[發明專利]測井探管三維實時姿態檢測系統的檢測方法

有效

• 申請號: 201410265356.8
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104034333B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 李懷良;庹先國;沈統;劉勇;蔣鑫;陽林鋒;毛小波;賀春艷
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01V1/20;G01V1/40
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙)51239
• 代理人: 劉華平

技術領域

本發明涉及一種鉆井中測井探管的姿態信息檢測技術，具體地說，是涉及一種測井探管三維實時姿態檢測系統及其檢測方法。

背景技術

在地震測井中，井下探管的姿態信息是很重要的參數之一，尤其是方位角信息，此處所指的方位角是指檢波器水平的一個分量與人工震源產生方向的夾角。

目前，常用的方位角檢測方法是對檢波器接收到的信號能量的強弱進行計算(即能量法)，進而估計出方位角信息。但是，這種方法并不能實時地得到方位角信息，需要對采集到信號經過復雜的運算之后才能得到其估計值，不僅精確度較低，而且延遲性嚴重，并不能滿足實際需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種測井探管三維實時姿態檢測系統，解決現有技術存在的無法對井下探管的姿態信息進行實時檢測且精確度不高的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

測井探管三維實時姿態檢測系統，其特征在于，包括

傳感器組：用于采集所述測井探管的原始方位角和傾角信息，包括三軸電子羅盤和三軸加速度傳感器，該三軸電子羅盤的三個軸與三軸加速度傳感器的三個軸同軸連接；

以及，微處理器：通過I²C總線與所述傳感器組相連，內嵌有數據融合定位解算算法，用于對所述傳感器組采集的原始方位角和傾角信息進行實時解算，得到測井探管的實施姿態信息。

進一步地，所述傳感器組還包括用于對所述三軸電子羅盤和三軸加速度傳感器進行動態補償的三軸陀螺儀，該三軸陀螺儀通過I²C總線與所述微處理器相連，且其三個軸與所述三軸電子羅盤的三個軸同軸。

優選地，所述微處理器為32位基于Cotex-M4內核的ARM處理器STM32F407VGT6；所述三軸電子羅盤為MEMS磁阻傳感器HMC5883L；所述三軸加速傳感器為MEMS加速度傳感器BMA020；所述三軸陀螺儀為MEMS陀螺儀MPU3050。

以上述硬件設備為基礎，本發明提供了相應地測井探管三維實時姿態檢測系統的檢測方法，包括以下步驟：

(1)選用大地坐標系作為測井探管實時姿態信息檢測時的參考坐標系；

(2)將三軸電子羅盤、三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀同軸連接，組成傳感器組，并按照測井探管的三分量檢波器的設置方式設置傳感器組的三維坐標軸；

(3)將傳感器組與微處理器通過I²C總線連接；

(4)利用三軸電子羅盤和三軸加速度傳感器測得測井探管的原始姿態信息，然后由微處理器利用數據融合定位解算算法對該原始姿態信息進行數據融合與解算，并通過三軸陀螺儀對其進行動態補償，得到最終的測井探管姿態信息。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明利用三軸電子羅盤和三軸加速度傳感器按照測井探管的三分量檢波器的設置方式進行定向，以構成檢測探管姿態信息的基礎設備，并通過三軸電子羅盤和三軸加速度傳感器測得初始的方位角信息和傾角信息，然后利用三軸陀螺儀對其進行動態補償，以提高檢測的精確度，最后再利用微處理器對測得的方位角信息和傾角信息進行數據融合與解算處理，整個過程全自動化處理，無需人工操作，并在采集數據之后立刻傳輸給微處理器進行處理，幾乎可以實現同步得出結果，有效地解決了現有技術檢測精度低、難以實現實時獲取探管姿態信息的問題。本發明所提供的測井探管三維實時姿態檢測系統，不僅檢測裝置十分簡單，大大減小了后續數據處理的工作量，提高了數據處理速度，還有效提高了檢測精度，提高了地震測井的勘探效率，實現了在檢測的同時實時“看到”井下探管姿態的目的。

附圖說明

圖1為本發明中測井探管三維實時姿態檢測系統的設置示意圖。

圖2為本發明中測井探管水平狀態下姿態信息的計算示意圖。

圖3為本發明中測井探管傾斜狀態下姿態信息的計算示意圖。

圖4為本發明中數據融合與解算框圖。

圖5為本發明中數據融合定位解算算法的簡易框圖。

圖6為本發明中數據融合定位解算算法得到的方位角的效果圖。

圖7為本發明中方位角測量方法的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限于下列實施例。

實施例