[發明專利]長距離大口徑油氣管道對穿控向的分段磁體傳感陣列系統

有效

• 申請號: 200910084535.0
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101887133A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 張金權;焦書浩;王小軍;王飛;方德學;劉素杰;趙鋒;霍峰;王贏;厲宇;閆會朋;楊文明
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣管道局
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

技術領域

本發明是一種長距離大口徑油氣管道對穿控向的分段磁體傳感陣列系統。涉及管道系統技術領域。

背景技術

近年來，在非開挖技術行業中，水平導向鉆進是主要的增長點，由于設備能力的改善，其優越性愈加明顯。非開挖舖管可以穿越鐵路、公路、建筑、河流、飛機跑道、古跡等障礙物。它應用于于石油和天然氣管道、電力、電信、有線電視、給水、排水及市政建設。非開挖技術具有不開挖地面、不影響交通、不影響市容、不損壞建筑、方向性好、經濟和社會效益顯著等特點。非開挖技術可利用導向鉆進，還可進行管棚支護、水平注漿、水平降水及污染地層處理工程，在許多工程應用中，其相對成本已經降低到明挖法施工之下。可以采用非開挖技術施工時，反對采用明挖施工是必然趨勢。

加快工程進度的、長距離的非開挖實時定位技術，即針對特別急需地下雙向水平鉆進準直技術和設備的研究和研制。不僅滿足應用于于石油和天然氣管道的鋪設的施工現場的施工的設計要求，也滿足應用于電力、電信、有線電視、給水、排水及市政建設等施工現場的施工的設計要求。研究定向鉆對穿控向技術、控向理論和控向方法，采用電磁場和重力場作為導向信號，研究建立控向信號在大地的衰減規律和傳播機理、分布數學模型，各種干擾因素引起的測量誤差和修正方法等，確定控向信號和檢測裝置的基本參數，為裝備研制提供技術基礎。

美國專利6,814,163和6,626,252用于水平隨鉆的雙線圈定位系統；6,736,222為鉆頭定向的測量方法；6,466,020B1為電磁定位法隨鉆的測量方法；B2為一種電磁精確定位和角度定位的方法；這些專利都沒涉及技術的實現，也沒有作具體實現的說明。更重要的是這些專利的實現存在角度(仰角、磁偏角等)的積累誤差，不可能達到0.1度的要求。要想達到上述精度，檢測設備非常復雜。

考慮到現有鉆進定位設備的磁體傳感器均為單個高靈敏度可分辨微高斯的傳感模塊，由于磁體傳感器本身感應靈敏度和感應的動態范圍是成反比的，而為了提高長距離水平雙向對穿導向精度，就必須在對穿雙向接近時加進一個較大磁通量的人工永久磁體。這樣，就使采用單個磁傳感器為了適應其感應的動態范圍而降低了感應的靈敏度，必須要從傳感器的源頭來提高整個長距離大口徑油氣管道對穿控向系統的精度的問題。

發明內容

本發明的目的是發明一種施工容易、測試簡單易行的長距離大口徑油氣管道對穿控向的分段磁體傳感陣列系統。

本發明就是從傳感器的源頭來提高整個長距離大口徑油氣管道對穿控向系統的精度的問題。考慮到現有鉆進定位設備的磁體傳感器均為單個高靈敏度可分辨微高斯的傳感模塊，由于磁體傳感器本身感應靈敏度和感應的動態范圍是成反比的，而為了提高長距離水平雙向對穿導向精度，就必須在對穿雙向接近時加進一個較大磁通量的人工永久磁體，這樣就克服了采用單個磁傳感器為了適應其感應的動態范圍而降低了感應靈敏度的不足。

為此，本發明是這樣實現的：

考慮到人工設置的電磁場的數量級和對穿到一定程度在鉆桿頭加入的永久磁鐵的數量級不同，選擇三個不同感應靈敏度和相應的感應動態范圍磁體傳感器，在不同時段分別接入。

所以，本發明的構成(見圖1)同已有技術一樣，是由三個磁體傳感器、放大器、A/D轉換和控制器組成。磁體傳感器1、過渡磁體傳感器2、永久磁體傳感器3的輸出各依次串接放大器、A/D轉換后一并接控制器的輸入。磁體傳感器1、過渡磁體傳感器2、永久磁體傳感器3輸出的信號各經放大并轉換為數字信號，送控制器處理。

其中：

磁體傳感器1為感知人工設置的永久磁體傳感器；

永久磁體傳感2定義為永久監視傳感器，其感應的動態范圍跨越在磁體傳感器1和永久磁體傳感器3之間，其感應的數值為磁體傳感器1和過渡磁體傳感器2切換依據；

永久磁體傳感器3為感知對穿到一定程度在鉆桿頭加入的永久磁體傳感器；

本發明的特征是磁體傳感器1、過渡磁體傳感器2、永久磁體傳感器采用磁體傳感芯片，其構成是4個電阻組成的平衡電橋電路；其中磁體傳感器1用于檢測微弱磁場可選用磁場范圍是+/-2高斯左右的任意磁體傳感器；過渡磁體傳感器2，用于檢測從微弱磁場到強磁場的過渡，可選用磁場范圍是+/-6高斯左右的任意磁體傳感器；永久磁體傳感器3用于檢測從微弱磁場到強磁場的過渡，可選用磁場范圍是+/-60高斯左右的任意磁體傳感器；