專利名稱：多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及石油測(cè)井中一種可同時(shí)進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)和套管檢測(cè)的測(cè)井儀器，具體地說(shuō)，多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀。
背景技術(shù)：
固井質(zhì)量評(píng)價(jià)主要用于評(píng)價(jià)固井作業(yè)后的水泥膠結(jié)質(zhì)量，套管檢測(cè)主要用于評(píng)價(jià)套管的變形、腐蝕程度、指示接箍位置及射孔作業(yè)后的孔眼大小及分布情況。目前，國(guó)外關(guān)于固井質(zhì)量評(píng)價(jià)及套管檢測(cè)的聲波測(cè)井儀器公開(kāi)文獻(xiàn)和報(bào)道的主要有斯倫貝謝的CET、USI、UBI、UCI，哈里伯頓的PET、CAST和阿特拉斯的CBL/VDL、SBT、CBIL等。國(guó)內(nèi)，主要有聲幅測(cè)井儀以及大慶生產(chǎn)測(cè)井研究所研制的CBET，華北測(cè)井公司研制的DBHTV，江漢測(cè)井研究所研制的UCT等。這些儀器各有特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，但都不能同時(shí)進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)及套管檢測(cè)。
經(jīng)檢索，與本發(fā)明相關(guān)的文獻(xiàn)有專利[1]申請(qǐng)?zhí)枮?9214438.6，發(fā)明名稱聲幅測(cè)井儀，專利[2]申請(qǐng)?zhí)枮?3109497.6，發(fā)明名稱聲波水泥膠結(jié)固井質(zhì)量測(cè)井方法，專利[3]申請(qǐng)?zhí)枮?6215439.3，發(fā)明名稱斜入射式超聲脈沖反射法測(cè)井儀，專利[4]申請(qǐng)?zhí)枮?5108956.0，發(fā)明名稱油井水泥膠結(jié)質(zhì)量超聲檢測(cè)系統(tǒng)。這些發(fā)明中的儀器和聲系結(jié)構(gòu)、測(cè)量方法與本發(fā)明不同。從檢索情況看，還未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明類似或相同的文獻(xiàn)。
技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能達(dá)到一次測(cè)量就可同時(shí)進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)和套管檢測(cè)，從而提高測(cè)井效率并降低成本的多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的包括馬籠頭1、電纜遙測(cè)通訊短節(jié)2、相對(duì)方位短節(jié)3、自然伽馬短節(jié)、主體電路電子艙、聲系主體6、高頻聚焦換能器7、低頻平面換能器8、上扶正器9、下扶正器10、旋轉(zhuǎn)灘頭11，該裝置的頂部有馬籠頭1，電纜遙測(cè)通訊短節(jié)2、相對(duì)方位短節(jié)3、自然伽馬短節(jié)、主體電路電子艙、聲系主體6依此連接，在電纜遙測(cè)通訊短節(jié)2上有上扶正器9，在聲系主體6上有下扶正器10，高頻聚焦換能器7、低頻平面換能器8背向并錯(cuò)開(kāi)安裝在旋轉(zhuǎn)探頭11上。
本實(shí)用新型還采用如下技術(shù)方案旋轉(zhuǎn)探頭11包括壓力平衡機(jī)構(gòu)12、四芯雙向承壓接插件插頭13，壓力平衡機(jī)構(gòu)12采用皮囊式壓力平衡方式。
聲系主體6包括31芯接插件14、參考換能器15、壓力平衡機(jī)構(gòu)16，電動(dòng)機(jī)17、四芯雙向承壓接插件18，壓力平衡機(jī)構(gòu)16采用活塞式壓力平衡方式。
電路上采用可編程邏輯芯片。
將兩個(gè)不同的超聲換能器(一個(gè)低頻平面型、一個(gè)高頻聚焦型)背向并錯(cuò)開(kāi)安裝在旋轉(zhuǎn)探頭上進(jìn)行掃描式測(cè)量，通過(guò)先進(jìn)的時(shí)序電路嚴(yán)格控制兩個(gè)換能器按特定的節(jié)拍發(fā)射，將高頻聚焦換能器的回波時(shí)間、幅度及低頻平面換能器的回波全波列數(shù)字化后再進(jìn)行格式編碼并通過(guò)高速的電纜遙測(cè)系統(tǒng)傳送至地面計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，通過(guò)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別分類技術(shù)和特定的圖像處理技術(shù)給出關(guān)于固井質(zhì)量評(píng)價(jià)及套管檢測(cè)的直觀圖像表示。
