存储式高温地热测井系统的制作方法

1.本技术涉及油田生产测井技术，尤其涉及一种存储式高温地热测井系统。

背景技术：

2.随着油井(地热井)开发数量逐年增加，稠油油藏(地热资源)的开发日益受到重视。地热资源开发之一就是开展热储回灌潜力评价工作，识别回灌过程中高温地热流体温度场、水动力场、水化学变化特征和构造应力场变化规律，预测不同采灌条件下地热田变化趋势；突破适用于中高温地热发电关键技术，提出一套适用于高温地热资源特点及高原环境的地热发电工艺技术，提高地热发电热效率及经济性。
3.围绕温地热资源勘查与开发利用的现实需求，开展高温地热勘查技术方法研究，提高热储、控热要素探测识别精度，构建高地热勘查技术方法体系；开展地热资源成藏特征和成藏环境研究，构建中低温地热资源选区评价方法体系；结合砂岩型热储及地下流体特征研究，精细评价不同工艺参数条件下的砂岩热储回灌能力，构建适宜的回灌防堵增注工艺系列和装备支撑体系；针对“取热不取水”的开发方式进行探索研究。存储式高温地热测井系统是解决高温地热井的关键技术之一。
4.普通的测井系统在工作时，一般都需要测井车、吊车和打压设备等配套设施进行配合使用，其系统体系较为单一，完成一次测井需要配备大量的人力、物力，施工复杂且测井成本较高，并且普通的测井系统一般都采用直读式测井仪，不能对数据进行储存，工作人员一般都是在现场进行及时记录而容易出现差错，进而延长了整个测井的时间，增加了成本。

技术实现要素：

5.本技术提供一种高温地热测井系统，用以解决利用常规的测井系统，完完成一次测井需要配备大量的人力、物力，施工复杂且测井成本较高，并且普通的测井系统一般都采用直读式测井仪，不能对数据进行储存，工作人员一般都是在现场进行及时记录而容易出现差错，进而延长了整个测井的时间，增加成本的问题。
6.为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：
7.一种高温地热测井系统，其特征在于，包括地面绞车深度系统、上位机以及三参数测井仪；
8.所述地面绞车深度系统与所述上位机互相电接，所述上位机与所述三参数测井仪互相电连；
9.所述三参数测井仪包括主处理器、以及输出端均与主处理器的输入端电性相连的温度采集单元、压力采集单元和伽马采集单元；
10.所述三参数测井仪还包括与主处理器互相电连的数据存储单元，所述数据存储单元通过数据接口和与所述上位机电性连接。
11.可选的，该三参数测井仪还包括电源管理单元，且所述电源管理单元的输出端与
所述主处理器的输入端电性连接。
12.可选的，所述压力采集单元包括压力传感器以及压力处理电路；
13.所述压力传感器的输出端与所述压力处理电路的输入端电性连接，所述压力处理电路的输出端与所述主处理器电性连接；
14.所述伽马采集单元包括gr传感器以及gr脉冲处理电路；
15.所述gr传感器的输出端与所述gr脉冲处理电路的输入端电性连接，所述gr脉冲处理电路的输出端与所述主处理器的输入端电性连接。
16.可选的，所述温度采集单元中采用铂电阻作为温度传感器。
17.可选的，所述地面绞车深度系统包括钢丝绞车以及安装在钢丝绞车前方导轮上的光电编码器和与钢丝绞车以及上位机电连的深度时间计量系统；
18.所述光电编码器通过导向轮进行带动，分别输出a和b两路脉冲，深度时间计量系统根据a和b脉冲的相位和脉冲数来实现当前的深度值。
19.可选的，所述深度时间计量系统包括次存储器、主处理器、深度预处理模块以及电源部分，其主要用于计量存储深度和时间信息。
20.可选的，所述数据存储单元采用nor型存储器，且与所述主处理器之间通过spi总线进行电连。
21.可选的，该三参数测井仪还包括内部组件和封装在内部组件外部的外壳组件；
22.所述内部组件包括从左到右依次设置的上密封、上插头、仪器电子线路组件、下插头以及下密封，其中，所述上插头、电子线路组件以及下插头之间分别利用第一隔热体与所述第二隔热体相互隔开；
23.所述外壳组件从内到外依次为隔热层、冷却层、缓冲层以及保护层。
24.可选的，所述冷却层包括封装在缓冲层与隔热层之间的冷却腔，以及设置在冷却腔内部的冷却系统。
25.可选的，所述缓冲层包括封装在冷却腔与保护层之间的缓冲腔，以及设置在缓冲腔内部的缓冲体。
