[0001] 本发明涉及遥控测井技术装备的设计与制造领域，进一步的，涉及一种用于油井井下数据自测量的控制系统，尤其涉及一种用于井下竖井段和水平井段钻井工程参数采集的自测量控制系统。

[0002] 目前，应用的测井仪器是集流型产出剖面测井仪，该技术也称为产液剖面五参数测井技术，其主要包括：井温、流量、压力、磁定位、含水率五个参数的测量，该技术用于油水两相井，在工程检测、油井生产状态诊断、油田开发效果分析及开发综合调整方面也有较大的应用。目前的技术手段由于采取集流方式，可以使得液流加速，油水充分混合，克服了流速低、流变多量、流体粘度差异、持水率不同，及油水相混合不均匀对测量传感器响应的影响等问题，具有提高测量精度的优点；但是，对于数量较多的水平井，常常因为产液不足而需要进行生产测井找水，测井工作通常有几个主要参数构成，包括油气水流速、含水率、温度和压力剖面，而产液剖面测井是水平井找水技术中最直接、最准确的方式。目前，水平井的测井解释模型大多数都是与直井类似，而带有多种传感器的测井仪器串只适合直井段测井，若遇到斜井或者水平井，则无法下入至指定位置井段，这就需要将测井仪器串输送至水平段进行测井。而目前主要采用以下输送仪器的方法进行水平井组合测井：

[0003] 一、连续油管输送工艺：连续油管又叫挠性油管，是卷绕在卷筒上拉直后，直接下入井下的长油管；该测井技术主要是将组合的测井仪器串，包含多种测量仪器，连接在连续油管管柱的下端，对于水平段或大斜度测井，这种测井方法具有其独到的优势，就是采用连续油管测试可实现长距离输送，就地评估结果，起下平稳地进行测井作业；其缺点是：连续油管是由地面一直下到需要测试的井段，所有工作都是在地面进行控制，如果在下入连续油管的过程中，连续油管受到井眼尺寸和井身结构(如：井眼轨迹、井眼狗腿度、封隔器或者套管接箍变形)等影响，可能会被卡在井身结构异常的井段而不能继续前行，并且在地面拖动连续油管的过程中，容易对井眼或套管造成机械性损伤，而且连续油管比较笨重，运输较为麻烦，费用成本较高。

[0004] 二、牵引器输送工艺：牵引器(又叫爬行器、爬行机器人)，其可分为两大类，这两种牵引器也是需要从地面一直带着电缆下入井内，由地面通过连接的电缆下达工作指令，这两种方式是抓靠臂滑动式和转动轮爬行式。抓靠臂爬行机器人易受井眼的不规则性影响，尤其是遇着口袋井或者缩径井眼时，会影响爬行机器人的伸缩臂，在井眼里无法继续前行；而滚轮式机器人则受电缆重量影响，一般线缆进深500‑1000米，随行下入的电缆重量超过负重便无法前行。

[0005] 三、水力输送工艺：油田开发过程中利用水力输送工艺测井找水较为常见，该种技术比较容易在现场施行，当仪器串下入井内遇卡时，水力泵能提供动力，可以减少卡堵事故；采用这种工艺时，油井的含水率越高，所测得结果越准确，但是，由于是在大泵压下由水力输送，在泵压下会有物质被挤入地层，会对地层带来污染，影响后期的油气产量和产能。

[0006] 四、钻杆输送工艺：常见的钻杆输送工艺包括保护篮式油管输送工艺和湿接头式油管输送工艺，其中湿接头式油管输送工艺运用最为广泛，两种方式都是要在钻杆的连接下下入井内。钻杆输送一般包括三步，首先是通过钻杆将仪器送到目的层上方，然后进行湿接头对接(这一步是关键，关系到整个测井操作成功与否)，最后进行测井作业。该种工艺仅靠测井队独立无法完成，必须与钻井队配合完成，而且也不能实现按照预定程序独立自主实施测试，工艺比较复杂，施工难度大、风险大、时间长。

