本發(fā)明屬于石油測(cè)井儀器中的磁測(cè)井儀器的領(lǐng)域，特別是涉及一種基于高速遙傳測(cè)井儀的CAN總線的數(shù)字化接箍磁定位測(cè)井短節(jié)以及具有該短節(jié)的高速遙傳測(cè)井儀，主要基于電磁感應(yīng)方式確定入井套管管具等的管串結(jié)構(gòu)，是快速平臺(tái)遙傳儀器的探頭部分之一。

背景技術(shù)：

基于CAN總線的數(shù)字化接箍磁定位測(cè)井短節(jié)屬于磁測(cè)井系列，是快速平臺(tái)遙傳儀器的探頭部分之一，主要用于確定入井管具的管串結(jié)構(gòu)。圖1是磁性定位器的基本結(jié)構(gòu)，如圖1所示，磁性定位器的核心是一對(duì)磁極相對(duì)的永久磁鋼和纏繞在其間的線圈。

在套管井中，套管接箍處的外形以及結(jié)構(gòu)與其它地方不同，因此，當(dāng)磁定位測(cè)井儀（磁性定位器）經(jīng)過(guò)套管接箍處時(shí)，會(huì)引起永久磁鋼磁通量的變化，從而在繞組（線圈）中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電信號(hào)。

在測(cè)井的過(guò)程中，當(dāng)如上所述的磁定位儀器通過(guò)套管接箍處時(shí)，由于套管接箍處的金屬壁的厚度變厚，所以會(huì)引起儀器內(nèi)的永久磁鋼的磁通的變化。當(dāng)磁定位儀器進(jìn)入套管接箍的變厚部分時(shí)，通過(guò)線圈的磁力線增多，變化的磁力線切割線圈繞組，從而產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)磁定位儀器離開(kāi)套管接箍的變厚部分時(shí)，通過(guò)線圈的磁力線減少，從而在線圈中產(chǎn)生一個(gè)反極性的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在這個(gè)過(guò)程中形成一個(gè)感應(yīng)電位峰值，成為接箍測(cè)量信號(hào)。在圖2的（a）～（e）中示出了上述過(guò)程。如圖2的（e）中的圖形所示那樣，近似為1Hz左右的信號(hào)。通過(guò)捕捉該變化信號(hào)（即，接箍測(cè)量信號(hào)），就能夠準(zhǔn)確地定位出套管接箍的位置，從而為固井評(píng)價(jià)和儀器的深度定位提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

此外，用于檢測(cè)套管接箍的上述磁定位儀器所檢測(cè)到的信號(hào)與磁鋼強(qiáng)度、線圈匝數(shù)和外界磁性物質(zhì)的感磁強(qiáng)度、測(cè)井移動(dòng)速度成正比，同時(shí)與信號(hào)傳輸?shù)男旁氡让芮邢嚓P(guān)。即，磁鋼強(qiáng)度、線圈匝數(shù)、外界磁性物質(zhì)的感磁強(qiáng)度、測(cè)井移動(dòng)速度以及信號(hào)傳輸?shù)男旁氡冗@些參數(shù)會(huì)對(duì)上述磁定位儀器的檢測(cè)精確度產(chǎn)生影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種基于高速遙傳測(cè)井儀的CAN總線的數(shù)字化接箍磁定位測(cè)井短節(jié)以及具有該短節(jié)的高速遙傳測(cè)井儀，能夠在不同套管尺寸特別是大套管情況以及惡劣井況下確保套管接箍磁定位信號(hào)的準(zhǔn)確性，并且能夠使測(cè)井儀器小型化。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種接箍磁定位測(cè)井短節(jié)，其特征在于，具備：

探頭部分，包括：一對(duì)磁極相對(duì)的永久磁鋼；鐵芯，位于所述一對(duì)永久磁鋼之間；線圈，纏繞在所述鐵芯上；

數(shù)模電路處理部分，用于對(duì)由所述探頭部分采集到的信號(hào)進(jìn)行處理；以及

CAN總線收發(fā)模塊，用于通過(guò)CAN總線向高速遙傳測(cè)井儀傳輸由所述數(shù)模電路處理部分進(jìn)行了處理的信號(hào)，并且接收來(lái)自高速遙傳測(cè)井儀的信號(hào)。

