一種用于智能鉆井工具磁補償的裝置及方法
【專利摘要】本發明提供了一種用于智能鉆井工具磁補償的裝置及方法，通過磁補償裝置對智能鉆井工具進行磁補償，利用總控制器控制磁力計，對亥姆霍茲線圈構成的立方體中心位置的磁場進行校0工作，使得亥姆霍茲線圈在一定范圍內形成無磁空間；利用通訊裝置將總控制器與智能鉆井工具連接，對智能鉆井工具進行磁補償，使工具達到上井前的工作要求。本發明具有便于操作、準確的優點。
【專利說明】
一種用于智能鉆井工具磁補償的裝置及方法
技術領域
[0001]本發明屬于石油、天然氣領域，尤其是涉及一種用于智能鉆井工具磁補償的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]近些年超深井、高難定向井、叢式井、水平井、大位移井、分支井及三維多目標井等特殊工藝井技術隨即相繼出現并得到了迅速發展，這些特殊工藝井的普遍特點是油氣開采效率非常高，對智能鉆井工具的工作要求高、難度大。
[0003]因此，進行井下作業前如何對智能鉆井工具進行準確的磁補償工作，保證其正常工作，成為亟待解決的問題。目前解決的方法是建立無磁標定車間，但實現完全無磁環境的要求十分苛刻，無法屏蔽外界電磁的干擾，極易受到周邊磁環境變化的影響。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明旨在提出一種用于智能鉆井工具磁補償的裝置及方法，以解決智能鉆井工具在下井作業前難以進行準確的磁補償的問題。
[0005]為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:
[0006]—種用于智能鉆井工具磁補償的裝置，包括亥姆霍茲線圈(1)、標定工作臺(4)、高度可調的標定支架(6)、垂規(2)、磁力計(3)、磁力計支架(5)、調節所述亥姆霍茲線圈(I)內電流大小和方向的亥姆霍茲線圈控制器(12)、磁力計控制器(9)及總控制器；
[0007]所述亥姆霍茲線圈(I)為構成正方體的三組線圈，每組線圈為相對設置、半徑和匝數完全相同的線圈，所述亥姆霍茲線圈(I)與所述亥姆霍茲線圈控制器(12)相連，所述亥姆霍茲線圈控制器(12)與所述總控制器相連；
[0008]所述磁力計(3)與所述磁力計控制器(9)相連，所述磁力計控制器(9)與所述總控制器相連；
[0009]所述標定工作臺(4)局部位于所述亥姆霍茲線圈(I)構成的空間內，所述標定支架
(6)沿所述標定工作臺(4)移入或移出所述亥姆霍茲線圈(I)構成的空間內，所述標定支架
(6)上設有智能鉆井工具，所述智能鉆井工具與總控制器相連；
[0010]所述磁力計支架(5)設置在位于所述亥姆霍茲線圈(I)內的所述標定工作臺(4)上，所述磁力計支架(5)與所述標定工作臺(4)可拆卸連接，所述磁力計(3)位于所述磁力計支架(5)上，所述磁力計(3)位于所述亥姆霍茲線圈(I)構成的立方體的中心位置，所述垂規
(2)位于所述磁力計(3)正上方。標定支架(6)為伸縮桿或其他現有的高度可調的支架即可。[0011 ]進一步的，所述總控制器為計算機(7)。
[0012]進一步的，所述亥姆霍茲線圈控制器(12)及所述磁力計控制器(9)分別通過串口 /USB轉換器(8)與所述計算機(7)連接。
[0013]進一步的，所述計算機(7)上設有與智能鉆井工具連接的通訊電源箱(14)。通訊電源箱上有兩根線與智能鉆井工具連接，電源線為智能鉆井工具供電，通訊線用來傳遞計算機(7)對智能鉆井工具的控制指令。
[0014]進一步的，所述標定工作臺(4)上設有滑軌，所述標定支架(6)沿所述滑軌滑動。
[0015]本發明還提供一種對智能鉆井工具磁補償的方法，包括如下步驟:
[0016]I)將裝有測量井斜傳感器的智能鉆井工具面朝上放置到所述標定支架(6)上；
