5700单臂智能偏心器的设计与实现

摘要

补偿中子测井是最通用的确定地层孔隙度的石油测井技术，测井仪器在井眼内偏心作业是中子测井的必要条件。仪器偏心状态与井壁的贴合程度，直接影响测井曲线的质量及与之相关的解释结果、油气划分的准确度。如何让补偿中子测井仪器的探头部分更好地贴合井壁，是测井施工中必须要解决的问题，对准确掌握地层油气信息具有重要的工程实际意义。
　　针对原有的弹簧偏心器等机械式偏心辅助设备的弊端，本课题阐述了智能偏心器的理论，提出了一种智能的偏心器设计，该智能偏心器能够实时采集井下数据、根据井下情况由地面系统进行控制，满足施工需求。本文的主要研究内容如下：
　　①分析原有弹簧偏心器、其他机械式偏心器的缺点，确定了智能偏心器的设计理念，完成了智能偏心器的总体方案设计，该方案具有可实现性、经济成本低等优点。
　　②选用直流电机实现支撑臂的运动控制，通过传动杆、弹簧的运动搭建机械运动子系统。
　　③选用井径和压力两个位移传感器构建数据采集子系统，通讯、采集电路设计实现了仪器与地面系统的通讯与上下指令的控制。通过测试数据与基准数据的比较实现井径的校正。井径测量范围152.4mm～533.4mm，精度±0.25″；推靠臂最大推力270N。
　　④结合硬件设计，基于ECLIPS-5700地面系统主菜单架构，分析了软件需求，分析ECLIPS-5700成像测井系统倾角仪器的通讯程序，开展了偏心器的软件设计。完成了偏心器整体软件设计，嵌入式系统控制程序使用C语言进行编程。
　　⑤完成了智能偏心器样机制造，配接 ECLIPS-5700成像测井系统进行了测试实验，对本设计的缺点进行了分析，测试精度符合设计要求。

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 偏心器的工作原理及作用

1.3 国内外研究现状

1.4 课题研究的意义

1.5 本课题的主要研究内容

1.6 本章小结

2 智能偏心器的总体方案设计

2.1 ECLIPS-5700成像测井系统信号流程分析

2.2 倾角仪器原理分析

2.3 智能偏心器的原理

2.4 智能偏心器的功能分析

2.5 智能偏心器的硬件电路

2.6 智能偏心器的软件控制

2.7智能偏心器的机械结构

2.8 本章小结

3 智能偏心器的设计与实现

3.1 电路设计

3.2 软件控制编程

3.3 机械结构设计

3.4 偏心器样品

3.5 本章小结

4 实验及验证

4.1 主要技术指标测试

4.2 地面与测井仪器连接

4.3 现场测井使用效果

4.4 主要技术指标

4.5 关键技术

4.6本章小结

5 结论与展望

5.1 主要工作总结

5.2 前景与展望

致谢

参考文献

附录

A. 机械设计图