此外，在本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)中，所述永久磁鋼由釤鈷材料構(gòu)成。

此外，在本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)中，在所述數(shù)模電路處理部分采用自動(dòng)增益的控制方式，能夠始終將輸出的信號(hào)控制在適中的程度。

此外，在本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)中，所述自動(dòng)增益以如下方式實(shí)現(xiàn)：在增益為1的情況下，采集由所述探頭部分檢測(cè)到的第一個(gè)信號(hào)的波峰的值，根據(jù)該值偏大還是偏小自動(dòng)地設(shè)置增益，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

此外，在本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)中，所述線圈的匝數(shù)是預(yù)先通過(guò)測(cè)試不同直徑套管的信號(hào)幅度而確定的。

此外，本發(fā)明提供一種高速遙傳測(cè)井儀，其特征在于，

具備：接箍磁定位測(cè)井短節(jié)，位于所述高速遙傳測(cè)井儀的最上端，通過(guò)CAN總線與所述高速遙傳測(cè)井儀的控制器連接，

所述接箍磁定位測(cè)井短節(jié)能夠通過(guò)CAN總線在與所述高速遙傳測(cè)井儀之間進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，

所述接箍磁定位測(cè)井短節(jié)具備：

探頭部分，包括：一對(duì)磁極相對(duì)的永久磁鋼；鐵芯，位于所述一對(duì)永久磁鋼之間；線圈，纏繞在所述鐵芯上；

數(shù)模電路處理部分，用于對(duì)由所述探頭部分采集到的信號(hào)進(jìn)行處理；以及

CAN總線收發(fā)模塊，用于通過(guò)CAN總線向所述高速遙傳測(cè)井儀傳輸由所述數(shù)模電路處理部分進(jìn)行了處理的信號(hào)，并且接收來(lái)自所述高速遙傳測(cè)井儀的信號(hào)。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，所述永久磁鋼由釤鈷材料構(gòu)成。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，在所述數(shù)模電路處理部分采用自動(dòng)增益的控制方式，能夠始終將輸出的信號(hào)控制在適中的程度。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，所述自動(dòng)增益以如下方式實(shí)現(xiàn)：在增益為1的情況下，采集由所述探頭部分檢測(cè)到的第一個(gè)信號(hào)的波峰的值，根據(jù)該值偏大還是偏小自動(dòng)地設(shè)置增益，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，所述線圈的匝數(shù)是預(yù)先通過(guò)測(cè)試不同直徑套管的信號(hào)幅度而確定的。

根據(jù)本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)，由于具有CAN總線收發(fā)模塊并且能夠通過(guò)CAN總線與高速遙傳測(cè)井儀進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所以，提高了抗干擾性能，此外，由于永久磁鋼采用了釤鈷材料來(lái)構(gòu)成，所以，相較之測(cè)井行業(yè)普通采用的鋁鎳鈷材料，能夠使永久磁鋼的磁通量更大，這也有助于提高接箍磁定位測(cè)井短節(jié)的信號(hào)發(fā)送的抗干擾性能。此外，根據(jù)本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)，采用了自動(dòng)增益控制方式，始終將傳感器輸出的信號(hào)控制在適中的幅度，從而保證了測(cè)量的信噪比。

此外，根據(jù)本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀，由于將獨(dú)立的儀器變?yōu)檫b傳集成的短節(jié)（即，將接箍磁定位測(cè)井短節(jié)集成在高速遙傳測(cè)井儀），所以，省去了大部分的電源部分，同時(shí)采用了數(shù)字化采集方案和儀器內(nèi)部總線，不僅縮短了儀器的尺寸，而且由于數(shù)字處理方式的靈活性，也增強(qiáng)了儀器對(duì)于不同套管直徑的適應(yīng)性，同樣地，由于在高速遙傳測(cè)井儀中采用CAN總線在與接箍磁定位測(cè)井短節(jié)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所以，其抗干擾性能大大提高。