[00?7] 2)將所述磁力計(3)及磁力計支架(5)安放于所述標定工作臺(4)上，將所述磁力計(3)放置在所述亥姆霍茲線圈(I)構成的立方體的中心位置，并使垂規(2)與磁力計(3)上的刻點對齊；
[0018]3)分別將所述磁力計控制器(9)、亥姆霍茲線圈控制器(12)及智能鉆井工具與總控制器相連；
[0019]4)打開所述磁力計控制器(9)、亥姆霍茲線圈控制器(12)和總控制器，對所述亥姆霍茲線圈(I)中心位置的磁場進行校0，所述磁力計控制器(9)通過磁力計(3)測得磁力并將磁力信號傳送給總控制器，所述總控制器通過控制所述磁力計控制器(9)調節所述亥姆霍茲線圈(I)內的電流大小及方向，當所述磁力計(3)測得所述亥姆霍茲線圈(I)構成的立方體中心位置的磁場絕對值〈0.003uT時，完成校O工作；
[0020]5)將磁力計(3)和磁力計支架(5)從亥姆霍茲線圈(I)中移開；
[0021]6)將標定支架(6)上的智能鉆井工具移動到亥姆霍茲線圈(I)內，使得裝有測量井斜傳感器的智能鉆井工具面位于垂規(2)的正下方；
[0022]7)智能鉆井工具通電工作，分別對智能鉆井工具的電磁閥全部關閉的狀態和每個電磁閥單獨打開的狀態進行磁分量的測量和補償，所述總控制器接收智能鉆井工具中的電流信號，將電流信號轉化為磁場信號，總控制器通過控制所述磁力計控制器(9)調節所述亥姆霍茲線圈(I)內的電流大小及方向，使所述亥姆霍茲線圈(I)構成的立方體中心位置的磁場絕對值〈0.003uT，完成補償；
[0023]8)測量完畢關閉所有電子設備電源，斷開連接。
[0024]進一步的，所述智能鉆井工具的工具面上設有標記位置，步驟6)中將工具面上的設有標記位置移動至垂規(2)的正下方。
[0025]進一步的，所述通訊電源箱(14)為智能鉆井工具提供電源。
[0026]相對于現有技術，本發明所述的用于智能鉆井工具磁補償的裝置及方法具有以下優勢:
[0027]本發明通過対亥姆霍茲線圈構成的立方體中心位置的磁場進行校O工作，使得亥姆霍茲線圈在一定范圍內形成無磁空間；利用通訊裝置將總控制器與智能鉆井工具連接，對智能鉆井工具進行磁補償，使其達到上井前的工作要求，提高智能鉆井工具的技術服務質量，具有廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0028]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0029]圖1為本發明實施例所述的用于智能鉆井工具磁補償的裝置的結構示意圖；
[0030]圖2為本發明實施例所述的用于智能鉆井工具磁補償的裝置連接示意圖；
[0031]圖3為本發明實施例所述的用于智能鉆井工具磁補償的操作流程圖。
[0032]附圖標記說明:
[0033]1-亥姆霍茲線圈；2-垂規;3-磁力計;4-標定工作臺；5-磁力計支架;6-標定支架；7-計算機;8-串口/USB轉換器;9-磁力計控制器;12-亥姆霍茲線圈控制器;14-通訊電源箱。
【具體實施方式】
[0034]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0035]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0036]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0037]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0038]—種用于智能鉆井工具磁補償的裝置，如圖1及圖2所示，包括亥姆霍茲線圈1、標定工作臺4、高度可調的標定支架6、垂規2、磁力計3、磁力計支架5、調節亥姆霍茲線圈I內電流大小和方向的亥姆霍茲線圈控制器12、磁力計控制器9及總控制器；
