自适应式智能井深测量装置以及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种自适应式智能井深测量装置以及测量方法，装置包括：测井探头(101)、钢丝绳(108)、第1滑轮(104)、第2滑轮(105)、第3滑轮(107)、支架(102)、增量式光电旋转编码器(103)、张力传感器(106)、电动钢丝绳绞车(109)和井深测量装置控制器(110)。本发明专利技术提供的自适应式智能井深测量装置以及测量方法具有以下优点：用于在勘探测井等过程中实时测量井下测井探头深度，具有实时性好、测量精度高、测量效率高、测量分辨率高、自适应测量、智能测量、使用灵活等优点。

Adaptive intelligent well depth measuring device and measuring method

The present invention provides a device and a measurement method, an adaptive intelligent measurement of deep well logging device comprises a probe (101), wire rope (108), first (104), second pulley pulley (105), third (107), pulley bracket (102), incremental photoelectric rotary encoder (103), tension sensor (106), electric wire rope hoist (109) device controller to measure the depth and well (110). The invention provides an adaptive intelligent well depth measuring apparatus and measurement method has the following advantages: for the real-time measurement of downhole logging probe in depth exploration logging process, has good real-time performance, high precision, high efficiency, high resolution, adaptive measurement, intelligent measurement, the use of the advantages of flexible.

【技术实现步骤摘要】
自适应式智能井深测量装置以及测量方法
本专利技术涉及一种井深测量装置，具体涉及一种自适应式智能井深测量装置以及测量方法。
技术介绍
在井下可见光成像作业中，为确定测井探头所成像的检测部位在井下的位置，需对测井探头的位置进行准确的定位。目前，在勘探测井过程中，用于实时测量测井探头在井下深度的方式，主要包括以下几种方式：(1)采用标有长度标记的测量绳进行测量，然后，手动记录或者目测测量绳放下的深度，从而得到测井探头深度。该种测量方法，具有测量效率低、深度测量误差大的不足。(2)采用钢丝绳经过滑轮，滑轮上装配霍尔传感器构建的传感电路，霍尔传感器输出信号通过C51单片机进行计数，通过计数到霍尔传感器输出脉冲数，从而得到钢丝绳绝对位移量，进而可得到测井探头深度。C51单片机还需要与计算机进行通讯和LED显示驱动。该种测量方法，具有以下不足：由于霍尔传感器构建的传感电路受限机械加工精度和装配要求，其对深度测量的分辨率非常有限，例如，滑轮每转一周，霍尔传感器输出脉冲数通常为16到32个。而现有增量式光电旋转编码器旋转一周输出脉冲数可超过1000，相比之下分辨率明显偏低很多。采用C51单片机进行脉冲计数和通讯、以及深度同步显示处理，会导致C51单片机丢失脉冲计数，进而导致测量误差很大。因此，此种深度测量方法的误差极大。在实际应用中，如果钢丝绳收放的速度过快，深度测量误差比第一种测量方式还要大，并且非常难以控制。