电子传感式井径微电极组合测井仪 【技术领域】
本实用新型涉及一种在石油勘探开发中，用于现场测量钻井直径变化和井壁的电阻率变化的测井仪。
背景技术
在石油开采钻井过程中，由于经常安装更换钻具，又由于井中充满的钻井泥浆对井壁的冲洗和浸泡，以及岩层被泡胀或溶解等，常常造成井眼直径的不规则变化，因此现场需要经常使用井径仪测量井径大小和微电极测井仪测量井壁的电阻率大小。目前，国内广泛使用的如图1所示的电阻式井径测量仪，它是在仪器外壳上互成90°分布安装4根井径测量臂，由电机带动推靠机构，使测量臂象伞骨一样从仪器主体向外斜向打开，使每个测量臂的一端与井壁接触，而测量臂另一端设计成偏心凸轮形，通过与之接触的平动连杆，把井径测量臂的角度变化转换成连杆的直线位移。平动连杆穿过高压密封环进入仪器密封仓内，去带动一个滑线电阻器，测出电阻值即可对应地求出并径大小。由于井径测量仪要工作在井下高温高压地恶劣环境(压力可达100兆帕，温度150℃)，加之泥浆和岩屑的侵蚀，同时仪器的外形尺寸受井眼容积的限制，电阻式井径测量仪中平动连杆等运动部件的动密封问题一直没有得到妥善解决。经常出现密封部件破损而造成进液漏液现象，导致仪器损坏，维修率高，使测试成功率低，远不能适应现场井径测量的需要。
测量井壁电阻率变化用另一种专用的微电极测井仪，它是利用仪器外壳上的弹簧钢板把与其连接的装有多个导电电极的硬橡胶基板推压到井眼壁上，通过微电极与井壁的直接接触实现井壁电阻率的测量。
【实用新型内容】
本实用新型为了克服现有技术的缺陷，利用空间磁感应测量原理，使外部的井径测量臂与仪器密封仓完全隔离开的一种结构新颖的电子传感式井径测井仪。
本实用新型的另一目的在于提供一种将测量井壁电阻率的微电极测井仪与电子传感器井径测井仪组合在一起的电子传感式井径微电极组合测井仪。
本实用新型电子传感式井径微电极组合测井仪，包括带连接环的上密封帽与密封仓上端密封连接，密封仓下端与筒状壳体连接，4个井径臂的一端互成90°分别铰接在密封仓下方的壳体上；对应的4个推靠臂的一端分别与井径臂的中间部位铰接，而另一端与带电机的推靠装置上对应的连接件铰接，推靠装置的另一端与带连接环的下密封帽密封连接；其中在与壳体铰接端的每个井径臂上的内侧安装永磁体，在密封仓内与每个永磁体对应的位置上安装电子位移传感器，在密封仓内还安放与电子位移传感器电连通的单片机系统；井径臂的任意一个的中心设有滑槽，连杆一端沿滑槽滑动连接，连杆的另一端与装有多个微电极极板一端铰接，该井径臂的自由端与极板的中心部位铰接；电子位移传感器、单片机系统和微电极的极板通过上密封帽上穿系的多芯电缆与地面上的电源和控制记录仪表电连接。
本实用新型电子传感式井径微电极组合测井仪，其中，单片机系统将每个电子位移传感器测得的磁感应强度的模拟信号经A/D转换器转换成数字信号后送入单片机，单片机调用存储在存储器内的或通过RS232接口接收的相应通道的标定系数后，分别进行数据处理，处理合成后的井径数字信号经D/A转换器转换成模拟信号，通过电缆输出至控制记录仪表；由微电极极板测得的井壁电阻率信号通过电缆输出至控制记录仪表。
本实用新型电子传感式井径微电极组合测井仪，突破传统的设计框架，采用空间磁感应电子位移传感器技术和单片机结合的微电子技术，使仪器的密封性能万无一失。具有结构新颖，稳定可靠，测量成功率高，易于维护等诸多优点。同时，巧妙地将测量井壁电阻率的微电极测井仪与电子传感式井径测井仪组合在一起，使其一次完成两种参数的测量，提高仪器的使用率和测量效率。
【附图说明】
图1为现有技术中电阻式井径测量仪原理示意图(局部)；
图2为本实用新型电子传感式井径微电极组合测井仪结构原理示意图；
图3为图2中电子传感式井径微电极组合测井仪局部结构示意图；
图4为本实用新型电子传感式井径微电极组合测井仪电路原理框图。
【具体实施方式】
如图1所示，电阻式井径测量仪由于井径臂上的偏心凸轮通过平动连杆穿入密封仓内与滑线电阻器接触，密封仓容易损坏或导致测量结果不准。
图2和图3为本实用新型电子传感式井径微电极组合测井仪结构原理示意图。它包括带连接环的上密封帽1与密封仓2上端密封连接，密封仓2下端与筒状壳体3连接，4个井径臂4的一端互成90°分别铰接在密封仓2下方的壳体3上；对应的4个推靠臂5的一端分别与井径臂4的中间部位铰接，而另一端与带电机的推靠装置6上对应的连接件铰接，推靠装置6的另一端与带连接环的下密封帽7密封连接；上述结构与电阻式井径测量仪基本相同，推靠装置6是由电机驱动一套较复杂的机构使4个井径臂4同步张开与井壁接触或收缩在壳体3的凹槽中。其中在与壳体3铰接端的每个井径臂4上的内侧安装永磁体8，在密封仓2内与每个永磁体8对应的位置上安装电子位移传感器9，在密封仓2内还安放电子位移传感器9电连通的单片机系统10；该系统的全部元器件制作在印刷电路板上；电子位移传感器9和单片机系统10通过上密封帽1上穿系的多芯电缆与地面上的电源和控制记录仪表电连接；由此构成测井仪的井径测量部分。
测井仪的井壁电阻率测量部分是在任意一个井径臂4的自由端安装微电极极板13而构成。它是在井径臂4的中心部位处设有滑槽11，连杆12一端沿滑槽11滑动连接，连杆12的另一端与装有多个微电极的极板13一端铰接，该井径臂4的自由端与极板13的中心部位铰接。这样，由硬橡胶材料制成的极板13能够很好地与井壁均匀接触。微电极的极板13通过上密封帽1上穿系的多芯电缆与地面上的电源和控制记录仪表电连接，应用装有多个微电极的极板13制成的专用井壁电阻率测量仪以广为使用。
图4为本实用新型电子传感式井径微电极组合测井仪电路原理框图。单片机系统10将每个电子位移传感器9测得的磁感应强度的模拟信号经A/D转换器转换成数字信号后送入单片机，单片机调用存储在存储器内的或通过RS232接口接收的相应通道的标定系数后，分别进行数据处理，处理合成后的井径数字信号经D/A转换器转换成模拟信号，通过电缆输出至控制记录仪表；由微电极极板13测得的井壁电阻率信号通过电缆输出至控制记录仪表。从而在一台仪器上同时完成钻井直径和井壁电阻率的测量。