[0007] 针对相关技术中对测井工具输送效果不佳，所有输送方式都需要有地面工具随行下井，不能由测井工具自主下井并完成测井任务的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

[0008] 由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种用于油井井下数据自测量的控制系统，以克服现有技术的缺陷。

[0055] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

[0056] 在本发明中“上”、“下”、“前”、“后”等具有指示方向性的词语，均以图1中的“上”、“下”、“前”、“后”为准，意在说明位置关系，并非对具体方向进行限定。

[0057] 在本发明的图1中，附图的左侧定义为用于油井井下数据自航测量的装置的前方，附图的右侧定义为用于油井井下数据自航测量的装置的后方。

[0058] 如图1所示，本发明提供了一种用于油井井下数据自测量的控制系统，该用于油井井下数据自测量的控制系统包括控制模块、自航测量艇1、测试装置、悬停装置和沉浮装置，自航测量艇1上设置有螺旋桨2，控制模块与螺旋桨2的控制端电连接，控制模块用于控制螺旋桨2的正反转，以驱动自航测量艇1在井内前进或后退；测试装置设置于自航测量艇1，控制模块与测试装置电连接，控制模块用于接收测试装置的检测信号，并对测试装置进行控制，以使测试装置能对井内数据进行采集并对自航测量艇1在井内的位置进行定位；悬停装置设置于自航测量艇1，控制模块与测试装置电连接，控制模块用于根据测试装置的检测信号，控制悬停装置的至少部分位置与井壁相抵，以使自航测量艇1悬停于井内预设位置；沉浮装置设置于自航测量艇1，控制模块与沉浮装置电连接，控制模块用于控制沉浮装置中液体的容量，以调节自航测量艇1在井内的沉浮位置。

[0059] 本发明中，在自航测量艇1上设置有控制模块、螺旋桨2、测试装置、悬停装置和沉浮装置，控制模块可用于控制螺旋桨2的正反转，以驱动自航测量艇1在井内前进或后退；控制模块还能够根据接收测试装置的检测信号，并对测试装置进行控制，以使测试装置能对井内数据进行采集并对自航测量艇1在井内的位置进行定位；控制模块还能够根据测试装置的检测信号，控制悬停装置的至少部分位置与井壁相抵，以使自航测量艇1悬停于井内预设位置；控制模块还能够控制沉浮装置中液体的容量，以调节自航测量艇1在井内的沉浮位置。通过控制模块、螺旋桨2、测试装置、悬停装置和沉浮装置的配合工作，使得自航测量艇1在井内移动，可通过自航测量艇1上设置测试装置对井内数据进行实时采集并对自航测量艇1在井内的位置进行定位，并确保自航测量艇1能够稳定悬停于井内预设位置，以及实现自航测量艇1的避障功能，确保油井井内参数采集任务的顺利完成，本发明的用于油井井下数据自航测量装置无需地面工具随行下井，可自行下井并完成井内参数的采集，完成测井任务，实现自航测量以及返航作业。

[0060] 在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，用于油井井下数据自测量的控制系统还包括电力供应装置，电力供应装置设置于自航测量艇1，电力供应装置与测试装置中的各检测元件电连接，电力供应装置用于向测试装置中的各检测元件进行供电。

[0061] 本发明的一个可选实施例中，如图1所示，自航测量艇1的内部形成有第一仓室101，第一仓室101位于自航测量艇1的前部(螺旋桨2位于自航测量艇1的后部，以推动自航测量艇1向前移动)；控制模块包括控制器，测试装置包括数据采集装置，数据采集装置包括陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器、温度传感器(DTS/DAS)和声波测距仪9(或超声波传感器)，控制器、陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器和温度传感器均位于第一仓室101内，陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器和温度传感器的检测信号输出端分别与控制器的检测信号接收端电连接，且控制器的控制信号输出端分别与陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器和温度传感器的控制端电连接，陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器和温度传感器所采集到的数据分别传送至控制器，控制器可分别对陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器和温度传感器的工作状态进行控制。另外，控制器、陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器和温度传感器的电源端分别与电力供应装置的电源电连接，从而可为控制器、陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器和温度传感器进行供电，以保证控制器、陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器和温度传感器的正常工作。

