[发明专利]一种井下工程参数仪弯矩测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种井下工程参数仪弯矩测量系统及方法，测量系统包括8个孔位，且8个孔位开设于钻铤的一周，相邻两孔位间隔45度，每个孔位横向和纵向的方向上贴附应变片，共计2个应变片电阻，相邻的两个孔内的应变片，共计4个应变片组成惠斯通电桥，共计组成4组惠斯通电桥，4组惠斯通桥路输出差分信号到各自信号调理模块，调理后输出测量信号的模拟信号，4组模拟信号输入至单片机处理模块，单片机进行模拟信号模数转换成数字AD数值，本发明工作原理简单，解决了预防井下仪器弯曲变形断裂导致的使用安全问题，解决了钻井工程师利用井下仪器测量数据分析进而调整钻井设备参数，能够及时准确的弯矩测量，数据及时反应井下仪器的真实弯曲状态。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体为一种井下工程参数仪弯矩测量系统及方法。

背景技术

随着石油钻井的不断发展，钻井施工配套井下工程参数仪在石油钻井应用越来越普遍，尤其在水平井、大位移井施工过程中对井下仪器弯曲程度的判断和测量尤其重要，对防范井下仪器安全和提质增效有重要意义。目前的地面仪器涉及到测量或标定设备，井下仪器弯矩测量未查询到。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下工程参数仪弯矩测量系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井下工程参数仪弯矩测量系统,测量系统包括8个孔位，且8个所述孔位开设于钻铤的一周，相邻两孔位间隔45度，每个孔位横向和纵向的方向上贴附应变片。

优选的，8个所述孔位包括孔a、孔a’、孔b、孔b’、孔c、孔c’、孔d和孔d’，所述孔a和相距45度的所述孔a’组成一组，所述孔b和相距45度的所述孔b’组成一组,所述孔c和相距45度的所述孔c’组成一组，所述孔d和相距45度的所述孔d’组成一组，每个孔内应变片贴片2片，每片应变片含有轴向和径向应变电阻。

优选的，相邻的两个孔内的应变片，共计4个应变片组成惠斯通电桥。

优选的，所述惠斯通电桥内设置信号调理模块，所述信号调理模块AD转换芯片、第一运算放大器和第二运算放大器，所述AD转换芯片一脚分别连接第一电容一端和第二电容一端，二脚接第二电阻一端，三脚接第一电阻一端，第一电阻另一端和第二电阻另一端连接，四脚分别连接第二电容另一端和第三电容一端，第一电容和第三电容另一端接地，五脚接地，六脚接基准电压端，七脚接第一运算放大器正极输入端，八脚接电压端。

优选的，所述第一运算放大器负极输入端分别连接第三电阻一端和第四电阻一端，第三电阻另一端接地，所述第一运算放大器输出端分别连接第四电阻另一端和第七电阻一端，所述第七电阻另一端连接第四电容一端和信号输出端。

优选的，所述第二运算放大器正极输入端分别连接第五电阻一端和第六电阻一端，所述第二运算放大器负极输入端与输出端连接，所述输出端与基准电压端连接。

优选的，测量方法包括以下步骤：

A、4组惠斯通桥路输出差分信号到各自信号调理板模块，通过经过一级放大电路处理，然后进行电压平移，接着经过第二级放大电路处理，最后经过滤波电路后输出测量信号的模拟信号；

B、4组模拟信号输入至单片机处理模块，单片机进行模拟信号模数转换成数字AD数值；

C、通过标定工作台分别在弯矩X方向，弯矩Y方向进行弯矩数据采集得到AD01，AD02,AD03,AD04数值；

D、单机片进行采集到的信号进行温漂处理，其中，AD1＝AD01*(T*T*P10+T*P11+P12)；AD2＝AD02*(T*T*P20+T*P21+P22)；AD3＝AD03*(T*T*P30+T*P31+P32)；AD4＝AD04*(T*T*P40+T*P41+P42)；

E、通过数据拟合公式进行转换成弯矩计算公式：