磁通门在磁通门定向组件中的应用
随着石油开采的难度越来越大，定向井成为一种必不可少的石油开采钻井方法。为了保证钻具能够在井下按照设计油层施工，随钻测量仪器的重要性就日益凸显，而磁通门定向组件就是其中的重要组成部分。
基于磁通门定向组件的定向探管利用单片机的数据补偿能力及数据存储能力的优势,可以使定向探管测量精度及应用范围进一步得到提高,它不但可进行单点测量与多点测量,而且在增加不同的数据传输模块后还可进行无线测量，提供有关钻头前进方向的数据。利用这些由定向探管采集的数据，可以保证高质量地完成设计好的井身轨迹的定向井和水平井。
本文将从定向探管的基本结构，磁通门的基本结构及工作原理进行阐述。
磁通门定向组件的基本结构
磁通门定向组件利用重力加速度计传感器和磁通门传感器连续测量井下仪器所处状态下的重力场和磁力场参数，从而计算出井身的井斜角和方位角等工程参数并通过泥浆脉冲器传输到地面仪器中, 地面仪器实时地连续记录被测井井深对应的井斜、方位、井温等工程参数。
其主要由2部分组成：电子电路模块和传感器模块。
电子电路模块主要分为4个部分：电源电子电路模块、主控电子电路模块、信号电子电路模块、振动电子电路模块。
传感器模块主要分为：加速度计传感器和磁通门传感器。见图1。
定向探管作为一个提供定向井工程参数的测量短节，主要提供井斜角、方位角、高边工具面、磁性工具面和温度等工程参数，这些参数能够保证不论定向探管处于哪种状态，都能够通过加速度计传感器和磁通门传感器确定井下仪器在空间中的唯一状态。
Figure 1 A component of a directional probe
磁通门的基本结构及工作原理
磁通门是一种用于测量微弱磁场(如地磁场)的传感器。磁通门传感器的品种很多,但工作原理基本一样。磁通门传感器的磁芯材料多数选用一些软磁材料，这些软磁材料一般具有导磁率高、矫顽力低的特性。在磁芯上绕有驱动线圈和感应线圈。将交变电流加载到驱动线圈上，根据电磁感应原理，可以产生与驱动线圈一致的驱动磁场。当外界磁场对与输入轴方向垂直时，磁通门输出为0；当外界磁场与磁通门的输入轴方向不垂直时，磁芯的状态就会发生变化，磁芯的一侧外磁会与激磁相叠加，使得电磁饱和度增加，磁芯的另一侧外磁与激磁相削减,电磁饱和度减小。在激磁磁场交变的同时，磁芯从饱和区发生线性变化，两绕组上感应大小不同的脉冲电压，电压幅值受外界磁场的大小的影响且频率为激磁频率的2倍。图2为磁通门工作原理图。
Figure 2 Fluxgate working principle diagram
结论
随着定向井、水平井的日益增多以及要求精度的提高，定向探管的重要性越来越突出。降低钻井成本的持续需求,促使了定向探管等新技术的产生。磁通门定向组件采用高精度的石英挠性加速度计和磁通门传感器，经过严格的安装校正和温度补偿校正，能够适应井下的恶劣环境，实时传送测量数据，指导钻进。降低钻井成本，提高钻井效率。
Ericco研发多种磁通门定向组件，其中有动态测量和静态测量两种工作方式，用于测量井角，方位角和工具面角。例如ER-DOS-03是一款动态测量的磁通门定向组件，其可以抗冲击，抗振动，可以在恶劣高温的环境下工作。ER-OS-07则是一款静态测量的磁通门定向组件，它的工作温度可以达到150℃。
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