這種儀器能夠在井下155℃、80MPa的高溫高壓條件下進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)和套管檢測(cè)的測(cè)井作業(yè)。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是旋轉(zhuǎn)探頭11結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是聲系結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀井下儀器電路框圖。
具體實(shí)施旋轉(zhuǎn)探頭11上背向并錯(cuò)開(kāi)安裝兩個(gè)不同的超聲換能器7、8，既消除了相互之間的聲學(xué)干擾，又保證能同時(shí)進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)及套管檢測(cè)。此外，旋轉(zhuǎn)探頭11具有獨(dú)立的皮囊式壓力平衡機(jī)構(gòu)并通過(guò)四芯雙向承壓接插件同驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。
聲系主體6采用特制的耐高溫高壓(155℃、80Mpa)交流磁滯同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)探頭并采用活塞式壓力平衡機(jī)構(gòu)，通過(guò)四芯雙向承壓接插件同旋轉(zhuǎn)探頭連接。聲系主體6上還設(shè)計(jì)有垂直安裝的參考換能器以測(cè)量環(huán)境校正參數(shù)。
電路上采用大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒瑢?shí)現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)序控制，嚴(yán)格保證兩個(gè)主換能器和一個(gè)參考換能器以特定的節(jié)拍工作，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量。
電路中還采用單片機(jī)及預(yù)發(fā)射方式實(shí)現(xiàn)低頻平面換能器回波信號(hào)的自動(dòng)增益控制以適應(yīng)變化的井下環(huán)境并能方便地根據(jù)井上命令作出工作參數(shù)調(diào)整及工作模式切換。
通過(guò)以上技術(shù)的采用，順利實(shí)現(xiàn)了同時(shí)進(jìn)行固井質(zhì)量評(píng)價(jià)及套管檢測(cè)的目的，提高了測(cè)井效率并降低了成本。而且由于聲系主體與旋轉(zhuǎn)探頭采用各自獨(dú)立的壓力平衡機(jī)構(gòu)并采用四芯雙向承壓接插件連接，從而使儀器的保養(yǎng)維護(hù)工作變得更加容易，這對(duì)于工程測(cè)井來(lái)說(shuō)也非常重要。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明如圖案所示，1為馬籠頭，2為電纜遙測(cè)通訊短節(jié)，3為相對(duì)方位短節(jié)，4為自然伽馬短節(jié)，5為主體電路電子艙，6為聲系主體，7為高頻聚焦換能器，8為低頻平面換能器，9為上扶正器，10為下扶正器。
測(cè)量時(shí)，聲系內(nèi)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)探頭旋轉(zhuǎn)，探頭11上背向安裝的兩個(gè)換能器7、8在主體電子艙內(nèi)時(shí)序電路的控制下嚴(yán)格按特定的節(jié)拍向井壁發(fā)射聲波脈沖并接收回波信號(hào)，在電子線路中將高頻聚焦換能器的回波時(shí)間、幅度及低頻平面換能器的回波全波列、相對(duì)方位短節(jié)輸出的方位和井斜信號(hào)數(shù)字化后再與自然伽馬短節(jié)輸出的脈沖計(jì)數(shù)值進(jìn)行格式編碼并通過(guò)高速的電纜遙測(cè)通訊短節(jié)傳送至地面計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，通過(guò)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別分類技術(shù)和特定的圖像處理技術(shù)給出關(guān)于固井質(zhì)量評(píng)價(jià)及套管檢測(cè)的直觀圖像表示。
如圖2所示，12為壓力平衡機(jī)構(gòu)，采用皮囊式壓力平衡方式；13為四芯雙向承壓接插件插頭。
如圖畫(huà)所示，14為31芯接插件；15為參考換能器；16為壓力平衡機(jī)構(gòu)，采用活塞式壓力平衡方式；17為電動(dòng)機(jī)；18為四芯雙向承壓接插件。
圖4是多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀井下儀器電路框圖。
井下儀器采用CTS通訊方式，DTB接口電路經(jīng)由CTS電纜遙測(cè)短節(jié)接收到井上命令后通知87C51單片機(jī)，87C51單片機(jī)對(duì)命令分類識(shí)別后進(jìn)行相應(yīng)的控制和處理，主要有工作模式的切換及接收增益的調(diào)整。
