[发明专利]基于Labview显示的水平连通井导向系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Labview显示的水平连通井导向系统。

背景技术

在石油、天然气及煤层气开采过程中，水平连通井、定向井、羽状井等要求钻探轨迹必须达到一定的精度。目前，国外针对定向羽状井对煤层气和稠油等非常规能源开发时，水平井精确连通过程研发了独特的磁矢量测量引导系统，该系统采用强磁源对水平井眼轨迹进行引导，最终实现定向羽状水平井的水平段与直井连通。但是该技术还处于保密和垄断阶段，普通人还无法得知该技术。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便，可以在很短的时间内完成测量、实时处理数据、实时显示数据，节约信号传输的延迟，提供三维画面显示方便用户使用，测量精确高的基于Labview显示的水平连通井导向系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于Labview显示的水平连通井导向系统，包括设置于钻头后端的磁源，以及设置于竖井中与磁源相配合的磁场测量仪，磁场测量仪通过电缆与数据处理系统相连，数据处理系统与显示系统相连。

所述磁源由无磁钻铤和若干永磁体组成，所述若干永磁体平行并列分布。

所述若干永磁体由多个钕铁硼柱状磁铁排列组成。

所述磁场测量仪包括无磁金属骨架和设置于无磁金属骨架外部的无磁金属外壳，无磁金属外壳内设有两个三轴磁场传感器、一个重力加速度计和一个温度湿度传感器，所述两个三轴磁场传感器、一个重力加速度计和一个温度湿度传感器均通过485信号传输线与信号处理模块相连，信号处理模块通过电缆与数据处理系统相连；其中，一个三轴磁场传感器、一个重力加速度计和一个温度湿度传感器固定于无磁金属外壳内部的底部，另一个三轴磁场传感器固定在无磁金属外壳内部的顶部。

所述两个三轴磁场传感器的Z轴位于同一条直线上，X轴、Y轴分别位于相同的平面内。

所述数据处理系统为工业计算机。

信号处理模块(即Spectramag-6——六通道频谱分析仪)的作用在于将三轴磁场传感器测的磁场信号转换为4-20mA的信号，便于信号的传输。

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发。

本发明中磁场测量仪可以测得六组磁感应强度信号，在整个水平井联通过程中磁场测量仪放置在竖井中静止不动，实时采集磁源在该点处的磁感应强度信号，达到数据实时处理、轨迹实时显示的目的，能够为水平连通井、定向井、羽状井等复杂的井眼提供精确、实时的轨迹导航。信号处理模块将测量到的磁场感应强度信号转换为电流信号，增加信号传输距离，并减小信号传输过程中的衰减。

磁源的作用是产生旋转磁场，是该系统的信号源。在钻进过程中，磁源放置于钻头的后面。两个三轴磁场传感器之间的距离已知，而且两个三轴磁场传感器轴向在同一平面内。显示系统采用了基于虚拟仪器Labview环境，可以将磁场测量仪传输来的信号进行相应计算，并将计算所得的钻头的空间位置、倾斜角及方位角以时间戳的顺序存储到数据库中。

本发明结构简单、操作简单，可以在很短的时间内完成测量、实时处理数据、实时显示数据，节约信号传输的延迟。显示界面简单明了，功能按键齐全，而且提供三维画面显示方便用户使用。本发明为水平连通井提供精确测量，比现在普通使用的随钻测量工具(WMD)具有更高精度的导向作用。

附图说明

图1是本发明水平连通井工作系统的工作原理示意图；

图2是井下磁场测量仪的内部传感器轴线分布结构图；

图3是本发明工作原理结构框图；

图中：1-水平井，2-竖井，3-钻井塔，4-工作台，5-磁源，6-钻头，7-磁场测量仪，8-电缆，9-磁力线，10-三轴磁场传感器，11-重力加速度计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，基于labview显示的水平连通井钻探系统，包括设置于钻头6后端的磁源5，以及设置于竖井2中与磁源5相配合的磁场测量仪7，磁场测量仪7通过电缆8与数据处理系统相连，数据处理系统与显示系统相连。磁源5放置于钻头6的后面，随钻头6放入水平井1中。水平井1的上端设有钻井塔3，竖井2的上端设有工作台4。磁源5是本系统的信号源，紧随钻头6的后面，在钻进过程中可以将磁源5的空间位置认为是钻头6的空间位置。

磁源5由无磁钻铤和若干永磁体组成，所述若干永磁体平行并列分布。若干永磁体由多个钕铁硼柱状磁铁排列组成。