本发明专利技术涉及水平井钻井方位检测领域，具体涉及一种近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，所述的装置在钻柱周围有四个功能槽，包括传感器，数据采集，数据处理控制电路和电池组槽。传感器槽内包含作为电磁波电阻率的电源发射天线和用于无线通信的发射天线，两个低功耗点源聚焦天线接收天线，在发射接收天线中间是伽马计数管；数据采集槽包含电阻率发射和接收电路和伽马计数管高压电路；数据处理控制电路槽包含主MCU、井斜、工具面测量、三维振动测量、转速测量和无线短传电路；电池组槽包含两组高温电池组。此发明专利技术解决了常规LWD功耗大，井下连续工作时间短且测点滞后钻头较远，薄层砂岩钻遇率低的问题。不仅延长了井下连续工作时间，而且提高了砂岩钻遇率，减少不必要的钻进进程，提高采收率，降低成本，实现油田的增产。产。产。
【技术实现步骤摘要】
位于钻铤短节最下端，远接收天线(3)与发射天线间距为60cm，点源聚焦近接收天线(2) 与点源聚焦远发射天线(1)间距15cm。
[0007]本专利技术所述的有缆通道通过控制电路的微处理器控制发射天线的发射频率和功率选择。电磁波发射电路与点源聚焦发射天线(1)组成电阻率发射模块，电磁波接收电路与点源聚焦接收天线(2)组成电阻率接收模块；电磁波发射电路使用晶体振荡器，输出2MHz正弦波信号。电磁波接收电路使用双通道高频放大器接收发射电路的信号。电路总功率0.6W待机间歇工作可达200小时。
[0008]本专利技术所述的自然伽马模块(2)主要由三组盖格弥勒计数管组成方位伽马射线探测器，G
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M安装槽中按30度排列,安装在点源聚焦发射天线(1)与点源聚焦近接收天线(3)之间的仪器槽内；它由G
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M计数管、高压发生器、前置放大器、脉冲放大器和定标器组成。自然伽马高压电路采用高压稳压电源模块激励，为适配井下伽马高压坪区的变化，G
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M伽马高压电路的方波脉冲输出电压为900V，通过G
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M伽马采集电路完成采集存储，多通道伽马射线探测器的计数率结合在一起，以使统计精度最优化。
[0009]本专利技术所述的数据处理模块包含主MCU、井斜、工具面测量，三维振动测量，转速测量和无线短传电路。所述的主MCU控制器控制发射和接收和计算远近天线信号的相位差和幅度比，再根据相位差和幅度比与电阻率的对应关系计算出岩层的电阻率；所述井斜用于测量钻井井斜度；所述工具面测量用于测量工具面，从而确定电阻率与伽马的测量方位；三维震动测量用于测量钻铤震动；转速测量用于测量钻铤的转速；无线短传电路用于井下与地面的数据传送。
[0010]本专利技术所述的电阻率接收模块通过点源聚焦接收天线(2)接收交变电磁场信号，经过滤波调制、信号调理和信号采集，通过数据处理模块完成数据采集处理:数据处理模块控制自然伽马采集电路实现开关控制和计数采集，自然伽马采集电路通过对自然伽马高压电路输入21V电压，控制自然伽马高压电路输出900V方波脉冲电压激励，实现地层中的放射性伽马射线进行有效测量。
[0011]采用点源聚焦近接收天线与点源聚焦远接收天线组合，由MCU控制器控制发射和接收并计算远近天线信号的相位差和幅度比，再根据相位差和幅度比与电阻率的对应关系计算出岩层的电阻率，可有效提高信号接收采集识别效率。G
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M伽马高压电路输入电压为21v，采用高压稳压电源模块激励，为适配井下伽马高压坪区的变化，自然伽马高压电路的方波脉冲输出电压为900V。通过自然伽马采集电路完成采集存储，多通道伽马射线探测器的计数率结合在一起，以使统计精度最优化。钻铤可以在井下旋转，同时带动测量面对钻铤四周进行全方位检测，通过钻铤上的工具面方位检测便可以检测测试面所测方位，最终实现电阻率与自然伽马的方位检测。
[0012]通过有缆通道实现模块功能组合以及数据上传:通过电缆完成传感器模块、数据采集模块、数据处理控制电路模块和电源模块的连接。电阻率接收模块通过电阻率接收线圈接收交变电磁场信号，经过滤波调制、信号调理和信号采集，通过中控模块完成数据采集处理:中控模块控制自然伽马采集电路，实现开关控制和计数采集，自然伽马采集电路通过对自然伽马高压电路输入18V电压，控制自然伽马高压电路输出900V方波脉冲电压激励，实现地层中的放射性伽马射线进行有效测量。
附图说明：
[0013]图1是本专利技术实施例方位电阻率结构示意图；
[0014]图2是本专利技术实施例方位电阻率原理框图；
[0015]图3是本实用实施例方位伽马盖格弥勒管探测原理图；
[0016]图4是本实用实施例无线短传发射电路原理图；
[0017]图5是本实用实施例无线短传接收电路原理图；
[0018]图6是本实用实施例近钻头原理框图。
[0019]图中：发射天线1、G
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M伽马计数管2、伽马计数管3。
具体实施方式：
[0020]以下结合附图对本专利技术的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]如图1，图2所示，一种近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置包括钻铤短节、传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和电源模块。所述钻铤短节四周设置四个功能槽面，分别用于安装传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和电源模块。所述传感器模块安装槽与所述采集模块安装槽之间设有有缆通道。所述钻铤短节前端设有工作面，用于钻铤方位检测。所述近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置前端连接钻头，后端连接动力钻具。
[0022]如图1所示，本专利技术实施例中测量模块包括方位电阻率和方位伽马装置。其中方位电阻率用来测量地质电阻率，方位伽马管用于测量地层岩性。方位电阻率测量装置由点源聚焦发射天线1、点源聚焦近接收天线2和点源聚焦远接收天线2构成。传感器模块槽面上开设四个安装槽，分别用于安装电源发射天线1和用于无线通信的发射天线1、G
