[實用新型]一種重力偏角與相對方位測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220297014.0
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN202611684U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉均;鄒彥艷;劉霞;殷海雙;宋金波;段志偉
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: E21B47/02
• 分類號: E21B47/02;G01C1/00
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

技術領域

?本實用新型涉及一種鉆井時控制鉆頭方向的偏角測量裝置。具體的說，是一種能夠在鉆頭前進的過程中對鉆頭與重力的偏角與方位進行測量的裝置。

背景技術

在石油鉆井領域，控制鉆頭鉆井的方向的方式是測量鉆頭的前進方向。目前，測量鉆頭的方位與偏角有多種，主要有機械式和電子式，但其測量方式主要是階段式測量，即在鉆頭前進一段距離后，將鉆頭起出，放下傳感器，等待傳感器測量，得到數(shù)據后才能根據數(shù)據計算重新鉆進的方向與方位，由于鉆頭需要起出后測量，這樣大大的降低了鉆頭的工作效率，且測量精度不高。

發(fā)明內容

為了解決背景技術中給出的現(xiàn)有技術問題，本實用新型提供一種重力偏角與相對方位測量裝置，該種測量裝置可以直接安裝在鉆鋌內部，在鉆井的同時對方向與方位進行測量，與預先設置的方位進行比較，發(fā)現(xiàn)偏離后，立即提供糾偏信號，保證了鉆頭始終處于預定的軌跡上，提高了鉆頭的效率和精度。

本實用新型的技術方案是：該種重力偏角與相對方位測量裝置，包括由單片機構成的控制模塊和電源模塊，其獨特之處在于：所述測量裝置還包括由雙軸加速度傳感器構成的測量模塊、通信模塊、顯示模塊以及方位顯示與控制模塊；其中，所述測量模塊的輸出端連接至控制模塊的輸入端，將雙軸測量值輸入到控制模塊中，所述顯示模塊和方位顯示與控制模塊的不同輸入端分別連接至所述控制模塊的對應輸出端，所述通信模塊與控制模塊的雙向I/O端口相連接；所述電源模塊為本裝置中的前述模塊提供工作電源。

本實用新型具有如下有益效果：本種重力偏角與相對方位測量裝置由電源模塊、測量模塊、控制模塊，通信模塊、顯示模塊、方位顯示與控制模塊組成。本裝置以耐高溫的控制器和重力加速度傳感器為核心，測量模塊中的雙軸加速度傳感器輸出一個測量電壓信號，代表了水平面與測量面的偏移，通過計算兩個平面的位置關系，可以得到測量面與水平面的偏角，并且在水平面上可以作出偏角的投影，從而根據投影向量的方向與值產生對鉆頭的控制信號，完成鉆頭的自動控制。最后利用通信接口可以將測量與控制信號傳遞到其他控制系統(tǒng)。具有很好的實時性和高精度的測量值。

附圖說明：

圖1是本實用新型所述電源模塊的電路圖。

圖2是本實用新型所述控制模塊的電路圖。

圖3是本實用新型所述顯示模塊的電路圖。

圖4是本實用新型所述測量模塊的電路圖。

圖5是本實用新型所述通信模塊的電路圖。

圖6是本實用新型所述方位顯示與控制模塊的電路圖。

圖7是本實用新型的組成原理圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

由圖7所示，該種重力偏角與相對方位測量裝置，包括由單片機構成的控制模塊，此外，所述系統(tǒng)還包括電源模塊、測量模塊、通信模塊、顯示模塊以及方位顯示與控制模塊；其中，所述測量模塊的雙軸加速度傳感器的輸出端連接至控制模塊的輸入端，將雙軸測量值輸入到控制模塊中，所述顯示模塊、方位顯示與控制模塊的輸入端連接至控制模塊的輸出端，所述通信模塊與控制模塊的雙向I/O端口相連，使得單片機與其他系統(tǒng)進行通信。

圖1是本實用新型的電源模塊電路圖，電源模塊電路由兩片三端穩(wěn)壓芯片組成，電池電壓輸入插座J5的3管腳連接U15的Vin管腳，通過U15(AS1117-5V)提供5V電源，U15的Vout管腳連接至U16的Vin管腳，通過U16?(AS1117-3.3V)，使得U16的Vout端提供3.3V高質量直流電源，U16的Vout端口通過R22連接至D148的正極，作為LED顯示電路，用來顯示電源的狀態(tài)，在輸出端都有C31、C32(4.7uF)和C33、C22(22pF)電容濾波，電源電路的其他部分C18－C21是其他集成電路的去耦電容。

圖2是本實用新型所述控制模塊的電路圖?？刂破麟娐凡捎昧薝12（C8051F206）為控制核心，配備有由C17，R22和S2構成的復位電路，U12的19、20、29、30、33、30、31、32、33管腳構成行信號連接到圖6中的P30-P37、P7端口，U12中的1、2、3、4、45、46、47、48管腳構成的列信號連接到圖6中的P10-P17的端口，由C23，C24和Y2構成的震蕩電路和由J1和R19構成的JTAG電路，控制器為了控制方位提供了方位顯示電路的掃描信號，掃描信號輸出分為行信號（P30-P37,P07）7路與列信號（P10-P17）8路，方位信號共計72個，方位控制精度為5度（360/72）。