[0062] 其中，温度传感器的数据采集端伸出第一仓室101的外部，用于采集井内液体的温度数据，并将采集到的温度数据输出至控制器，存储于存储器中。

[0063] 陀螺仪用于采集自航测量艇1的方向变化(角度的改变)数据，并将采集到的方向变化数据输出至控制器，存储于存储器中。

[0064] 三轴加速度传感器用于采集自航测量艇1在井内水平方向上的重力加速度，并将采集到的重力加加速数据输出至控制器，存储于存储器中。

[0065] 压力传感器的数据采集端伸出第一仓室101的外部，用于采集井内压力数据，并将采集到的压力数据输出至控制器，存储于存储器中。

[0066] 油气水混合比传感器的数据采集端伸出第一仓室101的外部，用于采集井内流体中油、气、水的比例，并将采集到的数据输出至控制器，存储于存储器中。

[0067] 在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，声波测距仪9设置于第一仓室101的外壁上，声波测距仪9的检测信号输出端与控制器的检测信号接收端电连接，声波测距仪9的控制端与控制器的控制信号输出端电连接。当自航测量艇1在井内移动过程中，可通过声波测距仪9对自航测量艇1移动方向上是否存在障碍物进行检测，以便对自航测量艇1的浮沉状态进行控制，从而避开障碍物，避免与障碍物相撞，保证自航测量艇1的顺利行进。

[0068] 具体的，如图1所示，声波测距仪9的数量为至少三个，多个声波测距仪9位于第一仓室101的前端且沿第一仓室101的周向间隔且均匀排布。

[0069] 在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，数据采集装置还包括图像采集装置8，图像采集装置8设置于第一仓室101的外壁前部，图像采集装置8的信号输出端与控制器的信号接收端电连接，图像采集装置8的控制端与控制器的控制信号输出端电连接，图像采集装置8用于采集井内图像。其中，图像采集装置8可为但不限于水下摄像头或者内窥镜。

[0070] 在本发明的一个可选实施例中，数据采集装置还包括磁定位器(CCL)，磁定位器设置于第一仓室101内的前部，磁定位器的检测信号输出端与控制器的检测信号接收端电连接，磁定位器的控制端与控制器的控制信号输出端电连接，磁定位器用于沿自航测量艇1的移动路径上检测各油管接箍的位置，可通过对油管接箍进行定位，获得自航测量艇1的实际移动位置，进而获取自航测量艇1的实际移动轨迹。

[0071] 进一步的，如图1所示，自航测量艇1上设置有USB接口11，USB接口11与控制器电连接，可通过USB接口11向控制器内预存自航测量艇1在井内的移动轨迹，在通过磁定位器获取自航测量艇1的实际移动轨迹后，可将磁定位器检测到的自航测量艇1的实际移动轨迹与预存的自航测量艇1的移动轨迹进行对比，以确定自航测量艇1是否按照预设的移动轨迹在井内行进，并且在到达预设位置后，可控制自航测量艇1悬停于预设位置，并在预设位置进行井内参数的采集。

[0072] 在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，自航测量艇1上设置有无线发射装置10，无线发射装置10用于与地面的无线接收装置通信连接，以便将所采集到的数据传输至地面，并且地面工作人员可根据无线发射装置10发出的信号对自航测量艇1进行及时的打捞，并可通过USB接口11读取控制器中接收到的检测数据。其中，无线发射装置10可为但不限于无线发射器(GPS无线定位系统)，其能够与地面的电脑建立通信连接，从而进行无线信号的传输。

