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1、(10)授权公告号 CN 201972695 U(45)授权公告日 2011.09.14CN201972695U*CN201972695U*(21)申请号 201120020978.6(22)申请日 2011.01.23E21B 47/08(2006.01)(73)专利权人王佟地址 100039 北京市丰台区靛长路299号(72)发明人王佟 左明星 刘承民 刘付光(74)专利代理机构西安创知专利事务所 61213代理人谭文琰(54) 实用新型名称小口径双井径测井仪(57) 摘要本实用新型公开了一种小口径双井径测井仪，包括井下仪器和地面测量系统，井下仪器由机械结构单元和信号转换电路单元构成，机械。
2、结构单元包括四个互成90的井径臂，信号转换电路单元包括顺序串联的四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4，滑动电阻器R1和R2均与V/F转换模块一相接，滑动电阻器R1和R4均与V/F转换模块二相接，V/F转换模块一和V/F转换模块二的输出端均与单片机一相接；地面测量系统包括接口面板电路模块、接在接口面板电路模块输入端的绞车控制器、接在接口面板电路模块输出端的模拟记录仪和计算机以及恒流源。本实用新型结构简单，设计合理，使用方便，测量精度高，成本低，使用效果好，便于推广使用。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页C。
3、N 201972697 U 1/1页21.一种小口径双井径测井仪，包括井下仪器和与井下仪器相接的地面测量系统，所述井下仪器由用于反映井径变化的机械结构单元和与机械结构单元相接且用于将机械位移转换成电信号的信号转换电路单元构成，其特征在于：所述机械结构单元包括四个互成90的井径臂，所述信号转换电路单元包括分别与四个井径臂相接的四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4，所述四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4顺序串联，所述滑动电阻器R1和滑动电阻器R2均与V/F转换模块一(1)相接，所述滑动电阻器R1和滑动电阻器R4均与V/F转换模块二(2)相接，所述V/F转换模块一(1)的输出端和V/F转换模块二(。
4、2)的输出端均与单片机一(3)相接；所述地面测量系统包括与井下仪器相接的接口面板电路模块(4)、接在接口面板电路模块(4)输入端的绞车控制器(5)、接在接口面板电路模块(4)输出端的模拟记录仪(6)和计算机(7)以及给各用电单元供电的恒流源(8)，所述恒流源(8)与滑动电阻器R1相接且通过电阻R0与滑动电阻器R4相接。2.按照权利要求1所述的小口径双井径测井仪，其特征在于：所述接口面板电路模块(4)包括单片机二(4-1)和接在单片机二(4-1)输入端的采样方式设置电路(4-2)，还包括接在单片机二(4-1)输出端的状态指示灯(4-3)、串口通信电路(4-4)和D/A转换电路(4-5)；所述单片。
5、机二(4-1)的输入端接绞车控制器(5)，所述串口通信电路(4-4)的输出端接计算机(7)，所述D/A转换电路(4-5)的输出端接模拟记录仪(6)。3.按照权利要求1所述的小口径双井径测井仪，其特征在于：所述单片机一(3)为51单片机、MSP430单片机、AVR单片机或PIC单片机。4.按照权利要求2所述的小口径双井径测井仪，其特征在于：所述单片机二(4-1)为51单片机、MSP430单片机、AVR单片机或PIC单片机。5.按照权利要求2所述的小口径双井径测井仪，其特征在于：所述采样方式设置电路(4-2)为触摸屏电路或键盘电路。权 利 要 求 书CN 201972695 UCN 2019726。
6、97 U 1/4页3小口径双井径测井仪技术领域0001 本实用新型属于测量钻井井眼直径的测井仪器技术领域，尤其是涉及一种小口径双井径测井仪。背景技术0002 钻探施工成形的钻孔其空间形态是不规则的，在同一水平面内，井的半径经常不一致，即水平切面是不规则的多边形。已有技术井径测量仪，用两个连动的测量臂测量井的直径，不足之处是由于测量臂是连动的，只能测量一个方向例如X方向井眼直径的变化情况，而不能同时反映另一方向例如Y方向井眼直径的变化情况，只能测量一条井径曲线，把不规则的多边形视为圆形，显然误差较大。用两个连动的测量臂测出的井眼直径不能准确反映钻井实际情况而产生测量误差，并给以后的作业带来影响。。
