【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油行业随钻测井，涉及一种定向仪、基于该定向仪的测量方法及系统。
技术介绍
1、在石油钻井、测井工程中，为了对井眼轨迹进行精确控制和测量，通常采用基于三个加速度计和三个磁性传感器结构的定向仪器测量井眼的工程参数。定向仪在测量井斜角、磁方位角和工具面角时，需要加速度传感器测量地球的重力矢量，磁性传感器测量地球的磁场矢量。
2、施工时，定向仪通常是作为随钻测井系统的组成部分在井下钻具中进行实时测量。井下的高温、强振动、冲击等施工环境影响定向仪的测量质量。三个加速度传感器和三个磁性传感器长时间在井下工作，可能会在不同温度段和振动环境下测量数据短暂失效，需要及时的维修和标定，以免影响二次施工。
3、目前，在随钻测井行业中，通常会根据总重力场监控加速度传感器测量数据的质量；用总磁场监控磁性传感器测量数据的质量。
4、但是，在随钻作业中，随着钻具的移动产生了振动、冲击和旋转影响定向仪器重力矢量的测量，进而使用总重力场监控数据无法判断测量数据的在准确性，导致定向仪不能分辨环境影响，及在环境因素的影响下，加速度传感器和磁性传感器组串发生短暂的失效，进而影响定向仪测量的准确性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中由于钻具振动、冲击和旋转导致的定向仪在钻井作业中准确性差的问题，提供一种定向仪、基于该定向仪的测量方法及系统，可根据该定向仪可排除钻头产生的振动、冲击和旋转等对加速度传感器准确性的影响以及传感器短暂失效影响定向仪自身测量结果
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提供一种定向仪器，包括加速度传感器组、磁性传感器组、振动传感器组、温度传感器和存储器；
4、所述加速度传感器组用于测量井眼的重力矢量；
5、所述磁性传感器组用于测量井眼的磁场矢量；
6、所述振动传感器组用于测量井眼施工钻具的振动矢量；
7、所述温度传感器用于测量井眼的温度；
8、所述存储器用接收和存储加速度传感器组、磁性传感器组、振动传感器组和温度传感器的测量数据，并传输给上位机。
9、优选地，所述的加速度传感器组包括加速度传感器gx、加速度传感器gy和加速度传感器gz，所述加速度传感器gx、加速度传感器gy和加速度传感器gz的测量轴互为90°；
10、所述磁性传感器组包括磁性传感器bx、磁性传感器by和磁性传感器bz，所述磁性传感器bx、磁性传感器by和磁性传感器bz的测量轴互为90°；
11、所述振动传感器组包括振动传感器vibrx、振动传感器vibry和振动传感器vibrz，所述振动传感器vibrx、振动传感器vibry和振动传感器vibrz的测量轴互为90°；
12、所述钻具轴向指向钻头的方向作为定向仪的z轴方向，建立直角坐标系x、y和z，则所述加速度传感器gx、磁性传感器bx和振动传感器vibrx沿直角坐标系x轴方向设置；所述加速度传感器gy、磁性传感器by和振动传感器vibry沿坐标系y轴方向设置；所述加速度传感器gz、磁性传感器bz和振动传感器vibrz沿坐标系z方向轴设置。
13、优选地，所述加速度传感器组为石英挠性加速度传感器组或mems加速度传感器组；所述磁性传感器组为磁通门传感器组或巨磁阻传感器组。
14、优选地，所述振动传感器组为mems振动传感器组；所述温度传感器为集成温度传感器。
15、一种基于上述定向仪的测量方法，包括以下步骤：
16、获取加速度传感器组、磁性传感器组、振动传感器组和温度传感器的测量数据并存储；
17、根据温度传感器的测量数据，筛选速度传感器组、磁性传感器组和振动传感器组的有效测量数据，作为第一组有效数据；
18、根据振动传感器组的测量数据，筛选加速度传感器组的有效测量数据及对应同一时刻磁性传感器组的测量数据，作为第二组有效数据；
19、根据磁性传感器组的测量数据，筛选加速度传感器组的有效测量数据及同一时刻磁性传感器组的测量数据，作为第三组有效数据；
20、取第一组有效数据、第二组有效数据和第三组有效数据的交集，计算施工地总磁场、总重力场和磁倾角；
21、将计算的施工地总磁场、总重力场和磁倾角与实际施工场地的总磁场、总重力场和磁倾角对比，获取最终的有效数据；
22、利用最终的有效数据，获取井斜角、磁方位角和工具面角。
23、优选地，根据温度传感器的测量数据，筛选速度传感器组、磁性传感器组和振动传感器组的有效测量数据，作为第一组有效数据的具体方法为：根据施工周期内温度传感器的测量数据，剔除温度传感器的测量数据中变化异常的数据对应同一时刻的速度传感器组、磁性传感器组和振动传感器组的测量数据，剩余的数据即为第一组有效数据。
24、优选地，根据振动传感器组的测量数据，筛选加速度传感器组的有效测量数据及对应同一时刻磁性传感器组的测量数据，作为第二组有效数据的具体操作为：比较同一周期同一时刻的振动传感器组的测量数据和加速度传感器组的测量数据，筛选出加速度传感器组的测量数据值大于或等于振动传感器组的测量数据值的数据，作为第二组有效数据。
25、优选地，根据磁性传感器组的测量数据，筛选加速度传感器组的有效测量数据及同一时刻磁性传感器组的测量数据，作为第三组有效数据的具体操作为：根据磁性传感器组的测量数据，获取磁性传感器组单位时间的脉冲信号，并计算脉冲信号周期；根据脉冲信号周期计算定向仪的角速度；筛选出角速度为零时，对应时刻的加速度传感器组的有效测量数据，作为第三组有效数据。
26、优选地，取第一组有效数据、第二组有效数据和第三组有效数据的交集，计算施工地总磁场、总重力场和磁倾角具体操作为：