[0073] 在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，沉浮装置位于自航测量艇1的内部且位于第一仓室101的后方。沉浮装置包括依次设置有相隔离的第二仓室102、气体压缩仓室103和沉浮控制仓室104，气体压缩仓室103与沉浮控制仓室104之间通过可移动的活塞3进行分隔，活塞3与驱动装置4相连，以带动活塞3在气体压缩仓室103与沉浮控制仓室104之间移动；气体压缩仓室103内设置有压缩部，压缩部内具有压缩气体，压缩部上设置有内通电磁阀5，通过内通电磁阀5的通断可对压缩部内的压缩气体是否进入气体压缩仓室103进行控制；沉浮控制仓室104的仓壁上设置有外通电磁阀6，通过外通电磁阀6可对沉浮控制仓室
104与外界的通断进行控制；通过移动活塞3改变气体压缩仓室103和沉浮控制仓室104的体积。当自航测量艇1需要上浮时，同时导通内通电磁阀5和外通电磁阀6，压缩部内的压缩气体进入至气体压缩仓室103内，从而与丝杆402配合推动活塞3向沉浮控制仓室104方向移动，沉浮控制仓室104内的气体以及液体由外通电磁阀6排出，以减轻自航测量艇1的重量，使自航测量艇1上浮；当自航测量艇1需要下沉时，同时导通内通电磁阀5和外通电磁阀6，丝杆402拉动活塞3则向气体压缩仓室103方向移动，部气体压缩仓室103内以及压缩部内的气体被压缩，而外界的液体通过外通电磁阀6补充至沉浮控制仓室104中，以增大自航测量艇1的重量，使自航测量艇1下沉。通过上述方式，调节自航测量艇1在井内的沉浮高度，实现对障碍物的避让动作。

[0074] 其中，压缩部可为但不限于设置于气体压缩仓室103内的容置空间(也可为一压力罐)，在该容置空间内具有处于压缩状态的气体，该容置空间可通过内通电磁阀5与位于容置空间外部且气体压缩仓室103内部的空间相连通(即：压力罐上设置内通电磁阀5)，从而在自航测量艇1上浮时，压缩气体通过内通电磁阀5进入至气体压缩仓室103。

[0075] 进一步的，驱动装置4也可但不限于驱动缸，驱动缸的缸体固定设置于第二仓室102内，驱动缸的活塞杆密封穿过第二仓室102与气体压缩仓室103之间的隔板并与活塞3连接，通过控制活塞杆的伸缩动作，即可实现对活塞3的位置调节，进而改变气体压缩仓室103和沉浮控制仓室104的体积。在本发明的另一个具体实施例中，如图1所示，驱动装置4也可包括驱动电机401和丝杆402，驱动电机401固定设置于第二仓室102内，丝杆402的一端位于第二仓室102内且与驱动电机401的输出轴连接，丝杆402的另一端密封穿过第二仓室102与气体压缩仓室103之间的隔板并与活塞3密封螺接，自航测量艇1的内壁对活塞3周向限位(活塞3为非圆形，使得活塞3的边缘与自航测量艇1的内壁密封贴合后，能够对活塞3在周向上进行限定)，以使丝杆402转动状态下，活塞3无法沿丝杆402的周向转动，而是沿丝杆402的轴向移动，即可实现对活塞3的位置调节，进而改变气体压缩仓室103和沉浮控制仓室104的体积。

[0076] 在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，悬停装置包括设置于自航测量艇1的外壁上的多个支撑臂7，多个支撑臂7沿自航测量艇的周向间隔布设，多个支撑臂7可伸出至与井壁相抵，以将自航测量艇1固定于井内预设位置，从而确保自航测量艇1在预设位置稳定悬停，并在预设位置进行井内参数进行采集。其中，支撑臂7可为现有伸缩臂结构，在自航测量艇1移动过程中，支撑臂7处于缩回状态，从而可贴紧自航测量艇1的外壁或位于自航测量艇1外壁上的凹槽内，避免自航测量艇1在井内的顺利移动产生影响；当自航测量艇1移动至预设位置后，支撑臂7伸出并与井壁相抵，从而使自航测量艇1稳定悬停于井内预设位置。