[0039]亥姆霍茲線圈I為構成正方體的三組線圈，每組線圈為相對設置、半徑和匝數完全相同的線圈，亥姆霍茲線圈I與亥姆霍茲線圈控制器12相連，亥姆霍茲線圈控制器12與總控制器相連；
[°04°] 磁力計3與磁力計控制器9相連，磁力計控制器9與總控制器相連；
[0041]標定工作臺4局部位于亥姆霍茲線圈I構成的空間內，標定支架6沿標定工作臺4移入或移出亥姆霍茲線圈I構成的空間內，標定支架6上設有智能鉆井工具，智能鉆井工具與總控制器相連；
[0042]磁力計支架5設置在位于亥姆霍茲線圈I內的標定工作臺4上，磁力計支架5與標定工作臺4可拆卸連接，磁力計3位于磁力計支架5上，磁力計3位于亥姆霍茲線圈I構成的立方體的中心位置，垂規2位于磁力計3正上方。
[0043]根據本發明的一個實施例，總控制器為計算機7。
[0044]根據本發明的一個實施例，亥姆霍茲線圈控制器12及磁力計控制器9分別通過串口/USB轉換器8與計算機7連接。
[0045]根據本發明的一個實施例，計算機7上設有與智能鉆井工具連接的通訊電源箱14。
[0046]根據本發明的一個實施例，標定工作臺4上設有滑軌，標定支架6沿滑軌滑動。
[0047]利用本實施例提供的裝置對智能鉆井工具磁補償，如圖3所示，括如下步驟:
[0048]I)將裝有測量井斜傳感器的智能鉆井工具面朝上放置到標定支架6上；
[0049]2)將磁力計3及磁力計支架5安放于標定工作臺4上，將磁力計3放置在亥姆霍茲線圈I構成的立方體的中心位置，并使垂規2與磁力計3上的刻點對齊；
[0050]3)分別將磁力計控制器9、亥姆霍茲線圈控制器12及智能鉆井工具與總控制器相連；
[0051]4)打開磁力計控制器9、亥姆霍茲線圈控制器12和總控制器，對亥姆霍茲線圈I中心位置的磁場進行校0，磁力計控制器9通過磁力計3測得磁力并將磁力信號傳送給總控制器，總控制器通過控制磁力計控制器9調節亥姆霍茲線圈I內的電流大小及方向，當磁力計3測得亥姆霍茲線圈I構成的立方體中心位置的磁場絕對值〈0.003uT時，完成校O工作；
[0052]5)將磁力計3和磁力計支架5從亥姆霍茲線圈I中移開；
[0053]6)將標定支架6上的智能鉆井工具移動到亥姆霍茲線圈I內，使得裝有測量井斜傳感器的智能鉆井工具面位于垂規2的正下方；
[0054]7)智能鉆井工具通電工作，分別對智能鉆井工具的電磁閥全部關閉的狀態和每個電磁閥單獨打開的狀態進行磁分量的測量和補償，總控制器接收智能鉆井工具中的電流信號，將電流信號轉化為磁場信號，總控制器通過控制磁力計控制器9調節亥姆霍茲線圈I內的電流大小及方向，使所述亥姆霍茲線圈I構成的立方體中心位置的磁場絕對值〈0.003uT，完成補償；
[0055]8)測量完畢關閉所有電子設備電源，斷開連接。
[0056]根據本發明的一個實施例，智能鉆井工具的工具面上設有標記位置，步驟6中將工具面上的設有標記位置移動至垂規2的正下方。
[0057]根據本發明的一個實施例，通訊電源箱14為智能鉆井工具提供電源。
[0058]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0059]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種用于智能鉆井工具磁補償的裝置，其特征在于:包括亥姆霍茲線圈(I)、標定工作臺(4)、高度可調的標定支架(6)、垂規(2)、磁力計(3)、磁力計支架(5)、調節所述亥姆霍茲線圈(I)內電流大小和方向的亥姆霍茲線圈控制器(12)、磁力計控制器(9)及總控制器； 所述亥姆霍茲線圈(I)為構成正方體的三組線圈，每組線圈為相對設置、半徑和匝數完全相同的線圈，所述亥姆霍茲線圈(I)與所述亥姆霍茲線圈控制器(12)相連，所述亥姆霍茲線圈控制器(12)與所述總控制器相連； 