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M伽马计数管3、点源聚焦近接收天线2和点源聚焦远接收天线2。远接收天线2与发射天线间距为60cm，点源聚焦近接收天线2与点源聚焦远发射天线1间距15cm。
[0023]如图1图2所示，有缆通道通过控制电路的微处理器控制发射天线的发射频率和功率选择。电磁波发射电路与点源聚焦发射天线1组成电磁波发射模块，电磁波接收电路与点源聚焦接收天线2组成电阻率接收模块；电磁波发射电路使用晶体振荡器，输出2MHz正弦波信号。电磁波接收电路使用双通道高频放大器接收发射电路的信号。方位电阻率由发射天线、接收天线、电磁波发射电路、接收电路和MCU控制器组成。MCU控制器控制发射和接收并计算远近天线信号的相位差和幅度比，再根据相位差和幅度比与电阻率的对应关系计算出岩层的电阻率。
[0024]如图1图2所示，本专利技术中自然伽马模块3主要由三根盖格弥勒计数管组成伽马射线探测器，三根计数管在G
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M安装槽中按30度排列,安装在点源聚焦发射天线1与点源聚焦近接收天线2之间的仪器槽内；它由G
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M计数管、高压发生器、前置放大器、脉冲放大器和定标器组成。G
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M计数管是气体探测器的一种，用来测定射线强度，即单位时间的粒子数目。自然伽马高压电路采用高压稳压电源模块激励，为适配井下伽马高压坪区的变化，G
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M伽马高压电路的方波脉冲输出电压为900V，通过G
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M伽马采集电路完成采集存储。
[0025]如图2所示，本专利技术中接收电路使用双通道高频放大器，对远、近天线接收的信号放大，再进入鉴相器降频到2KHz，采用AGC放大电路得到幅度相等，相位不同的正弦信号，经
鉴相器输出与相位相关的模拟电压，再经A/D转换，数据进入CPU解算出相位差，计算出电阻率值。电路总功率0.6W待机间歇工作可达200小时。
[0026]本专利技术中，如图1和图2所示，自然伽马模块本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是，包括钻铤短节、传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和电源模块。所述钻铤短节四周设置四个功能槽面，分别用于安装传感器模块、数据采集模块、数据处理模块和电源模块；所述传感器模块安装槽与所述采集模块安装槽之间设有电缆通道；所述近钻头短节设有MEMS加速度和磁阻传感器，用于钻铤井斜、工具面、转速检测；所述近钻头测量短节前端连接钻头，后端连接动力钻具。2.根据权利要求1所述的近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是，所述的传感器模块包括方位电阻率和方位伽马装置，所述方位电阻率用来测量地层电阻率，所述方位伽马管用于测量地层岩性。所述方位电阻率测量装置由电阻率的发射天线(1)和用于无线通信的发射天线(1)，两个低功耗点源聚焦天线接收天线(3)和伽马计数管(3)构成。所述传感器模块功能槽上开设四个安装槽，分别用于安装电源发射天线(1)和用于无线通信的发射天线(1)、G
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M伽马计数管(2)、点源聚焦近接收天线(3)和点源聚焦远接收天线(3)。其中，点源聚焦接收天线(3)与点源聚焦发射天线(1)分别位于G
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M伽马管(2)两侧，点源聚焦发射天线(1)位于钻铤短节最上端，点源聚焦远接收天线(3)位于钻铤短节最下端，远接收天线(3)与发射天线间距为40cm，点源聚焦近接收天线(3)与点源聚焦远发射天线(1)间距5cm。3.根据权利要求2所述的近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是：所述有缆通道通过控制电路的微处理器控制发射天线的发射频率和功率选择。所述数据采集模块包含电阻率发射和接收电路和伽马计数管高压电路。电阻率发射电路与点源聚焦发射天线(1)组成电阻率发射模块；电阻率接收电路与点源聚焦接收天线(3)组成电阻率接收模块；伽马计数管高压电路与G
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M计数管组成伽马探测模块。电磁波发射电路使用晶体振荡器，输出2MHz正弦波信号；电阻率接收电路使用双通道高频放大器接收发射电路的信号；伽马计数管高压电路采用900V方波脉冲电压激励。4.根据权利要求2所述的近钻头随钻方位电阻率与方位伽马测量装置，其特征是：所述的自然伽马模块(2)主要由三组盖格弥勒计数管组成多通道伽马射线探测器，三组计数管在G
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M安装槽中按30度排列，安装在点源聚焦发射天线(1)与点源聚焦近接收天线(3)之间仪器槽内；自然伽马高压电路采用高压稳压电源模块激励，为适配井下伽马高压坪区的变化，G
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M伽马高压电路的方波脉冲输出电压为900V，通过G
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M伽马采集电路完成采集存储，多通道伽马射线探测器的计数率结合在一起，以使统计精度最优化。5.根据权利要求1所述的近...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘江，孙天印，
申请(专利权)人：大庆随钻科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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