[0077] 在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，自航测量艇1的内部形成有电池仓室105，电池仓室105位于沉浮控制仓室104的后方，电池仓室105内设置有电池和变压器，电池的供电端通过变压器与测试装置中的各检测元件(如：控制器、陀螺仪、三轴加速度传感器、压力传感器、油气水混合比传感器、温度传感器、声波测距仪9、图像采集装置8和驱动电机
401)的电源端电连接，从而为各检测元件进行供电。本发明中，电池与各检测元件通过电缆进行连接，直接通过电缆进行供电，可以达到在井下长期连续采集生产动态参数的目的，并且及时将采集到的数据传输至地面，以便进行综合分析、实时判断工况，并及时采取有效措施，达到降本增效的目的。

[0078] 进一步的，如图1所示，电池仓室105的仓壁上设置有充电插口12，充电插口12与电池的充电端电连接，可为电池进行充电。

[0079] 在本发明的一个可选实施例中，如图1所示，自航测量艇1的内部形成有推进系统仓室106，推进系统仓室106位于自航测量艇1的后部，推进系统仓室106内设置有电机，螺旋桨2位于自航测量艇1的后部且与电机的输出轴连接，电池的供电端通过变压器与电机的电源端电连接，从而为电机供电，以带动螺旋桨2运转，为自航测量艇1在井内的移动提供动力。

[0080] 本发明中的供电线以及信号传输线均密封于线缆内部，从而达到密封防水效果。

[0081] 在本发明的一个可选实施例中，如图2所示，多个自航测量艇1可通过线缆14相串接，多个自航测量艇1依次下放至井内，在自航测量艇1的前部和后部的外壁上分别设置有推进泵13，除多个自航测量艇1上的螺旋桨2之外，可通过推进泵13为自航测量艇1的移动提供推进力，从而为自航测量艇1的移动提供足够的推进力，避免由于推进力不足而导致连接于相邻两自航测量艇1之间的线缆14发生缠绕或者断开，保证井内参数采集的顺利进行。

[0082] 本发明的用于油井井下数据自测量的控制系统存在以下工作状态，

[0083] 一、用于油井井下数据自测量的控制系统的自航行进控制状态：

[0084] 通过绳索将一个自航测量艇1从井口缓慢放入井中，当将自航测量艇1下放到井内的液体中时，可断开连接于自航测量艇1上的绳索，自航测量艇1在液体中靠自身重力继续下沉到井底与水平井段相接的位置；当自航测量艇1位于井内的水平井段时，通过控制螺旋桨2转动为自航测量艇1提供向前行进的推力，并通过改变活塞3的位置，从而对气体压缩仓室103和沉浮控制仓室104的体积进行调节，以使得自航测量艇1进行上浮或下沉动作；当自航测量艇1在水平井段内行进过程中，可根据磁定位器对自航测量艇1的行进位置进行定位(由于磁定位器检测到油管主体与油管接箍位置的感应电流不同，因此，在自航测量艇1的行进过程中，可通过磁定位器记录各时刻感应电流的大小，并根据感应电流的变化形成一条油管接箍位置的曲线)，以获得自航测量艇1的实际移动轨迹，并将自航测量艇1的实际移动轨迹与预存的自航测量艇1的移动轨迹进行对比，若确定已行进至井内预设位置，则控制自航测量艇1悬停于预设位置，并在预设位置进行井内参数的采集；当该预设位置上的井内参数采集完毕后，若还有下一个预设位置需要进行井内参数的采集，则控制器控制自航测量艇1行进至下一个预设位置进行井内参数的采集，直至所有预设位置上的井内参数均采集完毕；若没有其他井内参数需要采集，则控制螺旋桨2改变转向，以为自航测量艇1提供反向推力实现返程；当自航测量艇1返回至与水平井段相接的垂直井段位置时(自航测量艇1无法在水平方向上继续前行)，控制活塞3向自航测量艇1的后部移动，以减小沉浮控制仓室104的体积，将沉浮控制仓室104内的液体由外通电磁阀6排出，而增大气体压缩仓室103的体积，使得液体对自航测量艇1的浮力大于自航测量艇1的重力，自航测量艇1在垂直井段内上浮至液面；当自航测量艇上浮至液面后，三轴加速度传感器检测自航测量艇1在竖向上的加速度变为零，控制器控制无线发射装置10发出信号(GPS、电磁波或超声波)，地面工作人员接收到无线信号后，便可以开始采用打捞工具将自航测量艇1打捞出井口，并通过与控制器连接的USB接口11对采集到的数据进行读取。

