[发明专利]一种采用超声测井仪自身定向装置的超声测井系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声测井系统，特别是一种采用应用于超声测井仪自身准确确定测量方 位的定向装置的超声测井系统。

背景技术

地下钻孔、连续墙等是一种隐蔽工程，仪器下放至其中对其进行测量的时候，会因悬吊 仪器的钢丝绳扭力而产生旋转，若不借助一定的定位方法，地面上的人员无法知道仪器的转 动情况。测井仪可用的定向方法有双钢丝绳导向、标志钢丝绳定向、磁通门、磁罗盘和陀螺 几种。

山东科技大学的“SKD-1型大口径超声测井仪”和“SD-1型深井测井仪”采用的是双钢 丝绳导向，该方法简单可靠，缺点是定位子系统占用空间、系统复杂、不利于小直径钻孔的 测量。

日本CKODEN公司的“DM684型测斜仪”采用的是双绳悬吊方式，测井电缆与悬吊钢丝绳 同步运动，该定位方式也比较简单，与双钢丝绳导向定位法的结果和原理基本相似，但该仪 器配套的绞车传动装置比较复杂，在井深100m之内能较好定向，测井深度受到限制，不能用 于深井测量。

标志钢丝绳定向是一种称为《SUGI型竖井几何参数测量仪》的测井仪所采用的定向方式。 即将一根钢丝绳预先放置在井筒中，作为测量平面的参照方位。这种方法在水中由于标志钢丝 绳的回波明显，可以取得较好的效果，但在洗井泥浆中和在小直径井孔中则使用困难。

磁通门和磁罗盘都是依赖地球磁北来定向，曾在山东科技大学的“SD-3A型测井仪”中 使用，该方法可简化定位系统，减小仪器体积。缺点是其定向精度会受到地磁变化、钻孔地 质条件的影响，不能用于金属矿井或地层富含金属的钻孔的测量。

陀螺定向方法是地质钻探和石油钻井中使用的一些井下测量仪器常采用的方法，也曾在 山东科技大学的“SD-2A型钻井法凿井测井仪”中使用。当时采用的是机械陀螺定向，但其 结构复杂、易损坏、抗震性差、精度低性能也不够稳定。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种提高超声测井仪自身定向精度、拓 宽井下仪测量范围的采用超声测井仪自身定向装置的超声测井系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用超声测井仪自身定向装置的超声测井系统，包括井下仪、所述井下仪通过铠装 电缆绕过滑轮依次连接深度仪和测井绞车，所述测井绞车还连接地面工作站；所述深度仪用 于测量所述井下仪下放的深度；

所述井下仪包括依次连接的悬挂装置、主体装置、换能器装置和配重装置，所述主体装 置内部固定光纤陀螺，用于测量所述井下仪自身定位方向；所述换能器装置均匀分布若干个 换能器，所述换能器用于发出超声波并接收回波测量井的孔径；

所述深度仪、所述光纤陀螺、所述换能器分别将测量数据发送至地面工作站；

所述地面工作站用于对所述光纤陀螺测量的数据、所述深度仪测量的数据和所述换能器 测量的数据，进行处理，并计算获得井筒的立体图形及参数。

本发明的采用超声测井仪自身定向装置的超声测井系统，其中所述主体装置中设置中空 凸台，所述光纤陀螺固定在所述凸台上。

本发明的采用超声测井仪自身定向装置的超声测井仪系统，其中所述井下仪旋转过的角 度，设为θ，其中ω为光纤陀螺测量到的角速度。

本发明的采用超声测井仪自身定向装置的超声测量仪系统，其中所述地面工作站对所述 光纤陀螺测量的定位方向数据进行单步线性预测插值。

本发明的采用超声测井仪自身定向装置的超声测量仪系统，其中所述地面工作站对所述 光纤陀螺测量的自身定位方向数据进行插值，下一刻所述光纤陀螺的输出角度设为θ(n+1)， 其中T为时间段，p为标记点的方位输出个数，θ(n)为当前输出角 度。

本发明的采用超声测井仪自身定向装置的超声测量仪系统，其中所述主体装置内部固定 有“井”字架，所述“井”字架上固定有超声发射驱动处理电路。

本发明的采用超声测井仪自身定向装置的超声测量仪系统，其中所述换能器的接线在内 部汇总并在所述换能器装置上端面中间引出，连接所述超声发射驱动处理电路。

本发明的采用超声测井仪自身定向装置的超声测量仪系统，其中所述超声发射驱动处理 电路驱动所述换能器发射超声波，处理换能器接收的回波，并将处理的信息发送到所述地面 工作站中。