数字套管接箍磁定位测井仪.pdf

本发明是用于钻井探测的测井仪，包括前端探头部件和位于探头部件后方、与探头部件相连接的信号处理装置，其中，探头部件由绕在软铁铁芯上的一组线圈绕组和两个永久耐高温磁钢组成，两个永久耐高温磁钢以同极性方式固定在线圈绕组两端；信号处理装置由采集部件、通讯部件和电源组成；探头部件与采集部件的输入端连接，采集部件的输出端连接通讯部件，电源的输出端分别连接探头部件、采集部件和通讯部件。本发明结构设计合理，数字信号传输方式能够大幅度提高传输信号抗干扰能力，解决了模拟信号传输噪声干扰造成的丢接箍现象，减轻地面计算机工作负荷，有效提高了测井深度测量的可靠性。

1.  一种数字套管接箍磁定位测井仪，包括前端探头部件和位于探头部件后方、与探头部件相连接的信号处理装置，其特征在于：
所述探头部件由绕在软铁铁芯上的一组线圈绕组和两个永久耐高温磁钢组成，两个永久耐高温磁钢以同极性方式固定在线圈绕组两端；
所述信号处理装置由采集部件、通讯部件和电源组成；
所述探头部件与采集部件的输入端连接，采集部件的输出端连接通讯部件，电源的输出端分别连接探头部件、采集部件和通讯部件。

2.  根据权利要求1所述的数字套管接箍磁定位测井仪，其特征在于：
所述采集部件由滤波放大模块、电平变换模块和信号处理模块组成，其中滤波放大模块的输入端连接探头部件，输出端与电平变换模块相连接，所述电平变换模块的输出端连接信号处理模块；
所述通讯部件包括数据解析模块、以太网控制模块、AUI转换器和数据传输接口，其中数据解析模块和以太网控制模块通过ISA总线或I/O接口相连，以太网控制模块通过AUI接口与AUI转换器相连，所述数据传输接口为78欧姆同轴电缆接头，数据传输接口与AUI转换器相连；
所述采集部件的信号处理模块与通讯部件的数据解析模块相连。

