随钻测量探管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种随钻测量探管，其包括探管接头、探管保护筒、电源模块、控制模块和测量短节；探管接头设置于探管保护筒的一端，探管接头接收外部电源供给；电源模块、控制模块和测量短节均固定在探管保护筒内部，电源模块用来对外部电源实现电平转换并向控制模块和测量短节供电；测量短节内配置有用来测量地球重力场的三轴加表和测量地磁场的三轴磁通门；控制模块与测量短节连接，用来采集测量短节测量得到的数据并计算出测量短节的工具面数据，然后对工具面数据进行编码并通过探管接头向外部发送出带编码数据的控制电平信号。本实用新型专利技术可以实现工具面的高精度测量与高速率传输，可以满足井下定向动力钻具工具面动态控制系统以及其他类似系统的测量要求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
随钻测量探管
本技术涉及一种随钻测量装置，具体涉及一种能够实现井下工具面的高精度测量和高速率传输的随钻测量探管，属于石油勘探领域。
技术介绍
目前，石油钻井中普遍使用的MWD (Measure While Drilling，随钻测量)系统主要用于实现井斜、方位以及钻具工具面的测量。使用常规MWD系统的井下作业，工具面测量精度不高、传输速率较慢(常用的MWD系统工具面测量精度为±2.8°，传输速率为14秒更新一次)，在效率要求不高的情况下，也能够满足一般的控制要求，但难以符合动态实时控制要求。井下定向动力钻具工具面动态控制系统是一套钻井作业自动控制系统。为了达到闭环自动控制的目的，该系统需要地面实现快速地获取高精度的钻具工具面，井下定向动力钻具工具面动态控制系统所需要的工具面精度为±0.1°，工具面传输速率要明显优于常规MWD系统。由此可见，常用的MWD系统工具面测量精度无法达到井下定向动力钻具工具面动态控制系统的要求。而为了提高井下工具面的测量精度，则工具面数据的传输长度必须增力口，但是会导致传输速率变慢，从而影响井下定向动力钻具工具面动态控制系统的控制实时性。因此，井下定向动力钻具工具面动态控制系统对井下工具面测量的精度和传输速率要求是常用的MWD系统无法满足的。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供能够实现井下工具面的高精度测量和高速率传输的随钻测量探管，可以满足井下定向动力钻具工具面动态控制系统对井下工具面的测量精度和传输速率要求。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案:一种随钻测量探管，其特征在于，该随钻测量探管包括探管接头、探管保护筒、电源模块、控制模块和测量短节；所述探管接头设置于所述探管保护筒的一端，所述探管接头接收外部电源供给；所述电源模块、控制模块和测量短节均固定在所述探管保护筒内部，所述电源模块用来对外部电源实现电平转换并向所述控制模块和测量短节供电；所述测量短节内配置有用来测量地球重力场的三轴加表和测量地磁场的三轴磁通门；所述控制模块与所述测量短节连接，用来采集所述测量短节测量得到的数据并计算出所述测量短节的工具面数据，然后对所述工具面数据进行编码并通过所述探管接头向外部发送出带编码数据的控制电平信号。在一个优选的实施例中，所述电源模块能够接收直流供电和三相交流供电。在一个优选的实施例中，所述三轴加表为三个敏感方向互相垂直的加速度传感器，且其测量精度为1%。6，其中G为9.8m/s2。在一个优选的实施例中，所述三轴磁通门采用测量精度为0.1 μ T的高精度磁通门。本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本技术的测量短节集成了测量精度为1%。G的高精度加表和测量精度为0.1 μ T的高精度磁通门，通过该高精度加表和高精度磁通门计算重力工具面及磁工具面时，可以保证±0.1°的工具面测量精度。2、本技术的控制模块在对工具面数据进行编码时采用新型编码方式，从而可以在保证工具面测量精度的同时，保证工具面的传输速率。3、电源模块可以接收直流供电和三相交流供电，使随钻测量探管可以适用于各种不同的井下工作条件。由此可见，本技术可以实现工具面的高精度测量与高速率传输，可以满足井下定向动力钻具工具面动态控制系统以及其他类似系统的测量要求。【附图说明】图1为本技术随钻测量探管的结构示意图；图2为本技术随钻测量探管的一种编码区间划分；图3为本技术随钻测量探管的一种数据序列格式。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。图1显示了本技术的随钻测量探管100，该随钻测量探管100包括探管接头1、探管保护筒2、电源模块3、控制模块4和测量短节5。探管接头I设置于探管保护筒2的一端，该探管接头I是随钻测量探管100与外部信号连接的接口，随钻测量探管100通过探管接头I接收外部电源供给。