[0085] 二、用于油井井下数据自测量的控制系统的行进感知和避险状态控制状态：自航测量艇1的前部可采用弹性材料制成或设置有弹性部件，以在自航测量艇1撞击到障碍物后会自动反弹，并触发自航测量艇1前部安装的声波测距仪9对障碍物以及障碍物与井壁之间距离进行检测，从而获知障碍物与井壁之间是否有足够的空间供自航测量艇1穿过(即越过障碍物)；若满足自航测量艇1的穿过要求，则控制器控制驱动装置4动作，以带动活塞3移动，从而增大或减小沉浮控制仓室104的体积，并导通外通电磁阀6，改变沉浮控制仓室104内的液体容量，使得自航测量艇1能够上浮或下潜到能够避开障碍物的位置(在此过程中，可通过声波测距仪9每间隔5s或大于5s的其他预设时间进行测距判断，并结合陀螺仪和三轴加速度传感器将自航测量艇1的位置信号反馈给控制器，控制器根据接收到的位置信号不断调整自航测量艇1上浮或下沉的位置，以确保自航测量艇1能够越过障碍物)；当越过障碍物后，重新调整自航测量艇1在井内的位置，确保自航测量艇1不会触碰井壁的情况下，则关闭声波测距仪9，继续前行；若存在的障碍物导致自航测量艇1无法通过，则控制其返航。通过上述控制方式，可以避免自航测量艇1发生卡阻的情况，也可避免自航测量艇1碰撞到井壁，避免井壁和艇身的双向损伤。

[0086] 三、用于油井井下数据自测量的控制系统的井下数据采集控制状态：当自航测量艇1移动到井内预设位置时，控制器控制多个支撑臂7伸出至与井壁相抵，通过多个支撑臂7的支撑固定，使得自航测量艇1能够悬停于预设位置。若自航测量艇1距井壁的径向距离(即：自航测量艇1与井壁之间的距离)在支撑臂7伸展的最大范围(如100mm)内，伸至支撑臂7能够稳定支撑住自航测量艇1，保持其不被井内的液体冲走，从而可在数据采集过程中最大限度减少电能的消耗(可降低或停止螺旋桨2的转动)，且降低或停止螺旋桨2搅动液体产生空泡的噪声污染，使得数据采集的结果更加准确；若自航测量艇1距井壁的径向距离井超出支撑臂7伸展的最大范围(如100mm)，则支撑臂7即使在伸展至最大位置时也无法完全支撑于井壁，如果降低或停止螺旋桨2的转动，陀螺仪和三轴加速度传感器会检测到自航测量艇1的偏转角度以及重力加速度等参数发生改变，并反馈给控制器，此时，控制器则对电机进行控制，以调整螺旋桨2的转速，使螺旋桨2为自航测量艇1提供适宜的推力，使螺旋桨2对自航测量艇1向前的推力与井内液体对自航测量艇1向后的推力相抵，以实现自航测量艇1在预设位置上的悬停；当自航测量艇1处理悬停状态(可由三轴加速度传感器检测自航测量艇1在水平方向的重力加速度获知)后，控制器即可控制压力传感器、油气水混合比传感器、温度传感器等进行井内参数的采集，使得采集的数据更加准确、真实。

