[实用新型]一种高精度井深、钻时、悬重参数测量仪

说明书

本实用新型属于测量钻井井深、大钩悬重、钻压、钻头位置参数技术领域。

现有的比较先进的钻井参数测量仪，以安装在绞车滚筒上的光电编码器输出的信号反映钻具的位移量，以安装在大钩固定绳上的应变式压力传感器输出的信号反映钻具悬重即大钩负荷。光电编码器安装在绞车滚筒上，由于受到工作现场振动的影响，光栅产生不规则的横向抖动，在输出信号波的前后沿的前后产生杂波，引起测量误差。为了不使误差太大，一般采用低精度的光电编码器，故测量精度不高。例如，华北油田测井公司所生产的SKH－891型钻井参数测量仪，采用25光栅光电编码器，允许误差1％，即每米1公分。

本实用新型的目的在于提供一种采用高精度光电编码器及微振信号处理电路的高精度钻井参数测量仪。

本实用新型包含电源1，光电编码器2，微振信号处理电路3，压力传感器4，压力信号转换电路5，悬重一钻压跟踪电路6，显示器7，显示器A／D转换器8，大钩负荷人工置入电位器9。图1为其组成图。光电编码器2安装在绞车滚筒上，输出相位差为90°的A、B两组矩形脉冲，经过微振信号处理电路3处理，消除振动的影响，经显示器A／D转换器8转换为数字信号，输出至显示器7，显示出钻头位置和井深。

压力传感器4安装在大钩的固定绳上，感受绳的张力，即大钩负荷。压力信号转换电路5包含2个放大器IC₇、IC₈。压力传感器4输出的信号经压力信号转换电路5转换后输至悬重－钻压跟踪电路6，经显示器A／D转换器8转换为数字信号，由显示器7显出悬重和钻压。

图2为微振信号处理电路图，包含非门电路F₁、F₂，时间常数很小的微分电路C₁R₁、C₂R₂、C₃R₃、C₄R₄，RS触发器IC₃和与门电路IC₄。

图3为电路部份波形图，它消除光电编码器产生的脉冲杂波的原理如下：光电编码器2输出两组脉冲信号A′和B′，由于振动的影响在脉冲信号的前沿和后沿的前后，产生杂波，成为A、B波形。脉冲信号A经过由微分电路C₁R₁和D₁组成的电路处理，取信号A中所有的上升沿的信号作为信号E，输至与门电路IC₄的一个输入端，同时，另一路经过由非门电路F₁、微分电路C₂R₂和D₂组成的电路处理，取信号A中所有的下降沿信号作为信号C，输至RS触发器IC₃的R输入端作为复位信号。脉冲信号B一路输至显示器A／D转换器8中的可逆计数器（双稳触发器）作为绞车滚筒正反转判别信号；另一路又分为二路，其中一路经过由微分电路C₃R₃和D₃组成的电路处理，取信号B中所有的上升沿信号，另一路经过由非门电路F₂、微分电路C₄R₄和D₄组成的电路处理，取信号B中所有的下降沿信号，二者相加即为信号B中所有的上升沿信号和所有的下沿信号之和脉冲信号D，输至RS触发器IC₃的S输 入端作为置位信号。于是，在RS触发器IC₃的Q输出端，便得到信号G。信号G和信号E分别输至与门电路IC₄的两个输入端，使其在信号G和信号E均为高电平时才输出高电平，于是，输出信号H，信号H输至显示器A／D转换器8，转换为数字信号，输出至显示器7，显示钻头位置和井深。由图3可见，如果信号H的脉冲出现在信号B的低电平阶段，光盘为正转；反之，如果信号H脉冲出现在信号B的高电平阶段，光盘为反转；这样就给出判断光盘即绞车滚筒正转或者反转的信号。由图3可见，信号H的脉冲数与信号A′或者信号B′的脉冲数完全相等（但相位不一定相同），因而不会出现计数误差，从而消除了振动的影响。微振信号处理电路3可以采用分立元件，也可以采用集成电路。图4为采用集成电路的微振信号处理电路图，其工作原理与上述相同。