另一块作为备板，互为备份，保障测井的成功率。
[0033] 请参阅图2~4,所述存控式伽马仪的操作方法为；
[0034] (1)设定条件：在下井前，通过地面软件配置参数；时间同步、存储单元初始化或 者擦除、井下挂接配置、启动延时配置，井下泥浆压力参数配置（用于辅助装置的供电与断 电）；
[0035] (2)装置释放；下井，整串累出式测井装置连接好后，存储短节一直处于工作状 态，按照设定的条件，在接收到正确的释放泥浆脉冲且泥浆压力达到设定值后，控制电池与 释放器，配合地面司钻人员的操作完成装置释放，并控制井下其他装置的供电与断电；
[0036] (3)测井；待装置释放完成进入测井状态，接收并存储声波W外的所有仪器的数 据，记录数据与井下装置RTC(实时时钟）的对应关系，在测井完成后，将测井装置提出井 P;
[0037] (4)读出数据；通过专用设备读出测井数据，再通过软件完成数据和深度的对应。
[003引上述存控式伽马仪的技术难点为；全部装置的数据采集及其控制，相当于531TGR的除遥传之外的功能；高温下的存储技术的实现；高温下的实时时钟应用；多种参数数据 的采集，包括GR、泥浆压力、CCL、温度、井径信号等；复杂的控制逻辑，多种参数的判断。
[0039] 请参阅图5,在2015年1月22日一24日对孤古8井进行了试验，通过存储伽马测 井和电缆传输伽马测井两种方式进行测井，并将最终测得的存储测井曲线与电缆测井曲线 绘制成图，实曲线为存储伽马测井曲线，虚曲线为电缆传输伽马测井曲线。对比两种曲线， 可W得出；存储测井曲线与电缆测井曲线基本一致。其中，电源控制板并未采用继电器的方 式，而是采用大功率场效应管，可W降低功耗，同时还降低了元器件的成本。
[0040] 请参阅图6,存储式声波仪包括单片机、声波发射接收电路、声波波形放大电路、通 道选择器、AD转换器、可编程控制器FPGA、FLA甜和CAN收发器；单片机与声波发射接收电 路连接并对声波发射进行控制，声波发射接收电路与声波波形放大电路连接，声波波形放 大电路与通道选择器连接，通道选择器对十通道声波波形进行选择，通道选择器与AD转换 器连接；可编程控制器FPGA分别与AD转换器、FLA甜和单片机进行数据交互；单片机还与 CAN收发器进行数据交互。
[0041] 存储式声波仪的主要功能为；完成声波井下数字化，并存储下来，待装置提出井口 后下载数据，进行回放计算出时差，或者绘制vdl图和cbl曲线。
[0042] 存储式声波仪有两种工作模式：①测时差模式，1-4道波工作，A单元的增益设置 在2. 5档，B单元的增益设置在3. 5档；一次发射，八个声波波形同时被接收并放大送到采 集存储电路；②VDL/邸L模式，1、5道波工作，固定在1档增益。一次发射，两个接收探头同 时接收放大后送到采集存储电路。
[0043] 为了适应不同地层时差测井的需要，配备两组相同的采集放大W及存储电路，放 大增益设置在不同增益。由释放器存储短节Wmz的频率通过CAN总线下发时间戳指令， 存储式声波仪开始一次发射义样工作，之后对发射电容充电为下一次发射做准备。
[0044] 存储式声波仪的技术难点；1yS的时间要同时采集8个声波的波形数据，高速AD 转换器的选型及其控制应用，声波数据的缓存W及到存储单元技术的实现，低功耗的实现， 采用选取低功耗的元器件，声波单次发射，多通道同时采样。声波数据的优化算法，降低存 储与传输的数据量。
[0045] 其中AD转换器为高速AD转换器，可W选用AD转换器THS1206,AD转换器THS1206 的主要参数为：采样频率6MSPS，4通道，12位精度；"温度性能"-40°C~125°C内部有16字 的FIFO;4通道同步采样满足4道声波同时接收的要求；采样频率6MSPS，满足声波1yS- 个采样点的要求；低功耗，使用5V电源其功耗仅为210mW。