工作模式切換通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)由87C51單片機(jī)對(duì)CPLD時(shí)序電路進(jìn)行控制，再由CPLD時(shí)序電路產(chǎn)生不同的時(shí)序控制各單元電路的工作。
井下電路的數(shù)據(jù)組織及交換以FIFO存儲(chǔ)器為中心展開(kāi)，F(xiàn)IFO存儲(chǔ)器的寫(xiě)入完全由CPLD時(shí)序電路控制。
在CPLD時(shí)序電路的控制下，發(fā)射電路經(jīng)由換能器選擇邏輯按某種固定的節(jié)拍激勵(lì)三個(gè)換能器并經(jīng)由接收電路將平面換能器的回波時(shí)間及有效波列、聚焦換能器的回波時(shí)間及回波峰值幅度、參考換能器的回波時(shí)間及回波峰值幅度送到A/D轉(zhuǎn)換電路及回波時(shí)間計(jì)數(shù)電路，A/D轉(zhuǎn)換電路將回波波列及回波峰值幅度，再加上井溫、相對(duì)方位、井斜等信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到FIFO存儲(chǔ)器。
在CPLD時(shí)序電路的控制下，還將自然伽馬計(jì)數(shù)值及幀同步碼等寫(xiě)入FIFO存儲(chǔ)器。這樣，在CPLD時(shí)序電路的嚴(yán)格控制下，將各種數(shù)據(jù)寫(xiě)入到FIFO存儲(chǔ)器，形成多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀井下儀器的數(shù)據(jù)幀格式。
FIFO存儲(chǔ)器的讀出則完全由DTB接口電路控制，每讀出一個(gè)字，就由并/串轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)發(fā)到DTB總線數(shù)據(jù)線上，經(jīng)由CTS短節(jié)和測(cè)井電纜傳送到地面。
權(quán)利要求1.多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀，包括馬籠頭(1)、電纜遙測(cè)通訊短節(jié)(2)、相對(duì)方位短節(jié)(3)、自然伽馬短節(jié)(4)、主體電路電子艙(5)、聲系主體(6)、高頻聚焦換能器(7)、低頻平面換能器(8)、上扶正器(9)、下扶正器(10)、旋轉(zhuǎn)探頭(11)，其特征在于該裝置的頂部有馬籠頭(1)，電纜遙測(cè)通訊短節(jié)(2)、相對(duì)方位短節(jié)(3)、自然伽馬短節(jié)(4)、主體電路電子艙(5)、聲系主體(6)依此連接，在電纜遙測(cè)通訊短節(jié)(2)上有上扶正器(9)，在聲系主體(6)上有下扶正器(10)，高頻聚焦換能器(7)、低頻平面換能器(8)背向并錯(cuò)開(kāi)安裝在旋轉(zhuǎn)探頭(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀，其特征在于旋轉(zhuǎn)探頭(11)包括壓力平衡機(jī)構(gòu)(12)、四芯雙向承壓接插件插頭(13)，壓力平衡機(jī)構(gòu)(12)采用皮囊式壓力平衡方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀，其特征在于聲系主體(6)包括31芯接插件(14)、參考換能器(15)、壓力平衡機(jī)構(gòu)(16)，電動(dòng)機(jī)(17)、四芯雙向承壓接插件(18)，壓力平衡機(jī)構(gòu)(16)采用活塞式壓力平衡方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀，其特征在于電路采用可編程邏輯芯片。
專利摘要一種利用超聲回波法對(duì)石油套管井的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行工程測(cè)量的多參數(shù)超聲工程測(cè)井儀，包括主體電路電子艙5、聲系主體6等，電纜遙測(cè)通訊短節(jié)2、相對(duì)方位短節(jié)3、自然伽馬短節(jié)4、主體電路電子艙5、聲系主體6依此連接，高頻聚焦換能器7、低頻平面換能器8背向并錯(cuò)開(kāi)安裝在旋轉(zhuǎn)探頭(11)上，可獲得固井質(zhì)量和套管腐蝕與變形的直觀圖像表示，儀器可接受地面的指令進(jìn)行工作參數(shù)調(diào)整及工作模式切換。一次下井，即可獲得固井質(zhì)量和套管檢測(cè)兩種成像測(cè)井資料。
文檔編號(hào)E21B47/00GK2627214SQ0324263
公開(kāi)日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者宋永華, 強(qiáng)毓明, 李長(zhǎng)文, 李夢(mèng)春, 李國(guó)軍, 雷芙蓉, 應(yīng)兆閔, 余春昊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司