[發(fā)明專(zhuān)利]一種煤礦用陀螺儀式鉆桿定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410758860.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104612605A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山西惟實(shí)煤礦安全科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B19/24
• 分類(lèi)號(hào): E21B19/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及勘探測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種煤礦用陀螺儀式鉆桿定位方法。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)井下鉆孔參數(shù)測(cè)量普遍使用夾角規(guī)、坡度規(guī)、線繩及卷尺等常規(guī)機(jī)械測(cè)量工具，存在測(cè)量人為誤差、程序繁瑣、操作不方便等弊端。除了傳統(tǒng)的測(cè)量方法外，還有地磁羅盤(pán)、ZJSD-1鉆孔激光數(shù)字定位儀這些相對(duì)高級(jí)的測(cè)量?jī)x器，但是地質(zhì)羅盤(pán)受磁性材料和電磁場(chǎng)等因素干擾嚴(yán)重，再加上人為誤差，測(cè)量精度非常低。ZJSD-1鉆孔激光數(shù)字定位儀測(cè)量操作雖然比傳統(tǒng)測(cè)量方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)量精度也相對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量方法有所提高，但是總體來(lái)說(shuō)操作步驟仍然比較繁瑣，并且人為誤差較大，操作步驟和測(cè)量精度還需進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種煤礦用陀螺儀式鉆桿定位方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，改進(jìn)現(xiàn)有測(cè)量方法復(fù)雜的操作步驟，提高對(duì)鉆探角度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的測(cè)量精確度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種煤礦用陀螺儀式鉆桿定位方法，包括以下步驟：

A、標(biāo)定基準(zhǔn)

對(duì)傳感器進(jìn)行水平面和中線方向標(biāo)定；

B、輸出方位角和傾角

移動(dòng)傳感器，傳感器內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)解算并輸出傳感器傾角和方位角；

C、將傳感器固定在鉆桿上讀取鉆桿方位角和傾角。

作為優(yōu)選，步驟A中，具體包括以下步驟：

A1、在傳感器上安裝一激光面光源，該光源面與傳感器軸線平行，面光源投影在巷道頂端形成一條直線，調(diào)整傳感器使該直線與巷道頂端中線或兩個(gè)中線參考點(diǎn)重合，將傳感器的該位置作為鉆桿方位角的測(cè)量的零點(diǎn)位置；

A2、將傳感器固定于水平臺(tái)上，保持此時(shí)三軸加速度數(shù)據(jù)，將此時(shí)加速度數(shù)據(jù)作為測(cè)量時(shí)水平面標(biāo)定的依據(jù)；將傳感器放于可調(diào)節(jié)的支架上，調(diào)節(jié)支架，使傳感器的三軸加速度數(shù)據(jù)和此前保存的水平時(shí)加速度數(shù)據(jù)相同，此時(shí)傳感器的位置作為鉆桿傾角測(cè)量的零點(diǎn)位置；

A3、將上述兩個(gè)步驟中測(cè)定出的位置作為鉆桿水平面和中線方向的零點(diǎn)，進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定并進(jìn)行保存。

作為優(yōu)選，步驟C中，將傳感器固定于磁性?shī)A具上，使用磁性?shī)A具吸附于鉆桿的導(dǎo)軌面上，并保持傳感器與鉆桿的軸線平行。

本發(fā)明使鉆孔方位參數(shù)實(shí)時(shí)獲取的同時(shí)，較之現(xiàn)存的其他測(cè)量方法結(jié)果更準(zhǔn)確，系統(tǒng)更可靠，測(cè)量操作更簡(jiǎn)便，并且抗磁場(chǎng)干擾，省時(shí)省力，能為地質(zhì)分析提供可信度高的參考數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施方式

一種煤礦用陀螺儀式鉆桿定位方法，包括以下步驟：

基準(zhǔn)的標(biāo)定

水平位置和巷道中線是測(cè)量的兩個(gè)基準(zhǔn)(傾角和方位角的零點(diǎn)位置)，在測(cè)量過(guò)程中需要對(duì)傳感器進(jìn)行水平面和中線方向標(biāo)定。

1、巷道中線對(duì)齊

傳感器上安裝一激光面光源，該光源面與儀器軸線平行，面光源投影在巷道頂端形成一條直線，調(diào)整傳感器使該直線與巷道頂端中線(或者兩個(gè)中線參考點(diǎn))重合，此時(shí)傳感器軸線與中線兩者在水平面內(nèi)投影理論上重合，將傳感器的該位置作為鉆桿方位角的測(cè)量的零點(diǎn)位置。

2、傳感器水平調(diào)整

將傳感器放在事先調(diào)整至水平的水平臺(tái)，保持此時(shí)三軸加速度數(shù)據(jù)，將此時(shí)加速度數(shù)據(jù)作為測(cè)量時(shí)水平面標(biāo)定的依據(jù)。

在測(cè)量時(shí)，將傳感器放于可調(diào)節(jié)的支架上，調(diào)節(jié)支架，使傳感器的三軸加速度數(shù)據(jù)和此前保存的水平時(shí)加速度數(shù)據(jù)相同，可視為此刻傳感器保持水平。將傳感器該位置作為鉆桿傾角測(cè)量的零點(diǎn)位置。

3、零點(diǎn)狀態(tài)標(biāo)定

經(jīng)過(guò)以上兩個(gè)步驟的調(diào)整后，即可對(duì)傳感器基準(zhǔn)零點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定(保存零點(diǎn)狀態(tài))此時(shí)狀態(tài)作為鉆桿傾角和方位角測(cè)量的零點(diǎn)。

方位角和傾角輸出

完成傳感器基準(zhǔn)標(biāo)定后，隨意移動(dòng)傳感器，傳感器上的加速度傳感器和陀螺儀測(cè)量數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)發(fā)生變化，將三軸加速度數(shù)據(jù)和三軸角速度數(shù)據(jù)作為原始輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行濾波、姿態(tài)解算、誤差消除，最后實(shí)時(shí)輸出傳感器的傾角和方位角，并顯示在傳感器上。將該儀器固定在鉆桿上，并保持軸線與鉆桿軸線平行，傳感器將實(shí)時(shí)輸出鉆桿的方位角和傾角，傳感器一次標(biāo)定完成后，在關(guān)機(jī)前可以對(duì)同一巷道下的多個(gè)鉆孔位置進(jìn)行多次測(cè)量。

傳感器的固定