[發(fā)明專利]基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910081759.6
• 申請日: 2009-04-09
• 公開（公告）號: CN101532839A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋華;張軍香
• 申請（專利權(quán)）人: 宋華
• 主分類號: G01C21/12
• 分類號: G01C21/12;G01K7/00;G01V3/00;E21B47/00
• 代理公司: 北京雙收知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李云鵬

1.一種基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，包括安裝于鉆進系統(tǒng)上的隨鉆單元(11)和與通過線纜連接鉆進系統(tǒng)的監(jiān)控單元(22)；所述隨鉆單元(11)包括第一三軸加速度傳感器(401)、溫度傳感器(403)、地磁敏感器(404)和數(shù)據(jù)處理裝置(405)；

所述第一三軸加速度傳感器(401)用于測量系統(tǒng)靜止時的重力加速度的三個分量，進而獲得系統(tǒng)的鉆頭傾角和工具面向角，測量系統(tǒng)在三個方向的運動加速度，獲得系統(tǒng)的位移數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；

所述溫度傳感器(403)用于測量隨鉆單元(11)的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送出去；

所述地磁敏感器(404)用于通過檢測鉆頭指向與地磁極方向的夾角來獲得方位基準(zhǔn)，獲得鉆頭的運行方向，并將數(shù)據(jù)發(fā)送出去；

所述數(shù)據(jù)處理裝置(405)用于讀取或測量數(shù)據(jù)，并形成數(shù)據(jù)幀，發(fā)送出去；

所述監(jiān)控單元(22)包括人機交互裝置(409)、數(shù)據(jù)存儲與導(dǎo)出裝置(410)和數(shù)據(jù)處理與解算裝置(408)；

所述人機交互裝置(409)用于對測量結(jié)果和解算結(jié)果進行實時顯示；

所述數(shù)據(jù)存儲與導(dǎo)出裝置(410)用于將測量數(shù)據(jù)和解算數(shù)據(jù)導(dǎo)出并存儲；

所述數(shù)據(jù)處理與解算裝置(408)用于接收地球引力加速度數(shù)據(jù)、地磁敏感器測量數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行校驗和處理，測量隨鉆單元(11)的溫度、并對溫度進行補償，計算出工具面向角和鉆頭傾角、給出航向和位置及其可信度、從而給出電磁干擾強弱的評價，發(fā)送測量結(jié)果和解算結(jié)果到存儲或顯示；

其特征在于，所述隨鉆單元(11)還包括第二三軸加速度傳感器(402)以及載波通信發(fā)送裝置(406)；

所述第二三軸加速度傳感器(402)用于在第一三軸加速度傳感器(401)測量的X軸數(shù)據(jù)絕對值大于0.8g時，測量系統(tǒng)靜止時在三個方向的重力加速度，獲得系統(tǒng)的鉆頭傾角和工具面向角，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)處理裝置(405)；

所述載波通信發(fā)送裝置(406)用于接收所述數(shù)據(jù)處理裝置(405)傳來的數(shù)據(jù)幀，并發(fā)送出去；

所述監(jiān)控單元(22)還包括載波通信接收裝置(407)；

所述載波通信接收裝置(407)用于接收所述載波通信發(fā)送裝置(406)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并傳輸出去。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理與解算裝置(408)進行計算工具面向角和鉆頭傾角時，判斷所述第一三軸加速度傳感器(401)傳來的X軸數(shù)據(jù)絕對值是否大于閾值，不大于則采用第一三軸加速度傳感器(401)傳來的數(shù)據(jù)進行計算工具面向角和鉆頭傾角，大于則采用第二三軸加速度傳感器(402)傳來的數(shù)據(jù)計算工具面向角和鉆頭傾角。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值為0.8g。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一三軸加速度傳感器(401)和所述第二三軸加速度傳感器(402)安裝在具有差角的兩個平面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一三軸加速度傳感器(401)和所述第二三軸加速度傳感器(402)所在平面的差角為45°。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于，所述載波通信發(fā)送裝置(406)和所述載波通信接收裝置(407)以直流載波方式傳送數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理與解算裝置(408)采用ARM微處理器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于，所述載波通信發(fā)送裝置(406)和所述載波通信接收裝置(407)采用P485芯片。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)，其特征在于，所述載波通信發(fā)送裝置(406)和所述載波通信接收裝置(407)采用標(biāo)準(zhǔn)電纜連接。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的基于慣性技術(shù)的非開挖隨鉆測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)測量和控制方法包括以下步驟：

1)隨鉆單元采集加速度數(shù)據(jù)；

2)隨鉆單元采集溫度數(shù)據(jù)；

3)隨鉆單元采集地磁數(shù)據(jù)；

4)隨鉆單元形成數(shù)據(jù)幀發(fā)送至監(jiān)控單元；

5)控制單元接收隨鉆單元傳來的數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)校驗；

6)校驗數(shù)據(jù)是否正確，否則執(zhí)行步驟5)；

7)讀取第一三軸加速度傳感器的加速度1和第二三軸加速度傳感器的加速度2的數(shù)據(jù)；

8)判斷加速度1的X軸數(shù)據(jù)絕對值是否大于閾值，是則執(zhí)行步驟17)；?

9)用加速度1的數(shù)據(jù)進行計算；

10)輸出工具面向角和鉆頭傾角；

11)進行航跡推算；

12)給出溫度補償；

13)給出電磁干擾強弱的評價，給出位置和航向角信息的可信度；

14)判斷是否導(dǎo)出數(shù)據(jù)，是則執(zhí)行步驟19)；

15)判斷是否退出，否則執(zhí)行步驟5)；

16)結(jié)束；

17)用加速度2數(shù)據(jù)計算；

18)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，執(zhí)行步驟10)；

19)通過串口導(dǎo)出數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟15)。?