26.本技术提供的高温地热测井系统，在测井之前，地面深度采集系统与井下仪器进行时间同步，同步完成后井下仪器依靠地面钢丝绞车把仪器放入目的层位，进行检测工作。测井完成后，通过数据线把井下测井数据和地面绞车深度数据读出，上位机以时间为介质把井下温度数据和地面深度数据合并成测井曲线，进而实现了系统集成化，提高了测井效率，降低了成本，避免了工作人员在进行测井时需要配备大量的人力和物力，简化了施工过程，同时数据存储单元可把测井数据和时间数据存储下来，还可将存储的数据传输至上位机中，对其数据进行处理，进而避免出现工作人员一般都是在现场进行记录而出现差错，而延长了整个测井的时间的情况，降低了成本。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术一实施例提供的系统整体框架结构示意图；
29.图2为本技术一实施例提供的三参数测井仪的框架结构示意图；
30.图3为本技术一实施例提供的温度采集单元工作原理电路示意图；
31.图4为本技术一实施例提供的压力采集单元中ad转换器模数转换电路示意图；
32.图5为本技术一实施例提供的伽马采集单元中暗盒工作原理示意图；
33.图6为本技术一实施例提供的闪烁计数器主要电路示意图；
34.图7为本技术一实施例提供的数据存储单元中储存器工作电路示意图；
35.图8为本技术一实施例提供的电池管理单元工作原理示意图；
36.图9为本技术一实施例提供的主处理器以及通讯接口工作电路示意图；
37.图10为本技术一实施例提供的三参数测井仪中保温瓶结构示意图；
38.图11为本技术一实施例提供的深度时间计量系统中存储器电路示意图；
39.图12为本技术一实施例提供的深度时间计量系统中主处理器电路示意图；
40.图13为本技术一实施例提供的深度时间计量系统中深度预处理电路示意图；
41.图14为本技术一实施例提供的深度时间计量系统中电源模块原理示意图。
42.图中：1、上密封；2、上插头；3、第一隔热体；4、仪器电子线路；5、第二隔热体；6、下插头；7、下密封；8、隔热层；9、冷却层；10、缓冲层；1001、缓冲体；11、保护层；1101、球体；12、闪烁体；13、光导；14、光电倍增管；15、暗盒。
具体实施方式
43.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本技术保护的范围。
44.首先对本技术所涉及的名词进行解释：
45.光电编码：是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。一般的光电编码器主要由光栅盘和光电探测装置组成。在伺服系统中，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转.经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90
°
的2个通道的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式3种。
46.本技术提供了一种存储式高温地热测井系统，如图1至图14，包括地面绞车深度系统、上位机以及三参数测井仪，其中地面绞车深度系统用于将三参数测井仪下放至井筒中进行检测工作，之后三参数测井仪对井筒内部的参数进行检测，完成后，将数据传输至上位机进行处理。
47.所述地面绞车深度系统与所述上位机互相电接，所述上位机与所述三参数测井仪互相电连，在工作前地面深度采集系统先进行数据同步，同步完成后井下仪器依靠地面钢丝绞车把仪器放入目的层位，检测完成后，上位机对检测到的数据进行处理。
48.所述三参数测井仪包括主处理器、以及输出端均与主处理器的输入端电性相连的温度采集单元、压力采集单元和伽马采集单元，温度采集单元、压力采集单元和伽马采集单元分别对井筒内部的温度、压力以及伽马数据进行检测，实现三参数测量，然后主处理器对其数据进行处理。
49.所述三参数测井仪还包括与主处理器互相电连的数据存储单元，所述数据存储单元通过数据接口和与所述上位机电性连接。数据存储单元作用主要是把测井数据和时间数据存储下来，它由一片nor型存储器构成，它比nand型存储器有更快的存速度和可靠的数据存储，同时还可将存储的数据传输至上位机中，对其数据进行处理，并且数据存储单元与上位机通讯之间采用串口通讯，接口部分具有保护功能，防止外围设备对井下仪器的损坏。