可见，现有测井探头深度测量方案，普遍存在测量效率低、测量误差大、测量分辨率低、使用不灵活等诸多问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种自适应式智能井深测量装置以及测量方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种自适应式智能井深测量装置，包括：测井探头(101)、钢丝绳(108)、第1滑轮(104)、第2滑轮(105)、第3滑轮(107)、支架(102)、增量式光电旋转编码器(103)、张力传感器(106)、电动钢丝绳绞车(109)和井深测量装置控制器(110)；所述支架(102)固定安装于井口；在所述支架(102)上按距离井口由远而近的方向，依次可转动装配所述第3滑轮(107)、所述第2滑轮(105)和所述第1滑轮(104)；所述电动钢丝绳绞车(109)所引出的钢丝绳(108)依次从上方包经所述第3滑轮(107)的上部轮面，然后从下方包经所述第2滑轮(105)的下部轮面后，再从上方包经所述第1滑轮(104)的上部轮面后，然后在所述钢丝绳(108)的末端固定所述测井探头(101)，并使所述测井探头(101)悬挂于井内；所述增量式光电旋转编码器(103)通过轴与所述第1滑轮(104)传动连接，当所述第1滑轮(104)旋转一周时，同步带动所述增量式光电旋转编码器(103)旋转一周，并输出相位差90°的额定数量的两路脉冲信号，两路脉冲信号分别为A相脉冲信号和B相脉冲信号；所述张力传感器(106)通过轴与所述第2滑轮(105)传动连接，所述张力传感器(106)实时检测到的钢丝绳张力T1等于钢丝绳内部张力T2的2倍；钢丝绳内部张力T2等于测井探头重力G1与第1滑轮(104)右侧钢丝绳重力G2的和；所述井深测量装置控制器(110)包括：实时数字运算与逻辑控制器(201)以及外部设备及驱动单元(202)；其中，所述外部设备及驱动单元(202)包括外围辅助输入输出单元、模拟信号处理单元以及步进电机驱动单元(406)；其中，所述步进电机驱动单元用于对所述电动钢丝绳绞车(109)的收放绳速度进行驱动，所述步进电机驱动单元的输入端与所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输出端连接；所述张力传感器(106)的输出端通过所述模拟信号处理单元连接到所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输入端；所述增量式光电旋转编码器(103)和所述外围辅助输入输出单元均连接到所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输入端。优选的，所述第1滑轮(104)的左内测轮面与所述第2滑轮(105)右内测轮面在垂直面上相切；所述第2滑轮(105)左内测轮面与第3滑轮(107)的右内测轮面在垂直面上相切。优选的，所述外围辅助输入输出单元包括：大规模现场可编程门阵列数字处理芯片的外部程序存储器(401)、用于保存参数的非易失性存储单元(402)、用于设备智能互联的RS232通讯单元(403)、用于参数输入的键盘输入单元(404)和用于实时显示的液晶显示单元(405)；所述模拟信号处理单元包括：用于张力放大处理的仪表放大器(408)和用于张力转换的A/D转换器(407)；所述实时数字运算与逻辑控制器(201)包括：井深测量处理单元、测井探头收放速度控制单元和外部接口单元；其中，所述外部接口单元包括：E2PROM控制模块(303)、RS232控制模块(304)、键盘扫描模块(305)和液晶显示控制模块(306)；所述井深测量处理单元包括：滤波去抖动和整形处理单元(301)、计数模块(302)、计数输入模块(311)、计数输出模块(309)和深度计算模块(310)；所述滤波去抖动和整形处理单元(301)用于对所述增量式光电旋转编码器(103)输出的两路相位相差90°的脉冲信号进行实时快速的滤波去抖动和整形处理，进而输出计数脉冲信号和增量式光电旋转编码器的旋转方向信号；然后，将所述计数脉冲信号和增量式光电旋转编码器的旋转方向信号传输到所述计数模块(302)；所述计数模块(302)根据旋转方向极性对脉冲进行加1或者减1累加计数，累加计数值为n，并将计量得到的脉冲数传输到所述深度计算模块(310)；所述计数输入模块(311)用于接收来自于所述键盘输入单元(404)或所述RS232通讯单元(403)的预设的计数初值，并将所述计数初值传输到所述深度计算模块(310)；所述深度计算模块(310)用于对所述脉冲数和所述计数初值进行综合计算，实时得到测井探头当前深度值；其中，所述计数初值包括：第1滑轮(104)的直径D、增量式光电旋转编码器每旋转一周产生的脉冲数N和初始深度Depth1；则：当前实时深度