[实用新型]有线地磁随钻导向仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及长距离、大深度定向穿越工程中的有线地磁随钻导向钻进系统， 特别涉及一种基于石英挠性重力加速度计和磁通门式磁力计作为敏感元件进行导向的测量仪器。

背景技术

在定向穿越工程中，通过有线地磁随钻导向钻进系统，施工人员能够准确地知道当前地下钻头的深度、位置、钻头的俯仰角、钻进方位角和导向钻具面角。施工人员通过控制地下钻头的深度、位置、俯仰角、钻进方位角和钻具面角，可以准确的控制导向钻具跟踪预先设计的钻孔轨迹，实现定向穿越。

地下钻头的深度、位置，是由随钻导向传感器实时传送的地下钻头的磁方位角、俯仰角以及钻进距离等数据由便携计算机准确地计算出来的。现在常用的无线导向系统因受电磁波在地层中传输距离的限制，导向钻进穿越深度浅，一般深度在10—15米，最大不超过20米。无线导向系统因受随钻电池供电寿命的限制，一般工作时间8—12小时。当定向穿越工程深度大于20米，由于穿越距离长或其它原因导致钻进时间大于12小时，无线导向系统无法胜任。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有的无线导向系统穿越深度浅、穿越距离短，不能满足当前长距离、大深度导向钻进施工要求的缺点。提供一种采用地面供电，导向传感器测量数据由线缆传送，测量精度高、导向精确，不受定向穿越深度与距离的限制，能满足长距离、大深度导向钻进施工要求的有线地磁随钻导向仪。

本实用新型的技术方案：有线地磁随钻导向仪包括随钻测量和地面设备两部分，随钻测量和地面设备两部分之间通过线缆通信，随钻测量部分包括随钻导向仪探头，该随钻导向仪探头的上接头设置内腔，其前端密封安装有单芯密封塞，其后端连接有变压器外壳，线缆从单芯密封塞经过上接头内腔后与变压器外壳内安装的变压器连接；所述变压器外壳后端连接有电路骨架，在变压器外壳与电路骨架之间的连接区域安装有电路板；在电路骨架内分别以相互垂直的三个方向即在三维仪器坐标系中设置有传感器安装槽，在每个传感器安装槽内分别安装相应敏感元件，每组敏感元件含有磁传感器、重力加速度计各一只。从而在三维仪器坐标系中，三组敏感元件正交安装，每个测量轴放置一组敏感元件。在电路骨架的下方安装有下接头，在上接头与下接头之间密封安装有耐压钢管。在所述上接头的前端还密封连接有锥形的保护筒，保护筒前端安装有压紧帽，线缆从压紧帽中心孔引出。所述随钻导向仪探头的外侧还套装有仪器仓，在随钻导向仪探头与仪器仓之间设置有减震组件，减震组件是在随钻导向仪探头的上接头和下接头分别连接有支撑套，支撑套外侧设置有弹簧座，在弹簧座与仪器仓内腔之间连接有弹簧。在随钻导向仪探头与仪器仓之间还设置有定位机构，定位机构是在随钻导向仪探头的下接头外侧套固有定位筒，同时在仪器仓侧面设置有与定位筒配合定位的定位螺栓。

本实用新型的积极有益效果：

（1）本实用新型的有线地磁导向仪采用地面供电，导向传感器测量数据由线缆传送，不受定向穿越的深度与距离限制，能满足长距离、大深度导向钻进施工要求。

（2）本实用新型的有线地磁导向仪采用惯性导航技术，随钻测量部件导向传感器是使用高精度的惯性器件石英挠性重力加速度计和磁通门式磁力计作为测量传感器，测量精度高、导向精确。

（3）本实用新型含有一个有线地磁导向仪专用软件包，使用专用软件包可以方便地设计钻孔轨迹，使用专用软件包可以保存、打印钻孔轨迹数据。

（4）本实用新型在钻进施工中实时显示钻具钻进轨迹，当钻进轨迹偏离设计时有轨迹图显示、偏离距离数字显示并且有偏离音响提示。能准确有效地保证导向精度。

（5）本实用新型选用高集成度、低功耗、军品级元器件设计、制造，结构采用较完善的减震措施，适用于50吨以上的各种大型水平定向钻机。具有较好的推广应用前景。

（6）本实用新型在河南郑州某河穿越工程、南水北调渠穿越工程、河南平顶山某河穿越工程中进行试用，都取得了较好的施工效果。

附图说明

图1是本实用新型系统方框原理图；

图2是本实用新型随钻导向传感器的方框原理图；

图3是本实用新型随钻导向仪的外观结构示意图；

图4是图3的内部结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是图4的左视图；

图7是随钻导向仪与仪器仓装配关系图；

图8是设计界面，用于钻孔穿越轨迹设计；

图9是钻孔穿越轨迹设计完成后，电脑自动生成穿越轨迹剖面图和穿越轨迹平面图；