[發明專利]穩固的三軸傾角計

在審

• 申請號: 201210462612.3
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103123260A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: K.R.沃坦
• 申請（專利權）人: 桑德克斯有線有限公司
• 主分類號: G01C9/18
• 分類號: G01C9/18;E21B47/0228
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本文所公開主題的實施例大體上涉及用于確定定向的方法和裝置，并且更特定而言，涉及用于確定物體相對于重力場的定向的機構和技術。

背景技術

確定裝置相對于重力的定向通常通過將加速計附連至該裝置并在加速計的輸出上執行計算而實現。這些類型的定向測量裝置已知為傾角計(inclinometer)。使用該技術的示例性應用是數碼相機、手機和游戲控制器。需要用于確定裝置相對于重力的定向的方法的應用的另一個示例是用于油氣工業的井下鉆井裝置的鉆頭端(bit?end)。在井下鉆井應用中，重要的是，知道鉆頭的定向以確保鉆孔操作的安全和完整。

目前可用的設計導致了在井下鉆井操作的操作期間經歷的若干問題。首先，井下鉆井應用中的操作溫度超出可用的加速計的操作溫度范圍。其次，并且更重要的是，井下鉆井應用的操作環境包括振動和沖擊事件，其會損害可用的加速度計和/或使之無用，從而使得它們不能用于確定裝置相對于重力的定向。

因此，將期望提供避免前述問題和缺點的裝置和方法。

發明內容

根據一個示例性實施例，一種用于測量相對于重力的定向的設備包括磁體組件，該磁體組件還包括磁體以及附連至該磁體的一個或更多非磁性重力對準材料。繼續該示例性實施例，該設備具有非磁性殼體以及鐵磁流體，非磁性殼體帶有腔，用于包封磁體組件。此外，在該示例性實施例中，多個角度傳感器附連至非磁性殼體，用于測量與磁體相關聯的磁場。

根據另一個示例性實施例，有一種測井工具，其包括：用于從井眼收集數據的傳感器組件、定向測量設備以及用于包封傳感器組件和定向測量設備的殼體。定向測量設備還包括磁體組件、非磁性殼體、鐵磁流體以及多個角度傳感器，其中，磁體組件包括磁體以及附連至該磁體的一個或更多非磁性重力對準材料，非磁性殼體帶有腔，用于包封磁體組件，鐵磁流體被包封在腔中并且包封磁體組件，多個角度傳感器被附連至非磁性殼體，用于測量與磁體相關聯的磁場。

根據另一個示例性實施例，有一種用于測量相對于重力場的定向的方法。該示例性方法實施例包括：通過將一個或更多非磁性重力對準材料附連至磁體來創建磁體組件；將多個角度傳感器附連至非磁性殼體；將磁體組件插入非磁性殼體中的腔中；在腔中用鐵磁流體包封磁體組件；密封腔以容納磁體組件和鐵磁流體；以及，讀取多個角度傳感器的輸出并且基于該輸出來計算定向。

附圖說明

被包括在說明書中并構成該說明書的一部分的附圖示出了一個或更多實施例，并且與描述一起說明了這些實施例。在附圖中：

圖1是基于鐵磁流體包封的磁體的穩固的(rugged)三軸傾角計的一示例性實施例，其在非磁性腔中帶有附連的非磁性重物；

圖2是基于鐵磁流體包封的磁體的穩固的三軸傾角計的一示例性實施例，其在非磁性腔中帶有附連的非磁性浮體；

圖3是基于鐵磁流體包封的磁體的穩固的三軸傾角計的一示例性實施例，其在非磁性腔中帶有附連的非磁性重物和浮體；以及

圖4是根據一示例性實施例的流程圖，示出了利用附連的重力對準材料創建基于鐵磁流體包封的磁體的穩固的三軸傾角計的步驟。

具體實施方式

示例性實施例的下述描述參考了附圖。不同附圖中的相同標號表示相同或類似的元件。下面的詳細描述不限制本發明。而是，本發明的范圍由所附權利要求限定。為簡單起見，關于以鐵磁流體包封的磁體為基礎的穩固的三軸傾角計的術語和結構而論述了下面的實施例。

貫穿說明書對“一個實施例”或“一實施例”的提及意指結合一實施例描述的特定特征、結構或特性被包括在所公開主題的至少一個實施例中。因此，貫穿說明書在各個地方出現的用語“在一個實施例中”或“在一實施例中”不一定指相同實施例。此外，特定的特征、結構或特性可以以任何合適方式組合在一個或更多實施例中。

現在參見圖1，一示例性實施例描繪了穩固的三軸傾角計100的截面。在該示例性實施例中，穩固的三軸傾角計100包括非磁性殼體102、104、角度傳感器106、鐵磁流體108、磁體110以及非磁性重物112。應當指出，由于圖1的截面性質，其中一個角度傳感器未示出，第三角度傳感器將位于殼體102、104在該截面的平面中的端部上。