Depth2＝初始深度Depth1+((π*D)/N)*n；所述测井探头收放速度控制单元包括：A/D采样控制模块(308)和步进电机速度控制模块(307)；所述张力传感器(106)采集到的钢丝绳张力值传输给所述仪表放大器(408)进行张力放大处理；然后，放大处理后的张力信号传输给所述A/D转换器(407)，所述A/D转换器(407)对放大处理后的张力信号进行数字量化处理，得到数字信号格式的张力T1；所述A/D采样控制模块(308)对钢丝绳张力进行数字量化，得到钢丝绳内部张力T2；其中，钢丝绳内部张力T2等于张力传感器实时检测到的钢丝绳张力T1的0.5倍；钢丝绳内部张力T2和实时检测到的钢丝绳张力T1分别传输给所述步进电机速度控制模块(307)；另外，所述深度计算模块(310)计算得到的当前实时深度Depth2也传输给所述步进电机速度控制模块(307)；所述步进电机速度控制模块(307)基于下式计算得到当前目标张力值T0:T0＝2×[G1+L0×ΔG+(Depth2-Depth1)×ΔG]其中：Depth1代表初始深度；G1代表测井探头重力；L0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应式智能井深测量装置，其特征在于，包括：测井探头(101)、钢丝绳(108)、第1滑轮(104)、第2滑轮(105)、第3滑轮(107)、支架(102)、增量式光电旋转编码器(103)、张力传感器(106)、电动钢丝绳绞车(109)和井深测量装置控制器(110)；所述支架(102)固定安装于井口；在所述支架(102)上按距离井口由远而近的方向，依次可转动装配所述第3滑轮(107)、所述第2滑轮(105)和所述第1滑轮(104)；所述电动钢丝绳绞车(109)所引出的钢丝绳(108)依次从上方包经所述第3滑轮(107)的上部轮面，然后从下方包经所述第2滑轮(105)的下部轮面后，再从上方包经所述第1滑轮(104)的上部轮面后，然后在所述钢丝绳(108)的末端固定所述测井探头(101)，并使所述测井探头(101)悬挂于井内；所述增量式光电旋转编码器(103)通过轴与所述第1滑轮(104)传动连接，当所述第1滑轮(104)旋转一周时，同步带动所述增量式光电旋转编码器(103)旋转一周，并输出相位差90°的额定数量的两路脉冲信号，两路脉冲信号分别为A相脉冲信号和B相脉冲信号；所述张力传感器(106)通过轴与所述第2滑轮(105)传动连接，所述张力传感器(106)实时检测到的钢丝绳张力T1等于钢丝绳内部张力T2的2倍；钢丝绳内部张力T2等于测井探头重力G1与第1滑轮(104)右侧钢丝绳重力G2的和；所述井深测量装置控制器(110)包括：实时数字运算与逻辑控制器(201)以及外部设备及驱动单元(202)；其中，所述外部设备及驱动单元(202)包括外围辅助输入输出单元、模拟信号处理单元以及步进电机驱动单元(406)；其中，所述步进电机驱动单元用于对所述电动钢丝绳绞车(109)的收放绳速度进行驱动，所述步进电机驱动单元的输入端与所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输出端连接；所述张力传感器(106)的输出端通过所述模拟信号处理单元连接到所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输入端；所述增量式光电旋转编码器(103)和所述外围辅助输入输出单元均连接到所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输入端。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应式智能井深测量装置，其特征在于，包括：测井探头(101)、钢丝绳(108)、第1滑轮(104)、第2滑轮(105)、第3滑轮(107)、支架(102)、增量式光电旋转编码器(103)、张力传感器(106)、电动钢丝绳绞车(109)和井深测量装置控制器(110)；所述支架(102)固定安装于井口；在所述支架(102)上按距离井口由远而近的方向，依次可转动装配所述第3滑轮(107)、所述第2滑轮(105)和所述第1滑轮(104)；所述电动钢丝绳绞车(109)所引出的钢丝绳(108)依次从上方包经所述第3滑轮(107)的上部轮面，然后从下方包经所述第2滑轮(105)的下部轮面后，再从上方包经所述第1滑轮(104)的上部轮面后，然后在所述钢丝绳(108)的末端固定所述测井