[發(fā)明專利]一種礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)及其測斜方法

在審

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• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105735970A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 宋建成;劉宗偉;梁偉嘉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21B47/022
• 分類號: E21B47/022
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 戎文華

1.一種礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)，包括探管、同步儀和上位機軟件；其特征在于：所述探管、探管和上位機軟件是通過通訊線路連接構成；所述探管是測量實時鉆頭姿態(tài)；同步儀是提取和存儲有效測量點數(shù)據(jù)，上傳和繪制指定鉆孔軌跡；上位機軟件是讀取有效點數(shù)據(jù)，以及繪制二維、三維鉆孔軌跡和統(tǒng)籌分析基于同一坐標系下多個鉆孔軌跡，同時同步探管和同步儀的時間。

2.如權利要求1所述的一種礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)，其特征在于：所述探管是包括三軸重力加速度傳感器模塊、三軸磁阻傳感器模塊、存儲模塊、實時時鐘模塊、溫度模塊、供電模塊、RS-232通訊模塊以及CPU最小系統(tǒng)，其中三軸重力加速度傳感器模塊用于測量地球重力加速度矢量在載具三軸的分量；三軸磁阻傳感器用于測量地磁場矢量在載具三軸的分量；實時時鐘模塊用于標定測點時間；存儲模塊用于存儲間隔為12s的測點數(shù)據(jù)；供電模塊用于給整個探管電路系統(tǒng)提供5V和3.3V電源。

3.如權利要求2所述的一種礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)，其特征在于：所述三軸重力加速度傳感器模塊由三部分組成，分別是兩個相互垂直兩軸重力加速度傳感器ADXL203CE組成的三軸重力加速度傳感器電路，以及由AD8605構成信號調理電路和ADS1110構成的AD轉換電路。

4.如權利要求2所述的一種礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)，其特征在于：所述三軸磁阻傳感器模塊是由四部分構成，分別是三個敏感軸相互垂直的各向異性單軸磁阻傳感器HMC1021Z構成的三軸磁阻傳感器電路、IN118U和AD8605構成的二階壓控型比例濾波放大電路、74HC14D和IRF7389構成的SET/RESET電路以及由ADS1110構成的AD轉換電路。

5.如權利要求1所述的一種礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)，其特征在于：所述同步儀是包括存儲模塊、實時時鐘模塊、顯示屏模塊、按鍵模塊、USB模塊、RS232-通訊模塊、以及供電模塊和CPU最小系統(tǒng)模塊；其中按鍵模塊用于采集鉆桿編號和鉆孔編號；實時時鐘模塊用于標定鉆桿和鉆孔數(shù)據(jù)采集時間；存儲模塊用于存儲上傳的探管數(shù)據(jù)和同步儀采集數(shù)據(jù)；USB模塊用于通過U盤導出有效點數(shù)據(jù)到上位機；顯示模塊用于顯示當前鉆桿和鉆孔數(shù)據(jù)以及工作狀態(tài)，以及當司鉆完成后還可顯示鉆孔軌跡。

6.如權利要求1所述的一種礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)，其特征在于：所述上位機軟件是讀取鉆孔有效數(shù)據(jù)進行分析，包括二維或者三維軌跡圖，以及顯示同一坐標系下的多個鉆孔軌跡。

7.一種用于如權利要求1所述的礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)的隨鉆測斜方法，其特征在于：所述測斜方法包括探管采集數(shù)據(jù)方法、同步儀采數(shù)據(jù)方法以及數(shù)據(jù)的組合提取有效點數(shù)據(jù)方法，并將有效點繪制鉆孔軌跡的方法；

其中的探管采數(shù)據(jù)方法是探管是每隔12s采集一個姿態(tài)數(shù)據(jù)點，點位數(shù)據(jù)包括實時時間、磁場三軸分量、重力加速度三軸分量以及鉆頭處環(huán)境溫度；其中的同步儀采數(shù)據(jù)方法是每添加一根鉆桿采集一個鉆桿數(shù)據(jù)點，該點位數(shù)據(jù)包括實時時間、鉆孔編號以及鉆桿編號；其中的數(shù)據(jù)的組合提取有效點數(shù)據(jù)方法是司鉆完成后按照鉆桿數(shù)據(jù)點的時間±6s來尋找探管數(shù)據(jù)點，然后融合為有效數(shù)據(jù)點，再將每個有效點點位數(shù)據(jù)按空間坐標系旋轉理論解算三個姿態(tài)角：傾角、方位角和工具面角，最后結合鉆桿長度依據(jù)平衡正切法繪制出鉆孔軌跡，包括二維軌跡和三維軌跡。

8.如權利要求5所述的礦用離線式隨鉆測斜系統(tǒng)的隨鉆測斜方法，其特征在于：所述測斜方法是基于同一坐標系下的單鉆孔或多鉆孔測斜，并進行同一坐標系下繪制三維鉆孔軌跡。