所述磁力計(3)與所述磁力計控制器(9)相連，所述磁力計控制器(9)與所述總控制器相連； 所述標定工作臺(4)局部位于所述亥姆霍茲線圈(I)構成的空間內，所述標定支架(6)沿所述標定工作臺(4)移入或移出所述亥姆霍茲線圈(I)構成的空間內，所述標定支架(6)上設有智能鉆井工具，所述智能鉆井工具與總控制器相連； 所述磁力計支架(5)設置在位于所述亥姆霍茲線圈(I)內的所述標定工作臺(4)上，所述磁力計支架(5)與所述標定工作臺(4)可拆卸連接，所述磁力計(3)位于所述磁力計支架(5)上，所述磁力計(3)位于所述亥姆霍茲線圈(I)構成的立方體的中心位置，所述垂規(2)位于所述磁力計(3)正上方。2.根據權利要求1所述的用于智能鉆井工具磁補償的裝置，其特征在于:所述總控制器為計算機(7)。3.根據權利要求2所述的用于智能鉆井工具磁補償的裝置，其特征在于:所述亥姆霍茲線圈控制器(12)及所述磁力計控制器(9)分別通過串口/USB轉換器(8)與所述計算機(7)連接。4.根據權利要求3所述的用于智能鉆井工具磁補償的裝置，其特征在于:所述計算機(7)上設有與智能鉆井工具連接的通訊電源箱(14)。5.根據權利要求1所述的用于智能鉆井工具磁補償的裝置，其特征在于:所述標定工作臺(4)上設有滑軌，所述標定支架(6)沿所述滑軌滑動。6.—種利用如權利要求1-5任一項所述的裝置對智能鉆井工具磁補償的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將裝有測量井斜傳感器的智能鉆井工具面朝上放置到所述標定支架(6)上； 2)將所述磁力計(3)及磁力計支架(5)安放于所述標定工作臺(4)上，將所述磁力計(3)放置在所述亥姆霍茲線圈(I)構成的立方體的中心位置，并使垂規(2)與磁力計(3)上的刻點對齊； 3)分別將所述磁力計控制器(9)、亥姆霍茲線圈控制器(12)及智能鉆井工具與總控制器相連； 4)打開所述磁力計控制器(9)、亥姆霍茲線圈控制器(12)和總控制器，對所述亥姆霍茲線圈(I)中心位置的磁場進行校O，所述磁力計控制器(9)通過磁力計(3)測得磁力并將磁力信號傳送給總控制器，所述總控制器通過控制所述磁力計控制器(9)調節所述亥姆霍茲線圈(I)內的電流大小及方向，當所述磁力計(3)測得所述亥姆霍茲線圈(I)構成的立方體中心位置的磁場絕對值〈0.003uT時，完成校O工作； 5)將磁力計(3)和磁力計支架(5)從亥姆霍茲線圈(I)中移開； 6)將標定支架(6)上的智能鉆井工具移動到亥姆霍茲線圈(I)內，使得裝有測量井斜傳感器的智能鉆井工具面位于垂規(2)的正下方； 7)智能鉆井工具通電工作，分別對智能鉆井工具的電磁閥全部關閉的狀態和每個電磁閥單獨打開的狀態進行磁分量的測量和補償，所述總控制器接收智能鉆井工具中的電流信號，將電流信號轉化為磁場信號，總控制器通過控制所述磁力計控制器(9)調節所述亥姆霍茲線圈(I)內的電流大小及方向，使所述亥姆霍茲線圈(I)構成的立方體中心位置的磁場絕對值<0.003uT，完成補償； 8)測量完畢關閉所有電子設備電源，斷開連接。7.根據權利要求6所述的對智能鉆井工具磁補償的方法，其特征在于:所述智能鉆井工具的工具面上設有標記位置，步驟6)中將工具面上的設有標記位置移動至垂規(2)的正下方。8.根據權利要求6所述的對智能鉆井工具磁補償的方法，其特征在于:所述通訊電源箱(14)為智能鉆井工具提供電源。
【文檔編號】H01F13/00GK106089180SQ201610364338
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】白大鵬, 魏春明, 金平, 韓曉文, 李紹輝, 張猛, 李志廣, 張鑫
【申請人】中國石油集團渤海鉆探工程有限公司