[发明专利]测井探管三维实时姿态检测系统的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井中测井探管的姿态信息检测技术，具体地说，是涉及一种测井探管三维实时姿态检测系统及其检测方法。

背景技术

在地震测井中，井下探管的姿态信息是很重要的参数之一，尤其是方位角信息，此处所指的方位角是指检波器水平的一个分量与人工震源产生方向的夹角。

目前，常用的方位角检测方法是对检波器接收到的信号能量的强弱进行计算(即能量法)，进而估计出方位角信息。但是，这种方法并不能实时地得到方位角信息，需要对采集到信号经过复杂的运算之后才能得到其估计值，不仅精确度较低，而且延迟性严重，并不能满足实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测井探管三维实时姿态检测系统，解决现有技术存在的无法对井下探管的姿态信息进行实时检测且精确度不高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

测井探管三维实时姿态检测系统，其特征在于，包括

传感器组：用于采集所述测井探管的原始方位角和倾角信息，包括三轴电子罗盘和三轴加速度传感器，该三轴电子罗盘的三个轴与三轴加速度传感器的三个轴同轴连接；

以及，微处理器：通过I²C总线与所述传感器组相连，内嵌有数据融合定位解算算法，用于对所述传感器组采集的原始方位角和倾角信息进行实时解算，得到测井探管的实施姿态信息。

进一步地，所述传感器组还包括用于对所述三轴电子罗盘和三轴加速度传感器进行动态补偿的三轴陀螺仪，该三轴陀螺仪通过I²C总线与所述微处理器相连，且其三个轴与所述三轴电子罗盘的三个轴同轴。

优选地，所述微处理器为32位基于Cotex-M4内核的ARM处理器STM32F407VGT6；所述三轴电子罗盘为MEMS磁阻传感器HMC5883L；所述三轴加速传感器为MEMS加速度传感器BMA020；所述三轴陀螺仪为MEMS陀螺仪MPU3050。

以上述硬件设备为基础，本发明提供了相应地测井探管三维实时姿态检测系统的检测方法，包括以下步骤：

(1)选用大地坐标系作为测井探管实时姿态信息检测时的参考坐标系；

(2)将三轴电子罗盘、三轴加速度传感器和三轴陀螺仪同轴连接，组成传感器组，并按照测井探管的三分量检波器的设置方式设置传感器组的三维坐标轴；

(3)将传感器组与微处理器通过I²C总线连接；

(4)利用三轴电子罗盘和三轴加速度传感器测得测井探管的原始姿态信息，然后由微处理器利用数据融合定位解算算法对该原始姿态信息进行数据融合与解算，并通过三轴陀螺仪对其进行动态补偿，得到最终的测井探管姿态信息。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用三轴电子罗盘和三轴加速度传感器按照测井探管的三分量检波器的设置方式进行定向，以构成检测探管姿态信息的基础设备，并通过三轴电子罗盘和三轴加速度传感器测得初始的方位角信息和倾角信息，然后利用三轴陀螺仪对其进行动态补偿，以提高检测的精确度，最后再利用微处理器对测得的方位角信息和倾角信息进行数据融合与解算处理，整个过程全自动化处理，无需人工操作，并在采集数据之后立刻传输给微处理器进行处理，几乎可以实现同步得出结果，有效地解决了现有技术检测精度低、难以实现实时获取探管姿态信息的问题。本发明所提供的测井探管三维实时姿态检测系统，不仅检测装置十分简单，大大减小了后续数据处理的工作量，提高了数据处理速度，还有效提高了检测精度，提高了地震测井的勘探效率，实现了在检测的同时实时“看到”井下探管姿态的目的。

附图说明

图1为本发明中测井探管三维实时姿态检测系统的设置示意图。

图2为本发明中测井探管水平状态下姿态信息的计算示意图。

图3为本发明中测井探管倾斜状态下姿态信息的计算示意图。

图4为本发明中数据融合与解算框图。

图5为本发明中数据融合定位解算算法的简易框图。

图6为本发明中数据融合定位解算算法得到的方位角的效果图。

图7为本发明中方位角测量方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例