探管保护筒2为耐高压的无磁金属筒，用来容纳和保护内部的电源模块3、控制模块4和测量短节5。电源模块3、控制模块4和测量短节5均固定在探管保护筒2内部，其中电源模块3用来接收外部电源供给并实现电平转换，以向控制模块4和测量短节5供电。测量短节5内配置有三轴加表和三轴磁通门(图中未示出)，分别用来测量地球重力场及地磁场，并将测量得到的数据转换为直流电平。控制模块4与测量短节5连接，用来采集测量短节5输出的直流电平并计算。得到测量短节5的工具面数据，然后对工具面数据进行编码并通过探管接头I向外部发送出带编码数据的控制电平信号。在一个优选的实施例中，电源模块3可以接收直流供电和三相交流供电，使随钻测量探管100可以适用于各种不同的井下工作条件。在一个优选的实施例中，三轴加表是指三个敏感方向互相垂直的加速度传感器，其可以采用测量精度为为9.8m/s2)的高精度加表，通过该高精度加表计算重力工具面时，可以保证±0.1°的工具面测量精度。在一个优选的实施例中，三轴磁通门可以采用测量精度为0.1μ T的高精度磁通门，通过该高精度磁通门计算磁工具面时，可以保证±0.1°的工具面测量精度。在保证了工具面测量精度的同时，为了保证工具面的传输速率，本技术的控制模块4在对工具面数据进行编码时采用以下编码方式:I)将工具面数据上传整合到一个数据序列中。2)在数据序列前加入一个工具面状态数据，此工具面状态数据包括工具面的类型标志位和工具面所处区间标志位。其中，工具面类型标志位占用I个bit，用来说明工具面类型:重力工具面或磁性工具面。工具面所处区间标志位占用i(i = 1,2,3,…)个bit，用来说明工具面所在编码区间。编码区间通过将360°工具面按角度等分为2i个固定的区间得到。在本实施例中，将360°工具面划分为8个编码区间(如图2所示)，则000为第一编码区间0-45°，001为第二编码区间45-90°，以此类推。3)在工具面状态数据之后，编码若干个工具面编码数据。其中，数据序列的各个工具面编码数据均按照以下公式来编码:N= ( α - β ) *2η/ θ，式中，α为工具面数据；β为编码区间基准值，编码区间基准值为编码区间的最小工具面值，例如第一编码区间000的基准值为0° ;η为工具面数据位数；Θ为编码区间所包含的角度。由于在划分编码区间后，工具面在编码区间内的编码范围变小，因此精度可以提高。在本实施例中，将360°工具面划分8个编码区间，工具面在45°的编码区间内编码，数据序列包括I个工具面状态数据和3个工具面编码数据(如图3所示)，因此工具面数据位数为9位，即可以保证±0.1°的编码精度。例如工具面25.2°的编码计算如下:(25.2_0)*29/45 = 28 7,即工具面 25.2°的编码就是287。本技术在采用上述编码方式后，随钻测量探管100可以保证在工具面的传输速率基本不变的条件下实现工具面的高精度测量。上述各实施例仅用于说明本技术，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本技术技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本技术的保护范围之外。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻测量探管，其特征在于，该随钻测量探管包括探管接头、探管保护筒、电源模块、控制模块和测量短节；?所述探管接头设置于所述探管保护筒的一端，所述探管接头接收外部电源供给；?所述电源模块、控制模块和测量短节均固定在所述探管保护筒内部，所述电源模块用来对外部电源实现电平转换并向所述控制模块和测量短节供电；?所述测量短节内配置有用来测量地球重力场的三轴加表和测量地磁场的三轴磁通门；?所述控制模块与所述测量短节连接，用来采集所述测量短节测量得到的数据并计算出所述测量短节的工具面数据，然后对所述工具面数据进行编码并通过所述探管接头向外部发送出带编码数据的控制电平信号。

【技术特征摘要】
1.一种随钻测量探管，其特征在于，该随钻测量探管包括探管接头、探管保护筒、电源模块、控制模块和测量短节； 所述探管接头设置于所述探管保护筒的一端，所述探管接头接收外部电源供给；所述电源模块、控制模块和测量短节均固定在所述探管保护筒内部，所述电源模块用来对外部电源实现电平转换并向所述控制模块和测量短节供电； 所述测量短节内配置有用来测量地球重力场的三轴加表和测量地磁场的三轴磁通门； 所述控制模块与所述测量短节连接，用来采集所述测量短节测量得到的数据并计算出所述测量短节的工具面数据，然后对所述工具面数据进行编码并通过所述探管接头向...

【专利技术属性】
技术研发人员：何保生，石俊峰，李汉兴，冯泽东，陈红新，卜纲，李峰飞，潘光玮，武广瑷，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油研究总院，中天启明石油技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：