探头(101)，并使所述测井探头(101)悬挂于井内；所述增量式光电旋转编码器(103)通过轴与所述第1滑轮(104)传动连接，当所述第1滑轮(104)旋转一周时，同步带动所述增量式光电旋转编码器(103)旋转一周，并输出相位差90°的额定数量的两路脉冲信号，两路脉冲信号分别为A相脉冲信号和B相脉冲信号；所述张力传感器(106)通过轴与所述第2滑轮(105)传动连接，所述张力传感器(106)实时检测到的钢丝绳张力T1等于钢丝绳内部张力T2的2倍；钢丝绳内部张力T2等于测井探头重力G1与第1滑轮(104)右侧钢丝绳重力G2的和；所述井深测量装置控制器(110)包括：实时数字运算与逻辑控制器(201)以及外部设备及驱动单元(202)；其中，所述外部设备及驱动单元(202)包括外围辅助输入输出单元、模拟信号处理单元以及步进电机驱动单元(406)；其中，所述步进电机驱动单元用于对所述电动钢丝绳绞车(109)的收放绳速度进行驱动，所述步进电机驱动单元的输入端与所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输出端连接；所述张力传感器(106)的输出端通过所述模拟信号处理单元连接到所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输入端；所述增量式光电旋转编码器(103)和所述外围辅助输入输出单元均连接到所述实时数字运算与逻辑控制器(201)的输入端。2.根据权利要求1所述的自适应式智能井深测量装置，其特征在于，所述第1滑轮(104)的左内测轮面与所述第2滑轮(105)右内测轮面在垂直面上相切；所述第2滑轮(105)左内测轮面与第3滑轮(107)的右内测轮面在垂直面上相切。3.根据权利要求1所述的自适应式智能井深测量装置，其特征在于，所述外围辅助输入输出单元包括：大规模现场可编程门阵列数字处理芯片的外部程序存储器(401)、用于保存参数的非易失性存储单元(402)、用于设备智能互联的RS232通讯单元(403)、用于参数输入的键盘输入单元(404)和用于实时显示的液晶显示单元(405)；所述模拟信号处理单元包括：用于张力放大处理的仪表放大器(408)和用于张力转换的A/D转换器(407)；所述实时数字运算与逻辑控制器(201)包括：井深测量处理单元、测井探头收放速度控制单元和外部接口单元；其中，所述外部接口单元包括：E2PROM控制模块(303)、RS232控制模块(304)、键盘扫描模块(305)和液晶显示控制模块(306)；所述井深测量处理单元包括：滤波去抖动和整形处理单元(301)、计数模块(302)、计数输入模块(311)、计数输出模块(309)和深度计算模块(310)；所述滤波去抖动和整形处理单元(301)用于对所述增量式光电旋转编码器(103)输出的两路相位相差90°的脉冲信号进行实时快速的滤波去抖动和整形处理，进而输出计数脉冲信号和增量式光电旋转编码器的旋转方向信号；然后，将所述计数脉冲信号和增量式光电旋转编码器的旋转方向信号传输到所述计数模块(302)；所述计数模块(302)根据旋转方向极性对脉冲进行加1或者减1累加计数，累加计数值为n，并将计量得到的脉冲数传输到所述深度计算模块(310)；所述计数输入模块(311)用于接收来自于所述键盘输入单元(404)或所述RS232通讯单元(403)的预设的计数初值，并将所述计数初值传输到所述深度计算模块(310)；所述深度计算模块(310)用于对所述脉冲数和所述计数初值进行综合计算，实时得到测井探头当前深度值；其中，所述计数初值包括：第1滑轮(104)的直径D、增量式光电旋转编码器每旋转一周产生的脉冲数N和初始深度Depth1；则：当前实时深度Depth2＝初始深度Depth1+((π*D)/N)*n；所述测井探头收放速度控制单元包括：A/D采样控制模块(308)和步进电机速度控制模块(307)；所述张力传感器(106)采集到的钢丝绳张力值传输给所述仪表放大器(408)进行张力放大处理；然后，放大处理后的张力信号传输给所述A/D转换器(407)，所述A/D转换器(407)对放大处理后的张力信号进行数字量化处理，得到数字信号格式的张力T1；所述A/D采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王运生，苏建坤，柯玉军，陈志，
申请(专利权)人：云南航天工程物探检测股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53