總之，根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明，基于高速遙傳測(cè)井儀的CAN總線的數(shù)字化接箍磁定位測(cè)井短節(jié)，將接箍磁定位測(cè)井短節(jié)通過(guò)數(shù)字化的方式集成到高速遙傳測(cè)井儀中，并通過(guò)CAN總線的儀器內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)，使得短節(jié)的功能更為獨(dú)立，由此，調(diào)試方便，抗干擾能力強(qiáng)，提高了測(cè)量的可靠性和穩(wěn)定性，而新的探頭結(jié)構(gòu)和集成化處理電路，則提高了信噪比，縮短了短節(jié)的整體尺寸，增強(qiáng)了短節(jié)對(duì)于不同套管尺寸和惡劣井況下套管接箍的準(zhǔn)確定位能力。

附圖說(shuō)明

圖1是磁性定位器的基本結(jié)構(gòu)。

圖2是磁性定位器的工作原理的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。

圖1是磁性定位器的基本結(jié)構(gòu)，圖2是磁性定位器的工作原理的示意圖。本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)的結(jié)構(gòu)與圖1所述的磁性定位器的結(jié)構(gòu)基本相同，并且其工作原理也是類似的。

具體地說(shuō)，本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)具備探頭部分、數(shù)模電路處理部分以及CAN總線收發(fā)模塊。探頭部分包括一對(duì)磁極相對(duì)的永久磁鋼、位于所述一對(duì)永久磁鋼之間的鐵芯以及纏繞在所述鐵芯上的線圈，如圖1所示那樣，一對(duì)磁極相對(duì)的永久磁鋼指的是兩個(gè)永久磁鋼的磁極的極性相同的一側(cè)（即，N極側(cè)或者S極側(cè)）彼此對(duì)置配置。此外，數(shù)模電路處理部分用于對(duì)由所述探頭部分采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，例如，隨著套管在接箍處的磁場(chǎng)變化，探頭部分產(chǎn)生電壓變化信號(hào)，數(shù)模電路處理部分對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，并且將測(cè)量信號(hào)通過(guò)儀器內(nèi)部的CAN總線傳給遙傳系統(tǒng)（高速遙傳測(cè)井儀）。此外，CAN總線收發(fā)模塊用于通過(guò)CAN總線向高速遙傳測(cè)井儀傳輸由所述數(shù)模電路處理部分進(jìn)行了處理的信號(hào)，并且接收來(lái)自高速遙傳測(cè)井儀的信號(hào)。

CAN總線作為成熟的工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)，其抗干擾性能得到了充分的驗(yàn)證，并且，CAN總線每一個(gè)掛接的儀器都可以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)試，因此，由于本發(fā)明的接箍磁定位測(cè)井短節(jié)采用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所以，能夠提高其抗干擾性能，即便在惡劣的環(huán)境下也能夠準(zhǔn)確地定位套管接箍位置。

此外，在本發(fā)明中，所述永久磁鋼由釤鈷材料構(gòu)成。在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中，永久磁鋼的加工采用了不同于以往的釤鈷材料，其相較之測(cè)井行業(yè)普遍采用的鋁鎳鈷材料，這樣的材料的磁通量更大，由此，在接箍磁定位測(cè)井短節(jié)通過(guò)套管接箍處時(shí)，能夠產(chǎn)生更明顯的接箍測(cè)量信號(hào)，從而提高檢測(cè)的精度。

此外，在本發(fā)明中，在所述數(shù)模電路處理部分采用自動(dòng)增益的控制方式，能夠始終將輸出的信號(hào)控制在適中的程度。例如，在本發(fā)明中，自動(dòng)增益是通過(guò)測(cè)量第一個(gè)波峰的幅值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整的，即，在增益為1的情況下采集第一個(gè)波峰的值，根據(jù)該值偏大還是偏小自動(dòng)設(shè)置增益，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