27、根据第一组有效数据、第二组有效数据和第三组有效数据的交集中加速度传感器组的测量数据，计算总重力场；
28、根据第一组有效数据、第二组有效数据和第三组有效数据的交集中磁性感器组的测量数据，计算总磁场；
29、根据第一组有效数据、第二组有效数据和第三组有效数据的交集中加速度传感器组的测量数据、磁性传感器组的测量数据、计算的总重力场和总磁场，计算磁倾角。
30、本专利技术还提供一种测量系统，包括：
31、数据获取模块：用于获取加速度传感器组、磁性传感器组、振动传感器组和温度传感器的测量数据并存储；
32、第一有效数据筛选模块：用于根据温度传感器的测量数据，筛选速度传感器组、磁性传感器组和振动传感器组的有效测量数据，作为第一组有效数据；
33、第二有效数据筛选模块：用于根据振动传感器组的测量数据，筛选加速度传感器组的有效测量数据及对应同一时刻磁性传感器组的测量数据，作为第二组有效数据；
34、第三有效数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定向仪器，其特征在于，包括加速度传感器组(101)、磁性传感器组(102)、振动传感器组(103)、温度传感器(104)和存储器(105)；
2.根据权利要求1所述的定向仪器，其特征在于，所述的加速度传感器组(101)包括加速度传感器Gx、加速度传感器Gy和加速度传感器Gz，所述加速度传感器Gx、加速度传感器Gy和加速度传感器Gz的测量轴互为90°；
3.根据权利要求2所述的定向仪，其特征在于，所述加速度传感器组(101)为石英挠性加速度传感器组或MEMS加速度传感器组；所述磁性传感器组(102)为磁通门传感器组或巨磁阻传感器组。
4.根据权利要求1-3任一项所述的定向仪，其特征在于，所述振动传感器组(103)为MEMS振动传感器组；所述温度传感器(104)为集成温度传感器。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的定向仪的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，根据温度传感器(104)的测量数据，筛选速度传感器组(101)、磁性传感器组(102)和振动传感器组(103)
7.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，根据振动传感器组(103)的测量数据，筛选加速度传感器组(101)的有效测量数据及对应同一时刻磁性传感器组(102)的测量数据，作为第二组有效数据的具体操作为：比较同一周期同一时刻的振动传感器组(103)的测量数据和加速度传感器组(101)的测量数据，筛选出加速度传感器组(101)的测量数据值大于或等于振动传感器组(103)的测量数据值的数据，作为第二组有效数据。
8.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，根据磁性传感器组(102)的测量数据，筛选加速度传感器组(101)的有效测量数据及同一时刻磁性传感器组(102)的测量数据，作为第三组有效数据的具体操作为：根据磁性传感器组(102)的测量数据，获取磁性传感器组(102)单位时间的脉冲信号，并计算脉冲信号周期；根据脉冲信号周期计算定向仪(1)的角速度；筛选出角速度为零时，对应时刻的加速度传感器组(101)的有效测量数据，作为第三组有效数据。
9.根据权利要求5-8任一项所述的测量方法，其特征在于，取第一组有效数据、第二组有效数据和第三组有效数据的交集，计算施工地总磁场、总重力场和磁倾角具体操作为：
10.一种测量系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种定向仪器，其特征在于，包括加速度传感器组(101)、磁性传感器组(102)、振动传感器组(103)、温度传感器(104)和存储器(105)；
2.根据权利要求1所述的定向仪器，其特征在于，所述的加速度传感器组(101)包括加速度传感器gx、加速度传感器gy和加速度传感器gz，所述加速度传感器gx、加速度传感器gy和加速度传感器gz的测量轴互为90°；
3.根据权利要求2所述的定向仪，其特征在于，所述加速度传感器组(101)为石英挠性加速度传感器组或mems加速度传感器组；所述磁性传感器组(102)为磁通门传感器组或巨磁阻传感器组。
4.根据权利要求1-3任一项所述的定向仪，其特征在于，所述振动传感器组(103)为mems振动传感器组；所述温度传感器(104)为集成温度传感器。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的定向仪的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，根据温度传感器(104)的测量数据，筛选速度传感器组(101)、磁性传感器组(102)和振动传感器组(103)的有效测量数据，作为第一组有效数据的具体方法为：根据施工周期内温度传感器(104)的测量数据，剔除温度传感器(104)的测量数据中变化异常的数据对应同一时刻的速度传感器组(101)、磁性传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟卓然，李安宗，李传伟，王珺，陈国兴，宋永杨，宋森，孙衍，郭怡潇，吴显，白冶，朱军，李童，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。