7、井径仪若能同时分别测量互相垂直的两个方向上的两个钻井直径，即把钻井的水平切面视为椭圆，那么与实际更接近，误差要小很多。目前，虽然已有一些双井径测井仪的产品推出，但是还存在着结构复杂、实现成本高的缺陷和不足。实用新型内容0003 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种小口径双井径测井仪，其结构简单，设计合理，使用方便，测量精度高，实用性强，成本低，使用效果好，便于推广使用。0004 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种小口径双井径测井仪，包括井下仪器和与井下仪器相接的地面测量系统，所述井下仪器由用于反映井径变化的机械结构单元和与机械结构单元相接且用于将。
8、机械位移转换成电信号的信号转换电路单元构成，其特征在于：所述机械结构单元包括四个互成90的井径臂，所述信号转换电路单元包括分别与四个井径臂相接的四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4，所述四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4顺序串联，所述滑动电阻器R1和滑动电阻器R2均与V/F转换模块一相接，所述滑动电阻器R1和滑动电阻器R4均与V/F转换模块二相接，所述V/F转换模块一的输出端和V/F转换模块二的输出端均与单片机一相接；所述地面测量系统包括与井下仪器相接的接口面板电路模块、接在接口面板电路模块输入端的绞车控制器、接在接口面板电路模块输出端的模拟记录仪和计算机以及给各用电单元供电的恒流源，所述恒。
9、流源与滑动电阻器R1相接且通过电阻R0与滑动电阻器R4相接。0005 上述的小口径双井径测井仪，其特征在于：所述接口面板电路模块包括单片机二和接在单片机二输入端的采样方式设置电路，还包括接在单片机二输出端的状态指示灯、串口通信电路和D/A转换电路；所述单片机二的输入端接绞车控制器，所述串口通信电路的输出端接计算机，所述D/A转换电路的输出端接模拟记录仪。0006 上述的小口径双井径测井仪，其特征在于：所述单片机一为51单片机、MSP430单片机、AVR单片机或PIC单片机。说 明 书CN 201972695 UCN 201972697 U 2/4页40007 上述的小口径双井径测井仪，其特征在。
10、于：所述单片机二为51单片机、MSP430单片机、AVR单片机或PIC单片机。0008 上述的小口径双井径测井仪，其特征在于：所述采样方式设置电路为触摸屏电路或键盘电路。0009 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：0010 1、本实用新型只要对现有技术中的四臂井径测井仪中井下仪器的信号转换电路单元稍作改动即可实现，例如在原煤炭系统普遍使用的JJW-1型井径仪的基础上，将四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4的连接方式加以改造，并加入V/F转换模块一、V/F转换模块二和单片机一便可实现，结构简单且设计合理。0011 2、本实用新型使用操作方便，可以同时测出互相垂直的两个方向上的两个钻井直径，即。
11、把钻井的水平切面视为椭圆，与已有技术相比，所测得的数据更为准确地反映了井眼的直径，显著地提高了测量的精度，并能够据此更准确地计算出固井作业所需的水泥量，防止浪费泥浆，节约钻井成本。0012 3、本实用新型的实用性强，能够很好地满足有关测井规范的要求，使用效果好，便于推广使用。0013 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。附图说明0014 图1为本实用新型的电路连接示意图。0015 附图标记说明：0016 1-V/F转换模块一； 2-V/F转换模块二； 3-单片机一；0017 4-接口面板电路模块； 4-1-单片机二； 4-2-采样方式设置电0018 路；0019 4。
12、-3-状态指示灯； 4-4-串口通信电路；4-5-D/A转换电路；0020 5-绞车控制器； 6-模拟记录仪； 7-计算机；0021 8-恒流源。具体实施方式0022 如图1所示，本实用新型包括井下仪器和与井下仪器相接的地面测量系统，所述井下仪器由用于反映井径变化的机械结构单元和与机械结构单元相接且用于将机械位移转换成电信号的信号转换电路单元构成，其特征在于：所述机械结构单元包括四个互成90的井径臂，所述信号转换电路单元包括分别与四个井径臂相接的四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4，所述四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4顺序串联，所述滑动电阻器R1和滑动电阻器R2均与V/F转换模块一1相接，。