此外，所述線圈的匝數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)不同直徑的套管直徑（最大到最小直徑）而確定的，從而使傳感器測(cè)得的模擬信號(hào)既不會(huì)太小也不會(huì)超出量程（也就是說(shuō)，線圈的匝數(shù)是預(yù)先通過(guò)測(cè)試不同直徑套管的信號(hào)幅度而最終確定下來(lái)的值，所述線圈的匝數(shù)能夠滿足各種套管測(cè)量的信號(hào)要求），在不同的信號(hào)幅度的情況下，能夠通過(guò)自動(dòng)增益調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)適應(yīng)于不同的套管。此外，采用了更高位數(shù)的高速AD對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，可以滿足不同測(cè)井速度的需要。

進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種高速遙傳測(cè)井儀，其具有接箍磁定位測(cè)井短節(jié)，即，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中集成了接箍磁定位測(cè)井短節(jié)，接箍磁定位測(cè)井短節(jié)位于所述高速遙傳測(cè)井儀的最上端，并且通過(guò)CAN總線與所述高速遙傳測(cè)井儀的控制器連接，也就是說(shuō)，所述接箍磁定位測(cè)井短節(jié)能夠通過(guò)CAN總線在與所述高速遙傳測(cè)井儀之間進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收。在本發(fā)明中，通過(guò)將獨(dú)立的儀器（接箍磁定位測(cè)井短節(jié)）變?yōu)檫b傳集成的短節(jié)，由此，省去了大部分的電源部分，同時(shí)采用了數(shù)字化采集方案和儀器內(nèi)部總線，不僅縮短了儀器的尺寸，而且由于數(shù)字處理方式的靈活性，也增強(qiáng)了儀器對(duì)于不同套管直徑的適應(yīng)性。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，接箍磁定位測(cè)井短節(jié)是上述的短節(jié)，即，該短節(jié)具備：包括一對(duì)磁極相對(duì)的永久磁鋼、位于所述一對(duì)永久磁鋼之間的鐵芯以及纏繞在所述鐵芯上的線圈的探頭部分；用于對(duì)由所述探頭部分采集到的信號(hào)進(jìn)行處理的數(shù)模電路處理部分；以及CAN總線收發(fā)模塊，用于通過(guò)CAN總線向所述高速遙傳測(cè)井儀傳輸由所述數(shù)模電路處理部分進(jìn)行了處理的信號(hào)，并且接收來(lái)自所述高速遙傳測(cè)井儀的信號(hào)。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，所述永久磁鋼由釤鈷材料構(gòu)成。由于這樣的材料的磁通量更大，所以，在套管接箍處時(shí)能夠產(chǎn)生更明顯的接箍測(cè)量信號(hào)，從而提高檢測(cè)的精度。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，在所述數(shù)模電路處理部分采用自動(dòng)增益的控制方式，能夠始終將輸出的信號(hào)控制在適中的程度。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，所述自動(dòng)增益以如下方式實(shí)現(xiàn)：在增益為1的情況下，采集由所述探頭部分檢測(cè)到的第一個(gè)信號(hào)的波峰的值，根據(jù)該值偏大還是偏小自動(dòng)地設(shè)置增益，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

此外，在本發(fā)明的高速遙傳測(cè)井儀中，所述線圈的匝數(shù)能夠根據(jù)不同套管的直徑來(lái)確定。

如上所述那樣對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明。在本發(fā)明中，對(duì)套管接箍磁定位測(cè)井儀的探測(cè)部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的重新設(shè)計(jì)，使之更好的適應(yīng)不同尺寸的套管及惡劣井況的測(cè)井情況；為了提高不同套管尺寸特別是大套管尺寸的信噪比，并保證儀器的可靠性穩(wěn)定性，對(duì)探測(cè)部分磁缸的磁性材料等進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)；將CAN總線作為儀器內(nèi)部總線，實(shí)現(xiàn)探頭與高速遙傳系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸；將CAN總線作為儀器內(nèi)部的通信總線，實(shí)現(xiàn)探頭與遙傳系統(tǒng)的對(duì)接，避免了傳統(tǒng)磁定位模擬信號(hào)傳輸過(guò)程中信噪比隨線纜長(zhǎng)度大幅度惡化的問(wèn)題，保證了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。

以上對(duì)本申請(qǐng)發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是，但是并不限于此，應(yīng)該理解為能夠在本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更，并且，這些都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。