[发明专利]一种水平主地应力方向随钻测量系统信号采集与存储装置

说明书

本发明涉及一种水平主地应力方向随钻测量系统信号采集与存储装置。本发明通过与主控单元双向通讯，实现间断采样，每个通道单次采集时长控制在200微秒，可采集井眼间距范围在10cm内的回波信号，与传统连续不间断采样方式相比，在能够满足后续信号处理所需数据量的情况下，大幅度降低系统功耗，节省存储空间，可保证水平主地应力方向随钻测量系统连续工作200小时以上的工程需求。

技术领域

本发明涉及油气随钻测井技术领域，尤其涉及一种水平主地应力方向随钻测量系统信号采集与存储装置。

背景技术

随着北美页岩气获得成功开发，页岩气已成为全球油气勘探的新热点。近年来，我国也对页岩气开发高度重视，大力支持开展页岩气开发技术攻关与现场试验。

我国页岩气开发尚处于起步阶段，水平井钻井、储层压裂改造这两项页岩气开发的核心技术遇到诸多难点和瓶颈，如页岩气水平井段坍塌卡钻、储层压裂形成的裂缝形态不佳影响产能等。

现场试验及相关研究表明，与常规油气资源开发不同，在页岩气资源开发过程中，水平主地应力方向的准确测量对于水平井钻井过程中井眼稳定性分析、油藏的井网布局，以及储层改造过程中水力压裂设计以及水力压裂裂缝的延伸方向等起着决定性作用。另外，页岩气开发对测井技术也提出了更高的要求，常规的电缆测井以及钻井后取芯分析，无法实现钻井实时指导以及井眼轨迹控制实时决策，也无法获取破岩时第一手地质资料，导致测得的水平地应力方向测量与真实值存在较大误差。

总之，水平主地应力方向测量结果的准确性、实时性直接影响着页岩气水平井钻井、页岩气储层压裂改造效果，影响着页岩气开发产量。目前，我国尚无有关水平主地应力方向随钻测量的成熟技术与产品，目前仅能租借国外哈里伯顿、斯伦贝谢等公司的随钻测井仪器，价格昂贵，无法满足国内众多页岩气钻井需要。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种水平主地应力方向随钻测量系统信号采集与存储装置，以克服上述缺陷。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种水平主地应力方向随钻测量信号采集与存储装置，其采集的数据可用于随钻测量出水平主地应力方向的计算,为页岩气开发过程中水平井钻井的井网部署、井壁稳定性实时分析、水平井井眼轨迹实时调整，以及储层压裂改造提供技术支撑。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种水平主地应力方向随钻测量系统信号采集与存储装置，包括：

无磁钻铤本体，其两端分别连接MWD通讯测量短节和井下钻具；

采集与存储电路，安装于所述无磁钻铤本体侧壁的凹槽内，具体包括：依次连接的前置放大电路，带通滤波电路，自动压控增益放大器，AD信号采集器，数据存储电路，通讯接口；

其中：

前置放大器，用于增强收到的超声波发生器的发射波和反射波信号的驱动能力；

带通滤波器，用于滤除其干扰信号，将放大后的井壁反射信号进行滤波处理；

自动压控增益放大器，用于根据输入信号的电压幅值自动调节输出信号的电压幅值；

信号采集器和数据存储电路，用于将超声波换能器的发射波和反射波信号模拟值转换为12位数字值，并保存在单片机内存中。

在本发明的至少一个实施例中，所述前置放大器采用德州仪器生产的TexasInstruments LM1875T/NOPB单声道音频放大器,其典型增益带宽积为5.5MHz等具有高增益带宽积的音频放大器，设计发射信号中心频率在400kHz。

在本发明的至少一个实施例中，所述带通滤波器采用TI公司OPA838电压反馈运算放大器高速精密运算放大器为核心芯片设计成带通滤波器。