50.在测井之前，地面深度采集系统与井下仪器进行时间同步，同步完成后井下仪器依靠地面钢丝绞车把仪器放入目的层位，进行检测工作。测井完成后，通过数据线把井下测井数据和地面绞车深度数据读出，上位机以时间为介质把井下温度数据和地面深度数据合并成测井曲线。
51.本技术中，该三参数测井仪还包括电源管理单元，且所述电源管理单元的输出端与所述主处理器的输入端电性连接，且所述电源管理单元采用一片低压差的低功耗的电源芯片，自身的电流损耗ua级别。
52.本技术中，所述压力采集单元包括压力传感器以及压力处理电路，压力传感器对井筒中的压力信息进行检测，而压力处理电路对其信息进行处理。
53.所述压力传感器的输出端与所述压力处理电路的输入端电性连接，所述压力处理电路的输出端与所述主处理器电性连接，压力传感器将接收的信息传输至压力处理电路进行处理，同时其压力传感器输出的差分经过仪表放大器放大后进入高精度ad转换器进行模数转换，完成后将数据传输至主处理器中。
54.所述伽马采集单元包括gr传感器以及gr脉冲处理电路，gr传感器对井筒中的伽马数据进行检测，而gr脉冲处理电路对其数据进行处理。
55.所述gr传感器的输出端与所述gr脉冲处理电路的输入端电性连接，所述gr脉冲处理电路的输出端与所述主处理器的输入端电性连接，gr传感器对井筒中的伽马数据传输至gr脉冲处理电路中进行处理，完成后将数据传输至主处理器中。
56.其中伽马采集单元由闪烁探头、分压电路、脉冲整形、高压电源电路构成，如图5和图6所示，在一种可能的实施例中，伽马测井仪的闪烁探头是一个密闭的暗盒15，内有闪烁体12、光导13和光电倍增管14三个部件。当核辐射进入闪烁体12时，闪烁体12中的原子受激而产生荧光。利用光导13和反射物质把大部分荧光光子收集到光电倍增管14的光阴极上。光子在光阴极上打出光电子，光电子在光电倍增管14内不断倍增，最后形成电子束在阳极上产生电脉冲，此脉冲经过脉冲整形后送入主处理器中。其次，闪烁体是碘化铯晶体，它输出脉冲的幅度与次级电子能量成正比。因此，闪烁计数器不仅可以测量射线强度，而且可以测量射线能量。
57.本技术中，所述温度采集单元中采用铂电阻作为温度传感器。
58.其中，铂电阻是根据温度不同引起电阻变化的原理制成的，而铂这种金属在一定的温度变化范围之内，电阻与温度的线性关系好，准确度高，所以被广泛用作测量0到500℃左右温度的测温元件。并且铂这种金属本身在空气中化学性质不活泼，不易被氧化污染，从
而获得稳定电阻-温度特性，重复性好，对温度变化敏感，如铂pt100型号的热电阻，温度变化1℃电阻对应变化约0.39欧姆，便于测量。在生产中，铂电阻逐渐被规范化，许多信号转换装置默认的输入信号测量元件型号即为铂pt100。
59.如图3所示，在一种实施例中，所述温度采集单元采用pt100作为温度传感器。对铂电阻的信号采集我们通过一个双运放、一个仪表放大器和一个压频转换构成。
60.双运放中的u1a通过压频转换u3输出的2.5v而通过u1d的14脚输出一个标准的参考电压，运放u1b把铂电阻作为反馈电阻，u1b的输出的电压会根据铂电阻变化而变化。仪表放大器u2把u1a和u1b的输入进行差分放大后送给压频转换u3，u3的输出频率会根据u2的输入电压成线性关系，此信号通过u3的8脚送给主处理器处理。
61.本技术中，所述地面绞车深度系统包括钢丝绞车以及安装在钢丝绞车前方导轮上的光电编码器和与钢丝绞车以及上位机电连的深度时间计量系统。
62.钢丝绞车采用变频技术，变频技术是将一种频率电源转换成另一种频率电源的技术。在电源的转换过程中，电能并不发生变化，只是频率发生变化，目的是为了满足人们生产、生活各种领域中对电源的不同需要，其中一项典型应用就是将工频50hz或60hz的交流电源，转换成频率可变的交流电源提供给电动机，通过改变输出电源的频率来对电动机进行调速控制，从而实现节能效果。这种技术的应用使绞车更加强劲，绞车上提下放的速度更加均匀，体积重量更加轻便。
63.在一种可能的实施例中，所述光电编码器是深度计量的传感器，同时所述光电编码器通过导向轮进行带动，分别输出a和b两路脉冲，此a、b脉冲的相位互为90度，深度时间计量系统根据a和b脉冲的相位和脉冲数来实现当前的深度值。具体的，导向轮每转动一周，会带动光电编码器输出一个脉冲，深度时间计量系统根据光电编码器输出的脉冲计算深度值。