[0087] 四、多个用于油井井下数据自测量的控制系统的串接工作状态：

[0088] 可将结构相同的多个自航测量艇1按尾进首出的方式通过线缆14进行串接，再将串接后的多个自航测量艇1依次下放到井中的水平井段，通过各自航测量艇1上设置的螺旋桨2以及推进泵13为自航测量艇1的移动提供推进力，从而为自航测量艇1的移动提供足够的推进力，避免由于推进力不足而导致连接于相邻两自航测量艇1之间的线缆14发生缠绕或者断开；当自航测量艇1处于悬停状态时，可关闭螺旋桨2，仅通过推进泵13为自航测量艇1提供向前的推力用于与液体对自航测量艇1向后的推力相抵，以实现自航测量艇1在预设位置上的悬停，产生的噪音较小，有利于井内参数的顺利采集；由于在自航测量艇1的前部和后部分别设置有推进泵13，可设置两个推进泵13具有不同的喷射方向，从而方便自航测量艇1的前进和后退，这样就基本无需线缆14承载拉力，大大减少线缆14被拉断的几率。在电池仓室105内设置变压器进行升压或降压，并设置与电池相连的电容以及电池的可充电设置，以保证电源供电的稳定性，这样就可以在井内进行长距离航行，推力也不会随着电能的消耗而减弱，并另备有可充电储能装置，保证自航测量艇1执行任务的延续性和顺利返回。具体操作时，可在电池仓室105内设置稳压电源，当检测到供电电压不足时，则稳压电源通过变压器调节升压供电，或者利用电容器进行充电，以满足井下10000米以内带电作业要求；也可以通过电缆绞车将自航测量艇1和线缆14带下井内，只要自航测量艇1在水平井段行进过程中保持不变的行进速度，也可在井内顺利行进。

[0089] 本发明的具体工作过程如下：

[0090] 在地面上入井之前，先将井身的信息通过USB接口11导入至控制器的存储器内，井身信息包括井眼尺寸、井身结构、井身航线、油管接箍位置以及预设参数测量位置等，入井后通过磁定位器将航行过程中的轨迹记录并存入存储器，形成实际行进轨迹，控制器通过将实际行进轨迹与预先设定的行进轨迹进行对比，判断自航测量艇1是否到达预先设定的行进轨迹中的预设位置。

[0091] 本发明中的自航测量艇1的直径最宽位置约为61mm,长度约为900mm，下井前，用缆绳带扣环夹住自航测量艇1的安全尾部较细部分，从井口缓慢放入至井里液体中，将夹子松开，自动脱扣，让自航测量艇1在井内液体中靠自重继续下沉。当沉到井底最低位置时，自航测量艇1依据实际行进轨迹与预先设定的行进轨迹进行对比，再配合声波测距仪9，判断自航测量艇1是否到达井内最低位置(或水平井段)，若已经到达井内最低位置，则控制自航测量艇1开始在水平井段进行航行测试。若未到达井内最低位置，则通过螺旋桨2以及沉浮控制，将自航测量艇1调整到合适位置，继续控制自航测量艇1下沉，如此反复，直至下沉到水平井段。电池提供电能，电池采用高聚合物锂电池、或免源的核电池或其它储能大、体积小的电池，使电池有足够的电能驱动自航测量艇1前往目标区域进行测量。

[0092] 自航测量艇1在水平井段开始靠螺旋桨2启动推力前行。自航测量艇1在前行过程中，若遇障碍物，声波测距仪9检测前方航线周向距离，控制器根据采集到的数据判断是否有足够空间供自航测量艇1越过障碍物，即通过测距计算该空间横截面积是否大于或等于自航测量艇1的宽度最大位置的截面积，若无法通过，则需要控制自航测量艇1上浮或下沉到适宜的位置，用声波测距仪9持续进行测距判断，不断调整自航测量艇1的位置，直至自航测量艇1能越过障碍物，待自航测量艇1越过后障碍物后，则重新调整自航测量艇1在井内的位置，保持自航测量艇1不触碰到井壁后，则关闭声波测距仪9继续前行；如果始终无法越过障碍物，则控制自航测量艇1返航，避免自航测量艇1在井下的卡阻。