13、所述滑动电阻器R1和滑动电阻器R4均与V/F转换模块二2相接，所述V/F转换模块一1的输出端和V/F转换模块二2的输出端均与单片机一3相接；所述地面测量系统包括与井下仪器相接的接口面板电路模块4、接在接口面板电路模块4输入端的绞车控制器5、接在接口面板电路模块4输出端的模拟记录仪6和计算机7以及给各用电单元供电的恒流源8，所述恒流源8与滑动电阻器R1相接且通过电阻R0与滑动电阻器R4相接。说 明 书CN 201972695 UCN 201972697 U 3/4页50023 如图1所示，本实施例中，所述接口面板电路模块4包括单片机二4-1和接在单片机二4-1输入端的采样方式设置电路4-2，还包。
14、括接在单片机二4-1输出端的状态指示灯4-3、串口通信电路4-4和D/A转换电路4-5；所述单片机二4-1的输入端接绞车控制器5，所述串口通信电路4-4的输出端接计算机7，所述D/A转换电路4-5的输出端接模拟记录仪6。0024 如图1所示，本实施例中，所述单片机一3为51单片机、MSP430单片机、AVR单片机或PIC单片机。所述单片机二4-1为51单片机、MSP430单片机、AVR单片机或PIC单片机。所述采样方式设置电路4-2为触摸屏电路或键盘电路。0025 以在原煤炭系统普遍使用的J JW-1型井径仪的基础上，将四个滑动电阻器R1、R2、R3和R4的连接方式加以改造，并加入V/F转换模。
15、块一1、V/F转换模块二2和单片机一3实现该小口径双井径测井仪为例，实现的井下仪器的长度为1.56m，外径为60mm，最大测量井径为800mm。其工作原理及工作过程是：首先选择符合测量条件(孔径在90mm至600mm范围内)的钻孔，测井前使用两个大小不同的井径刻度圆环进行标定，检查该小口径双井径测井仪工作是否正常，正常后便可下井。当该小口径双井径测井仪下到最深测量处时，在接口面板电路模块4上进行操作，配好电流准确无误，然后启动绞车控制器5，绞车上提该仪器，确认井径臂打开后便可正式测井。测井时，恒流源8向井下仪器供出15mA的恒定电流，滑动电阻器R1和滑动电阻器R2将测得的电压信号V2输出给V/。
16、F转换模块一1，V/F转换模块一1将电压信号V2进行A/D转换并输出给单片机一3进行处理后得到设定钻孔空间形态的水平切面为椭圆形时的Y方向上的直径D2；滑动电阻器R1和滑动电阻器R4将测得的电压信号V0输出给V/F转换模块二2，V/F转换模块二2将电压信号V0进行A/D转换并输出给单片机一3进行处理后得到设定钻孔空间形态的水平切面为圆形时的直径D0；其中，电压信号V0的变化量与四条井径臂张开角度之和相对应，设钻孔空间形态的水平切面为椭圆形时的X方向上的直径为D1，则对应有：D0(D1+D2)/2，于是有D12D0-D2，这样，通过采用该小口径双井径测井仪进行测量，就既获得了设定钻孔空间形态的水。
17、平切面为圆形时的直径D0，也获得了设定钻孔空间形态的水平切面为椭圆形时互成90的X-Y方向上的直径D1和D2。0026 使用过程中，用户可以通过接口面板电路模块4中的采样方式设置电路4-2对采样方式进行设置，若设置为时间采样方式，则地面测量系统按秒为单位向井下仪器发出采样信号；若是深度采样方式，则单片机二4-1接收绞车控制器5发来的深度、速度数据，按采样间隔要求向井下仪器发出采样信号。当井下仪器中单片机一3收到地面测量系统中单片机二4-1发来的采样指令后，将采样得到的井陉值有关数据按一定的格式发往地面，再等待下一个采样指令的到达。地面测量系统中的单片机二4-1将收到的数据，一路送D/A转换电路。
18、4-5转换成模拟信号，输出到模拟记录仪6，另一路将编制成MT的记录格式，经串口通信电路4-4传输到计算机7。0027 设置的状态指示灯4-3，可显示三种颜色(红、绿、黄)。红灯亮，表示井下仪器与地面测量系统之间通讯有故障，绿灯亮，表示井下仪器与地面测量系统之间通讯良好，数据格式正确；黄灯亮，表示井下仪器与地面测量系统之间通讯良好，但数据格式错误。0028 综上所述，本实用新型的结构简单且设计合理，方法简便易行，使用方便，经测试，本实用新型的测量误差最大值小于10mm，测量精度高，完全能够满足有关测井规范的要求。说 明 书CN 201972695 UCN 201972697 U 4/4页60029 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。说 明 书CN 201972695 UCN 201972697 U 1/1页7图1说 明 书 附 图CN 201972695 U。