64.本技术中，所述深度时间计量系统包括次存储器、主处理器、深度预处理模块以及电源部分，其主要用于计量存储深度和时间信息。
65.如图11所示，在一种可能的实施例中，次存储器主要存储深度、时间和钢丝拉力信息，它有一个nand型存储器和一个铁电存储器构成，nand型存储器主要存储深度、时间和钢丝拉力信息。在本系统中需要记录一些工作状态的数据，这些数据在设备运行中会实时更新和存储。这样会对存储器不断的擦写，而铁电存储器具有无限擦除的优点，所以设计了一颗铁电存储器来记录这些数据。
66.在一种实施例中，所述数据存储单元采用nor型存储器，且与所述主处理器之间通过spi总线进行电连，在待机模式下，此芯片功耗极低，非常适合电池供电模式。
67.如图12所示，在一种实施例中，主处理器采用一颗美国意法半导体的stm2系列单片机，它的数据处理速度快，有两种看门狗，在受到干扰后能自动重启并很快进入工作模式，保证数据的连续性。
68.如图13所示，在一种实施例中，深度预处理模块主要是对深度输入信号保护、滤波、整形功能，两个非门用于信号整形，zs1、zs2对输入信号具有保护功能，cs1、cs2对信号中的高频尖刺滤波，保证信号的纯正干净。
69.其中，非门是指反相器，是逻辑电路的重要基本单元，有输入和输出两个端，输出端的圆圈代表反相的意思。
70.us1a代表二极管，二极管是一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，具有整流功能。
71.db代表双向触发二极管。
72.如图14所示，在一种实施例中，电源部分使用一个低压差电源芯片，此芯片可以用后电池供电，在设备停电后会自动切换到后备电源供电。
73.本技术中，上位机对井下存储数据读取和地面存储深度的读取，两个文件读取后会生成一个深度和温度数据对应的测井曲线。
74.其中，上位机的处理原理如下:
75.当测井完成后，需将采集面板中的深度数据，与存储仪器中的测井数据进行拟合合并处理，这一过程将由上位机完成。所以上位机需分别从面板中读取深度数据，从仪器中读取测井数据。读取的数据后，进行存储、拟合以及转换等步骤，生成深度对应测井参数的连续曲线。
76.本技术中，该三参数测井仪还包括内部组件和封装在内部组件外部的外壳组件。
77.所述内部组件包括从左到右依次设置的上密封1、上插头2、仪器电子线路组件4、下插头6以及下密封7，其中，所述上插头2与所述电子线路组件4之间利用第一隔热体3隔开，所述电子线路组件4与所述下插头6之间利用第二隔热体5相互隔开。
78.所述外壳组件从内到外依次为隔热层8、冷却层9、缓冲层10以及保护层11。
79.本技术中，所述冷却层9包括封装在缓冲层10与隔热层8之间的冷却腔，以及设置在冷却腔内部的冷却系统。
80.其中，隔热层8的设计，可避免外部温度传递过来使得仪器内部温度升高，而影响正常测温。其二，冷却层9的设置及时的将内部的温度和传递过来的温度进项降低，从而保证测温的正常进行。其三，缓冲层10的设置，可避免保护层11发生形变时，对仪器内部元件挤压损伤。
81.在一种实施例中，所述冷系统包括若干储液筒9011、冷却液和连接管9022，所述冷却液封装在储液筒9011内，所述相邻储液筒9011之间通过连接管9022连通。
82.其中，冷却系统是对仪器内部进行降温，而将储液筒9011通过连接管9022连接的原因是各元件的温度不同，产生的热量存在差异，将储液筒9011连通，可以及时的进行温度的传递，起到快速降温的效果。
83.本技术中，所述缓冲层10包括封装在冷却腔与保护层11之间的缓冲腔，以及设置在缓冲腔内部的缓冲体1001。
84.在一种实施例中，所述缓冲体1001设有若干个，且均匀分布在缓冲腔内。
85.在一种实施例中，所述保护层11包括封装在缓冲腔外部的钢管，以及设置在钢管外部的滑动机构。
86.本技术中，设置的保护层11，避免了外物对仪器内部的带电元件的撞击和损伤，同时，保护层11的上下两侧设置为弧形结构，减少了在测温时，与井壁的接触面积，而设置的滑动机构减小了仪器与井壁的摩擦力。
87.在一种实施例中，所述滑动机构包括等距设置在钢管上下侧面上的半圆形凹槽，以及滑动设置在半圆形凹槽的球体1101。
88.本技术中，由于仪器会与井壁发生摩擦，长时间使用仪器后，会将仪器的保护层11
