[发明专利]无线随钻测斜仪

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探仪器设备领域，涉及一种无线随钻测斜仪，尤其涉及一种在定向钻井过程中测量井眼轨迹用无线随钻测斜仪。

背景技术

在石油行业定向钻井过程中常使用磁通门随钻测斜仪施工。该类随钻测斜仪以井口地垂线和地磁场组成的直角坐标系为基准定义方向参数，并利用探管坐标系对基准坐标系的相互关系测量方向参数。随钻测斜仪分有线和无线两类。

现有无线随钻测斜仪使用磁通门传感器作为方位传感器，通过测量地球磁场的方向来换算出地球的地理方位，从而确定井眼轨迹走向。这种测量方法传感器性能稳定可靠，但易受周围磁场的影响，要求调试环境在3米内无铁磁物质，10米内无强磁场存在，只能用于裸眼井的测量，应用范围受到一定的限制。在一些钻井过程中，由于所钻井眼与临井间距很近，经常会产生磁干扰，使磁通门传感器无法正常使用。

如何在磁干扰环境下进行随钻测斜工作，成为亟待解决的一个问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种测量精度高、可消除噪声干扰和陀螺的随机漂移以及拓宽仪器适用范围的无线随钻测斜仪。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种无线随钻测斜仪，包括测量短节骨架上，其特殊之处在于：所述无线随钻测斜仪还包括设置在短节骨架上的陀螺仪组。

上述陀螺仪组包括第一动力调谐陀螺以及第二动力调谐陀螺；所述第一动力调谐陀螺沿测量短节骨架的径向方向设置于测量短节骨架上；所述第二动力调谐陀螺沿测量短节骨架的轴向方向设置于测量短节骨架上。

上述无线随钻测斜仪还包括与陀螺仪组依次设置在短节骨架上的加速度计组。

上述加速度计组包括第一加速度计、第二加速度计以及第三加速度计；所述第一加速度计、第二加速度计以及第三加速度计依次沿测量短节骨架的轴向方向正交设置于测量短节骨架的轴向方向上。

上述第一动力调谐陀螺包括第一动力调谐陀螺的X向敏感轴以及第一动力调谐陀螺的Y向敏感轴；所述第二动力调谐陀螺包括第二动力调谐陀螺的X向敏感轴以及第二动力调谐陀螺的Y向敏感轴；所述第一加速度计包括第一加速度计Gx的敏感轴；所述第二加速度计包括第二加速度计Gy的敏感轴；所述第三加速度计包括第三加速度计Gz的敏感轴；所述第一动力调谐陀螺的X向敏感轴与第一加速度计Gx的敏感轴方向保持一致；所述第一动力调谐陀螺的Y向敏感轴与第二加速度计Gy的敏感轴方向保持一致；所述第二动力调谐陀螺的X向敏感轴与第一动力调谐陀螺的X向敏感轴方向保持一致；所述第二动力调谐陀螺的Y向敏感轴与第三加速度计Gz的敏感轴方向保持一致。

上述第一加速度计、第二加速度计以及第三加速度计均是石英挠性加速度计。

上述无线随钻测斜仪还包括与测量短节骨架相连的信号采集及处理单元；所述信号采集及处理单元包括采样器、放大器、滤波器、调理器、AD转换器、可编程逻辑器件CPLD以及数字信号处理器DSP；所述采样器、放大器、滤波器、调理器、AD转换器、可编程逻辑器件CPLD以及数字信号处理器DSP依次连接。

上述无线随钻测斜仪还包括设置在测量短节骨架上的用于测量传感器工作环境的温度的温度传感器。

本发明的优点是：

本发明提供的无线随钻测斜仪，是随钻测斜仪使用陀螺仪和磁通门来进行定向。通过井上向井下仪器信号接收装置发送控制信号来控制随钻测斜仪的工作方式。工作方式一是同时使用陀螺和磁通门进行定向，通过将二者发送的数据进行比较，以保证磁异常区域的测量精度。工作方式二是使用磁通门定向，即在无磁异常区域使用磁通门仪进行定向，减少功耗同时延长陀螺仪寿命。具体而言，其具有以下优点：

本发明随环境磁场变化而改变测斜方式，满足测量精度要求。第二，本发明所提供的陀螺定向部分在钻井或测井过程中通过对测斜仪的瞬时角速度进行积分来获得测斜仪沿三个轴向旋转的角度，实时输出油井的方位信息。同时，采用卡尔曼滤波方法对输入数据进行处理，以消除噪声干扰和陀螺的随机漂移。第三，本发明在磁干扰环境下也可以进行随钻测斜，拓宽了仪器的适用范围，适用于加密井，丛式井以及侧钻井等。

附图说明

图1是本发明所提供的测斜仪的总体结构框架示意图；

图2是本发明所提供的测斜仪中陀螺、加速度计、磁通门传感器的配置方案示意图；

图3是本发明所采用的信号采集及处理单元框图。

具体实施方式