3.  根据权利要求1所述的数字套管接箍磁定位测井仪，其特征在于：所述信号处理模块与数据解析模块通过SPI总线连接。

4.  根据权利要求2或3所述的数字套管接箍磁定位测井仪，其特征在于：所述信号处理模块为单片机C8051F021。

5.  根据权利要求2或3所述的数字套管接箍磁定位测井仪，其特征在于：所述数据解析模块为单片机ARM966E。

6.  根据权利要求2所述的数字套管接箍磁定位测井仪，其特征在于：所述以太网控制模块为以太网控制器CS8900A。

数字套管接箍磁定位测井仪
技术领域
本发明涉及一种石油及各种地质勘探领域的设备，特别是一种钻井探测方面的数字套管接箍磁定位测井仪。
背景技术
目前在石油勘探测井过程中，通过磁定位器检测出套管接箍的连续剖面曲线，可确定下井仪器的精确位置。目前国际上在本领域通常的做法是运用套管接箍处外形和结构的不同会引起永久磁铁磁通量变化这一特性，从而在绕组中产生一个感应电信号，感应电信号经铠装电缆中间缆芯上传至地面测井计算机系统，由地面测井计算机系统进行A/D转换、采集，由软件将采集的数据进行处理后绘出接箍的曲线。
这种方法的不足之处是：
1、运用模拟信号上传时，占用一根电缆缆芯，由于现在新测井系统上传数据量大、信息多，造成缆芯不够用。
2、模拟信号上传时，容易受到其它线缆以及环境的干扰，造成信号失真。
3、由于模拟信号上传地面测井计算机处理，使得地面测井计算机处理任务增多，造成精度不高，曲线失真。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种减少新测井系统缆芯使用数量、抗干扰能力强、精度高的数字套管接箍磁定位测井仪。
本发明采用的技术方案是：一种数字套管接箍磁定位测井仪，包括前端探头部件和位于探头部件后方，与探头部件相连接的信号处理装置，所述探头部件由绕在软铁铁芯上的一组线圈绕组和两个永久耐高温磁钢组成，两个永久耐高温磁钢以同极性方式固定在线圈绕组两端；所述信号处理装置由采集部件、通讯部件和电源组成；所述探头部件与采集板的输入端连接，采集板的输出端连接通讯板，电源的输出端分别连接探头部件、采集部件和通讯部件。
本发明在磁定位器上连接信号处理装置，直接将磁定位器通过套管金属壁变厚的接箍处时产生的感应电动势经信号处理装置的采集部件采集下来，变成数字信号，并通过信号处理装置的通讯部件传输至地面测井计算机系统，从而使位置信号以数字信号形式传输到计算机系统，减少了新测井系统缆芯使用数量，同时采用数字信号传输也提高了抗干扰能力，减轻了地面计算机系统的计算负荷。
本发明的有益效果在于：结构设计合理，数字信号传输方式能够大幅度提高传输信号抗干扰能力，解决了模拟信号传输噪声干扰造成的丢接箍现象，减轻地面计算机工作负荷，有效提高了测井深度测量的可靠性。
附图说明
以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明探头部件结构示意图；
图3是本发明电气控制原理示意图；
图4是本发明使用环境示意图。
图中：1.探头部件、2.信号处理装置、3.采集部件、4.通讯部件、5.电源、6.线圈绕组、7.永久耐高温磁钢、8.滤波放大模块、9.电平变换模块、10.信号处理模块、11.数据解析模块、12.以太网控制模块、13.AUI转换器、14.数据传输接口、15.套管、16.套管接箍。
具体实施方式
结合本发明一种数字套管接箍磁定位测井仪的实施例及其附图，对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明包括前端探头部件1和位于探头部件1后方、与探头部件相连接的信号处理装置2。其中探头部件1由绕在软铁铁芯上的一组线圈绕组6和两个永久耐高温磁钢7组成，两个永久耐高温磁钢7以同极性方式固定在线圈绕组6两端(如图2所示)；信号处理装置2由采集部件3、通讯部件4和电源5组成。
所述探头部件1与采集部件3的输入端连接，采集部件3的输出端连接通讯部件4，电源5的输出端分别连接探头部件1、采集部件3和通讯部件4。
从图4显示的本发明实际使用环境可以看到，将本发明数字套管接箍磁定位测井仪安装在仪器串中下井，在测井过程中，当数字套管接箍磁定位测井仪探头部件1通过井下套管15金属壁变厚的安装套管接箍16处时，引起探头部件1内的永久耐高温磁钢7的磁通变化，通过线圈绕组6的磁力线增多，于是就产生一个感应电动势，在离开套管接箍16处时，金属壁变薄，通过线圈绕组6的磁力线减少，在线圈绕组6中同样也获得了一个感应电动势。这个感应电动势被信号处理装置2的采集部件3采集到，并通过通讯部件4传递至地面计算机系统。
图3是本发明的一个实施例，在本实施例中，采集部件3由滤波放大模块8、电平变换模块9和信号处理模块10组成，其中滤波放大模块8的输入端连接探头部件1，输出端与电平变换模块9相连接，所述电平变换模块9的输出端连接信号处理模块10。所述通讯部件4包括数据解析模块11、以太网控制模块12、AUI转换器13和数据传输接口14，其中数据解析模块11和以太网控制模块12通过ISA总线或I/O接口相连，以太网控制模块12通过AUI接口与AUI转换器13相连，所述数据传输接口14为78欧姆同轴电缆接头，数据传输接口14与AUI转换器13相连；采集部件3的信号处理模块10与通讯部件4的数据解析模块11相连。
在本实施例中，当探头部件1中的线圈绕组6获得一个感应电动势，该感应电动势通过滤波放大模块8进行二阶滤波放大，再经由电平变换模块9形成+/-2.5V量程电压送给信号处理模块10。
在本发明的实施例中，信号处理模块10采用单片机C8051F021，该型号单片机是一个完全集成的混合信号系统级MUC芯片8位单片机，C8051F021单片机内有12位AD转换和SPI总线集成。
SPI(Serial Peripheral Interface)总线是一种高速、全双工、同步的通信总线，它有两种工作模式：主模式(master)和从模式(slave)。该总线接口在芯片的管脚上只占用四根线，分别为SPICLK，MOSI，MISO，以及SS。其中SPICLK是整个接口的共用时钟，MOSI是指主机输出，从机输入(Master Out Slave In)，MISO是指主机输入，从机输出(Mater InSlave Out)，SS是从机的片选信号(Slave Select)，SS是低电平表示该器件是从机，SS为高电平表示该器件为主机。在SPI通信系统中必须有一个为主机，而从机可以有多个。SPI被配置主模式时，最大传输速率(秒/位)是时钟频率的1/2，SPI被配置从主模式时，最大传输速率(秒/位)是时钟频率的1/10。
在本发明的实施例中，信号处理模块10与数据解析模块11通过SPI总线连接。
当信号处理模块10，在本实施例中采用的单片机C8051F021接收到经由电平变换模块9形成+/-2.5V量程电压后，进行AD转换，并进行软件滤波，以及转换SPI总线。此时，由感应电动势转换成的数字信号通过SPI总线被传输至通讯部件4的数据解析模块11，数据解析模块11将该数字信号通过ISA总线或I/O接口传输给以太网控制模块12用以太网媒体访问控制(MAC)机制管理方式，将数字信号通过AUI转换器13传输到数据传输接口14。本发明实施例中，数字传输接口14采用78欧姆同轴电缆接头，可以连接一根AUI电缆，数字信号通过该AUI电缆即可传输至地面计算机系统。
在本实施例中，数据解析模块11采用单片机ARM966E。以太网控制模块12采用以太网控制器CS8900A。CS8900A的以太网媒体访问控制(MAC)机制与IEEE802.3(ISO/IEC8802-3，1993)MAC以太网标准完全兼容。它处理以太网传送与接收的所有方面。CS8900A的附属单元接口(AUI)提供了与外部10BASE2、10BASE5和10BASE-FL等以太网收发器的直接接口。它与以太网标准(ISO/IEC8802-3)完全兼容，并且可以驱动一根全长50米的AUI电缆。
本发明结构设计合理，数字信号传输方式能够大幅度提高传输信号抗干扰能力，解决模拟信号传输噪声干扰照成的丢接箍现象，减轻地面计算机工作负荷，提高测井深度测量的可靠性。