[0046] 对存储式声波仪的存储波形空间的容量进行了设计，具体的声波滑行纵波速度数 据如下表1所示。
[0047] 表1声波滑行纵波速度数据
[0048]
【主权项】
1. 电缆存储双模式测井装置，其特征在于，包括存控式伽马仪和存储式声波仪；所述 存控式伽马仪包括CPU单片机、RTC单元、存储单元、压力采集单元、继电器控制单元、马达 控制单元、CAN总线接口单元和备份电路控制部分，RTC单元通过两线式串行总线12C与CPU 单片机实现数据交互，存储单元通过串行外设接口 SPI与CPU单片机实现数据交互，压力采 集单元与CPU单片机实现数据交互，CPU单片机分别与继电器控制单元和马达控制单元连 接，CAN总线接口单元与CPU单片机实现数据交互，备份电路控制部分与CPU单片机双向连 接；所述存储式声波仪包括单片机、声波发射接收电路、声波波形放大电路、通道选择器、AD 转换器、可编程控制器FPGA、FLASH和CAN收发器，单片机与声波发射接收电路连接并对声 波发射进行控制，声波发射接收电路与声波波形放大电路连接，声波波形放大电路与通道 选择器连接，通道选择器与AD转换器连接，可编程控制器FPGA分别与AD转换器、FLASH和 单片机进行数据交互，单片机还与CAN收发器进行数据交互。
2. 根据权利要求1所述的电缆存储双模式测井装置，其特征在于，所述压力采集单元 包括压力传感器和信号处理采集电路。
3. 根据权利要求1所述的电缆存储双模式测井装置，其特征在于，所述存控式伽马仪 还预留有GR信号采集通道和CCL信号采集通道，GR信号采集通道和CCL信号采集通道分 别与CPU单片机进行数据交互。
4. 根据权利要求1所述的电缆存储双模式测井装置，其特征在于，所述存控式伽马仪 还包括金属感应器和井径信号采集电路，金属感应器与CPU单片机连接，井径信号采集电 路与CPU单片机双向连接。
5. 根据权利要求1所述的电缆存储双模式测井装置，其特征在于，所述AD转换器为AD 转换器THS1206。
6. 根据权利要求1所述的电缆存储双模式测井装置，其特征在于，所述存储式声波仪 包括两种工作模式：①测时差模式，1一4道波工作，A单元的增益设置在2. 5档，B单元的 增益设置在3. 5档；一次发射，八个声波波形同时被接收并放大送到采集存储电路；②VDL/ CBL模式，1、5道波工作，固定在1档增益；一次发射，两个接收探头同时接收放大后送到采 集存储电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电缆存储双模式测井装置，所述装置包括存控式伽马仪和存储式声波仪；存控式伽马仪包括CPU单片机，CPU单片机分别与RTC单元、存储单元、压力采集单元、CAN总线接口单元和备份电路控制部分连接，CPU单片机分别与继电器控制单元和马达控制单元连接；存储式声波仪包括单片机和可编程控制器FPGA，单片机依次通过声波发射接收电路、声波波形放大电路、通道选择器与AD转换器连接，可编程控制器FPGA分别与AD转换器、FLASH和单片机连接，单片机还与CAN收发器连接。将装置随钻具输到井底进行数据采集并存储；待起至地面后再读出数据。本实用新型主要用于复杂井眼条件下的安全高效测井数据采集和评价。
【IPC分类】G01V11-00
【公开号】CN204613428
【申请号】CN201520334647
【发明人】何明, 李英波, 刘金柱, 姚波, 李思遥
【申请人】北京环鼎科技有限责任公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月22日