摩擦损伤，使得性能下降，而设置的滑动机构，将仪器与井壁的接触摩擦改变为滑动摩擦，从而，延长了仪器的使用时间。
89.在一种实施例中，所述冷却腔内设有弧形板，所述弧形板位于储液筒9011与冷却腔的接触位置处。
90.在一种实施例中，所述缓冲体101呈圆角矩形结构的弹性体。
91.在一种实施例中，所述钢管上下两端面呈弧形结构。
92.本技术中，井下仪器器件全部采用进口航天级器件，电阻全部采用陶瓷高温高精度电阻，所有的单片器件都需要进行175度恒温一小时的高温筛选测试。所有的电池在带载175度高温情况下连续工作一小时。所有器件测试通过完后，方可进入低温、中温、高温3级焊接流程，这种焊接工艺为保证所有的焊点在高低温的变换中不会出现虚焊和脱落的现象。仪器调试完成后需要放在烘箱中进行二次加电状态下的350度高温测试。高温测试完成后，仪器会进行最后5-50hz的震动测试。
93.该系统的工作原理：
94.在测井之前，地面深度采集系统与井下仪器进行时间同步，同步完成后井下仪器依靠地面钢丝绞车把仪器放入目的层位，进行检测工作。测井完成后，通过数据线把井下测井数据和地面绞车深度数据读出，上位机以时间为介质把井下温度数据和地面深度数据合并成测井曲线。
95.三参数测井仪的工作原理：
96.当三参数测井仪被放入井筒中后，其温度采集单元、压力采集单元以及伽马采集单元分别对井下相对应的数据进行采集，之后传输至主处理器中进行处理，同时根据需要可选择或者同时将采集的数据分别通过通讯接口传输至上位机中或者储存在数据存储器中。
97.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种存储式高温地热测井系统，其特征在于，包括地面绞车深度系统、上位机以及三参数测井仪；所述地面绞车深度系统与所述上位机互相电接，所述上位机与所述三参数测井仪互相电连；所述三参数测井仪包括主处理器、以及输出端均与主处理器的输入端电性相连的温度采集单元、压力采集单元和伽马采集单元；所述三参数测井仪还包括与主处理器互相电连的数据存储单元，所述数据存储单元通过数据接口和与所述上位机电性连接。2.根据权利要求1所述的存储式高温地热测井系统，其特征在于，该三参数测井仪还包括电源管理单元，且所述电源管理单元的输出端与所述主处理器的输入端电性连接。3.根据权利要求1所述的存储式高温地热测井系统，其特征在于，所述压力采集单元包括压力传感器以及压力处理电路；所述压力传感器的输出端与所述压力处理电路的输入端电性连接，所述压力处理电路的输出端与所述主处理器电性连接；所述伽马采集单元包括gr传感器以及gr脉冲处理电路；所述gr传感器的输出端与所述gr脉冲处理电路的输入端电性连接，所述gr脉冲处理电路的输出端与所述主处理器的输入端电性连接。4.根据权利要求1所述的存储式高温地热测井系统，其特征在于，所述温度采集单元中采用铂电阻作为温度传感器。5.根据权利要求1所述的存储式高温地热测井系统，其特征在于，所述地面绞车深度系统包括钢丝绞车，以及安装在钢丝绞车前方导轮上的光电编码器和与钢丝绞车以及上位机电连的深度时间计量系统；所述光电编码器通过导向轮进行带动，分别输出a和b两路脉冲，深度时间计量系统根据a和b脉冲的相位和脉冲数来获取绞车下降的当前的深度值。6.根据权利要求5所述的存储式高温地热测井系统，其特征在于，所述深度时间计量系统包括次存储器、主处理器、深度预处理模块以及电源模块，且所述深度时间计量系统主要用于计量存储深度和时间信息。7.根据权利要求6所述的存储式高温地热测井系统，其特征在于，所述数据存储单元采用nor型存储器，且与所述主处理器之间通过spi总线进行电连。

技术总结

本申请提供一种存储式高温地热测井系统，包括地面绞车深度系统、上位机以及三参数测井仪，所述地面绞车深度系统与所述上位机互相电接，所述上位机与所述三参数测井仪互相电连，所述三参数测井仪包括主处理器、以及输出端均与主处理器的输入端电性相连的温度采集单元、压力采集单元和伽马采集单元，所述三参数测井仪还包括与主处理器和上位机互相电连的数据存储单元，实现了系统集成化，提高了测井效率，降低了成本，简化了施工过程，同时数据存储单元可把测井数据和时间数据存储下来，进而避免出现工作人员一般都是在现场进行记录而出现差错，而延长了整个测井的时间的情况，降低了成本。成本。成本。