一种方位角与倾角测量仪制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种方位角与倾角测量仪，包括采集系统，处理器和探管，处理器依据地球自转角速度、重力加速度、测试点处的纬度值，以及采集系统采集的地球自转角速度的水平分量、地球自转角速度的垂直分量、重力加速度的水平分量和垂直分量计算方位角，并依据采集系统采集的相互垂直的两个方向的重力加速度计算钻孔的倾角角度，通过一次测量，同时获取钻孔的方位角和倾角角度，避免现有技术中，倾角和方位角是通过独立的设备进行测量，使得测量过程繁琐的问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及钻井测量领域，更具体地说，涉及一种方位角与倾角测量仪。
技术介绍
在钻井工作中，钻井工程孔(简称钻孔)的倾角和方位角是很重要的参数，钻孔的倾角是指钻孔的轴线与重力方向的夹角，钻孔的方位角是指钻孔的轴线在水平面的投影的地里北的夹角，通过测量这两个参数可以判断钻孔的倾斜度及钻孔轨迹。现有技术中，倾角和方位角是通过独立的设备进行测量，其测量过程繁琐，且倾角的测量装置是机械式结构，通过重锤等多个零部件的动作及相互作用进行测量，但是由于各个零部件间有摩擦力的存在，使得现有的方位角测量装置的测量精度低，而方位角测量装置是利用磁阻传感器进行测量，这种测量方法受磁场环境的影像大，也会降低测量的精度。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种方位角与倾角测量仪，以解决现有技术中，倾角和方位角是通过独立的设备进行测量，使得测量过程繁琐的问题。为实现上述目的，本技术提供了如下技术方案:一种方位角与倾角测量仪，包括:采集系统，处理器和封装所述采集系统和处理器的探管；其中，所述采集系统包括:获取测试点处重力加速度的水平分量的第一加速度计；获取所述测试点处重力加速度的垂直分量的第二加速度计；动调陀螺；与所述动调陀螺相连接，在接收到控制信号时，驱动所述动调陀螺旋转的驱动器；与所述动调陀螺相连接，获取所述动调陀螺输出的所述测试点处地球自转角速度水平分量和垂直分量的测量电路；采集所述测试点处相互垂直的两个方向的重力加速度的双轴加速度传感器；分别与所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述驱动器、所述测量电路和所述双轴加速度传感器相连接，发送控制信号，并依据所述测试点处地球自转角速度、地球自转角速度的水平分量、地球自转角速度的垂直分量、重力加速度、重力加速度的水平分量和垂直分量，以及所述测试点处的纬度值计算方位角；依据所述相互垂直的两个方向的重力加速度计算钻孔倾角角度的处理器；所述探管为金属探管，所述双轴加速度传感器的一个敏感轴的轴线与所述探管的轴线平行。上述方位角与倾角测量仪，优选的，还包括:分别与所述采集系统和所述处理器相连接，提供所述采集系统和所述处理器器所需工作电源的供电装置。上述方位角与倾角测量仪,优选的,还包括:与所述处理器相连接，存储所述倾角角度和所述方位角的存储器。上述方位角与倾角测量仪，优选的，所述采集系统还包括:分别与所述双轴加速度传感器和所述处理器相连接，对所述双轴加速度传感器采集的相互垂直的两个方向的重力加速度进行低通滤波的低通滤波器。上述方位角与倾角测量仪，优选的，所述处理器为PIC16C73单片机。上述方位角与倾角测量仪,优选的,还包括:与所述处理器相连接，将所述钻孔倾角角度及方位角发送至上位机的通讯电路。上述方位角与倾角测量仪，优选的，所述探管为铜质探管或钛钢探管。上述方位角与倾角测量仪，优选的，还包括:与所述处理器相连接，显示所述钻孔倾角角度及方位角的显示器。通过以上方案可知，本申请提供的一种方位角与倾角测量仪，在测试时，处理器依据地球自转角速度、重力加速度、测试点处的纬度值，以及采集系统采集的地球自转角速度的水平分量、地球自转角速度的垂直分量、重力加速度的水平分量和垂直分量计算方位角，并依据采集系统采集的相互垂直的两个方向的重力加速度计算钻孔的倾角角度，通过一次测量，同时获取钻孔的方位角和倾角角度，避免现有技术中，倾角和方位角是通过独立的设备进行测量，使得测量过程繁琐的问题。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种方位角与倾角测量仪的结构示意图；图2为本申请实施例提供的另一种方位角与倾角测量仪的结构示意图；图3为本申请实施例提供的供电装置的结构示意图。