[0093] 当自航测量艇1返回到垂直井段后，自航测量艇1无法继续前行，通过磁定位器与声波测距仪9相配合再次判断自航测量艇1是否到达井底垂直井段位置。

[0094] 若自航测量艇1未到达垂直井段位置，则通过螺旋桨2与活塞3(向沉浮控制仓室104方向移动)，使沉浮控制仓室104体积增大，减轻自航测量艇1的重量，从而将自航测量艇
1调整到合适位置，继续后退；若自航测量艇1已到达垂直井段位置，控制活塞3向沉浮控制仓室104方向移动至最大位移处，自航测量艇1自由上浮出液面；当自航测量艇1调上浮至液面时，自航测量艇1停止继续上浮，三轴加速度传感器检测到垂直方向的加速度几乎为零，陀螺仪检测到的角度也在垂直方向，此时，可触发无线发射装置10发出信号，当地面无线接收装置检测到无线发射装置10发出的无线信号后，便开始控制打捞工具(如磁吸夹)将自航测量艇1打捞出井口，可读取采集并存储于存储器内的数据。

[0095] 本发明的用于油井井下数据自测量的控制系统的特点及优点是：

[0096] 一、该用于油井井下数据自测量的控制系统，在井内行进过程中，可通过油管接箍位置实现对自航测量艇1的定位，并通过无线发射装置10与地面进行通讯，便于监测自航测量艇1返回位置，并及时将返回至液面的自航测量艇1打捞回地面并对采集的井下数据进行读取。

[0097] 二、该用于油井井下数据自测量的控制系统中，可通过磁定位器沿自航测量艇1的移动路径上检测各油管接箍的位置，从而通过对油管接箍的定位获得自航测量艇1的实际移动位置，进而获取自航测量艇1的实际移动轨迹，通过将自航测量艇1的实际移动轨迹与预存的自航测量艇1的移动轨迹进行对比，可确定自航测量艇1是否按照预设的移动轨迹在井内行进，并且在到达预设位置后，可控制自航测量艇1悬停于预设位置，并在预设位置进行井内参数的采集，提高自航测量艇1定位的准确性，实现通过预先输入的数据与实际行程的关联，以达到磁定位的目的。

[0098] 三、该用于油井井下数据自测量的控制系统中，在将自航测量艇1下放至井内前，可先将井身信息(如井眼尺寸、井身结构、井身航线、油管接箍位置以及数据采集目标位置等信息)通过USB接口11存入至控制器自带的存储器内，入井后通过磁定位器检测到的自航测量艇1行进轨迹存入存储器，形成新的航线(即：自航测量艇1的实际移动轨迹)，将自航测量艇1的实际移动轨迹与预存的自航测量艇1的移动轨迹进行对比，判断自航测量艇1是否到达井内的预设位置。

[0099] 四、该用于油井井下数据自测量的控制系统在航行过程中，若遇到障碍物的情况，可通过声波测距仪9对障碍物与井壁之间最宽位置处的距离进行检测，从而获知障碍物与井壁之间是否有足够的空间供自航测量艇1穿过，以实现自航测量艇1穿越障碍物的能力。

[0100] 五、该用于油井井下数据自测量的控制系统在行进至井内预设位置后，通过支撑臂7与井壁相抵，以保证自航测量艇1稳定悬停于井内，利于准确采集井内参数，而且可最大限度减少电能的消耗。

[0101] 六、该用于油井井下数据自测量的控制系统中，具有气体压缩仓室103和沉浮控制仓室104，通过对活塞3位置的调节，可改变气体压缩仓室103和沉浮控制仓室104的体积，以实现对自航测量艇1的沉浮控制。

[0102] 七、采用该用于油井井下数据自测量的控制系统进行测井期间，油水井可以进行正常生产，无需关井，可以避免产量减少，增加效益。由于本发明的用于油井井下数据自测量的控制系统具有体积小、质量轻、运输方便等优点，可以减少人工耗时、费用成本低，且不易受井眼尺寸的影响，工作时长方便控制，且操控简单，能够减少施工难度、低风险，不会对环境造成污染，可广泛应用于油水井和其他水域探测，适用范围广。

[0103] 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。