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三” “第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种方位角与倾角测量仪的结构示意图，包括:采集系统1、处理器2和封装所述采集系统I和所述处理器2的探管3 ;其中，采集系统I包括:第一加速度传感器101，第二加速度传感器102，动调陀螺103，驱动器104，测量电路105和双轴加速度传感器106 ；第一加速度计101用于获取测试点处重力加速度g的水平分量gx ;第二加速度计102用于获取所述测试点处重力加速度g的垂直分量gy ;第一加速度计101与第二加速度计102相互垂直，其中一个重力加速度计(第一加速度计101或者第二加速度计102)的敏感轴与探管的轴线是平行的。驱动器104分别与处理器2和动调陀螺103相连接，用于在接收到控制信号时，驱动动调陀螺103旋转；测量电路105分别与处理器2和动调陀螺103相连接，用于获取所述动调陀螺输出的所述测试点处地球自转角速度ω的水平分量ωχ和垂直分量coy;需要说明的是，上述测试点处的重力加速度g和地球自转角速度ω是指测试点处，地理坐标系(η系，即北东地坐标系0Xn ynzn,也就是说北向坐标轴χη，东向坐标轴yn和地向坐标轴Zn构成右手坐标系，Xn轴和7 轴所在的平面为地理坐标系的水平面)中的重力加速度和地球自转角速度；重力加速度g的水平分量gx和垂直分量gy，以及地球自转角速度ω的水平分量ωχ和垂直分量GJy是指重力加速度g和地球自转角速度ω在探管坐标系中的分量，具体的，探管坐标系oxbybzb中，Zb轴为探管的轴线，Xb轴、yb轴垂直于探管轴线并在同一平面内，Xb轴、yb轴和Zb轴构成右手坐标系，Xb轴与yb轴组所在的平面为探管坐标系的水平面，重力加速度g的水平分量gx，以及地球自转角速度ω的水平分量(^是指重力加速度g和地球自转角速度ω在探管坐标系中Xb轴的分量；重力加速度g的垂直分量gy，以及地球自转角速度ω的`垂直分量0丨是指重力加速度g和地球自转角速度ω在探管坐标系中yb轴的分量；具体的，可以通过公式(I)计算地理坐标系中的地球自转角速度ω在探管坐标系中的各个分量；通过公式(2)计算地理坐标系中的重力加速度g在探管坐标系中的各个分量；wxwehWv:C，7 O( I )wz wev axOay =C b O(2)其中，Weh^mcos(p，为地球自转角速度在地理坐标系中的水平分量；weV=msmf，为地球自转角速度在地理坐标系中的垂直分量；炉为测试点处的纬度值，可以由测试者输入为地球自转角速度，15° /h 变换矩阵，是一个3X3的矩阵，为已知量。双轴加速度传感器106用于采集相互垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方位角与倾角测量仪，其特征在于，包括：采集系统，处理器和封装所述采集系统和处理器的探管；?其中，所述采集系统包括：?获取测试点处重力加速度的水平分量的第一加速度计；?获取所述测试点处重力加速度的垂直分量的第二加速度计；?动调陀螺；?与所述动调陀螺相连接，在接收到控制信号时，驱动所述动调陀螺旋转的驱动器；?与所述动调陀螺相连接，获取所述动调陀螺输出的所述测试点处地球自转角速度水平分量和垂直分量的测量电路；?采集所述测试点处相互垂直的两个方向的重力加速度的双轴加速度传感器；?分别与所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述驱动器、所述测量电路和所述双轴加速度传感器相连接，发送控制信号，并依据所述测试点处地球自转角速度、地球自转角速度的水平分量、地球自转角速度的垂直分量、重力加速度、重力加速度的水平分量和垂直分量，以及所述测试点处的纬度值计算方位角；依据所述相互垂直的两个方向的重力加速度计算钻孔倾角角度的处理器；?所述探管为金属探管，所述双轴加速度传感器的一个敏感轴的轴线与所述探管的轴线平行。

【技术特征摘要】
1.种方位角与倾角测量仪，其特征在于，包括:采集系统，处理器和封装所述采集系统和处理器的探管； 其中，所述采集系统包括: 获取测试点处重力加速度的水平分量的第一加速度计； 获取所述测试点处重力加速度的垂直分量的第二加速度计； 动调陀螺； 与所述动调陀螺相连接，在接收到控制信号时，驱动所述动调陀螺旋转的驱动器； 与所述动调陀螺相连接，获取所述动调陀螺输出的所述测试点处地球自转角速度水平分量和垂直分量的测量电路； 采集所述测试点处相互垂直的两个方向的重力加速度的双轴加速度传感器； 分别与所述第一加速度计、所述第二加速度计、所述驱动器、所述测量电路和所述双轴加速度传感器相连接，发送控制信号，并依据所述测试点处地球自转角速度、地球自转角速度的水平分量、地球自转角速度的垂直分量、重力加速度、重力加速度的水平分量和垂直分量，以及所述测试点处的纬度值计算方位角；依据所述相互垂直的两个方向的重力加速度计算钻孔倾角角度的处理器； 所述探管为金属探管，所述双轴加速度传感器的一个敏感轴的轴线与所述探管的轴线平...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡耀泽，张林，
申请(专利权)人：重庆地质仪器厂，
类型：实用新型
国别省市：