[发明专利]近钻头动态井斜测量方法及装置

权利要求书

1.近钻头动态井斜测量装置，其特征在于，所述装置包括电路板和2n+1个加速度计，其中一个加速度计安装在钻具轴向上并与其他2n个加速度计的安装构成n组三轴正交安装；所述在轴向上安装的加速度计测量Az’，其余加速度计分别测量Ax1，Ax2…Axn和Ay1，Ay2…Ayn；通过叠加Ax1，Ax2…Axn数据以消除X轴径向分量得到Ax’，通过叠加Ay1，Ay2…Ayn以消除Y轴径向分量得到Ay’；所述电路板上集成有滤波器及数据处理单元，所述电路板实时采集所述加速度计消除分量后的信号进而用滤波器滤除信号中的高频振动和冲击干扰得到无干扰重力加速度分量Ax、Ay、Az，所述数据处理单元利用所述无干扰重力加速度分量Ax、Ay、Az根据算法计算得到井斜角；

所述n为大于1的正整数；

所述Ax’、Ay’、Az’分别代表带有高频振动和冲击干扰的重力加速度在X、Y、Z轴向的分量；

所述Ax、Ay、Az分别代表无干扰重力加速度在X、Y、Z轴向的分量；

x1、x2、…xn代表不同方向上的X轴；

y1、y2、…yn代表与x1、x2、…xn对应的Y轴。

2.如权利要求1所述近钻头动态井斜测量装置，其特征在于，所述数据处理单元包括ADC模数转换器、现场可编门阵列、处理器和存储器；所述ADC模数转换器连接滤波器和所述现场可编门阵列，所述现场可编门阵列连接所述处理器，所述处理器连接所述存储器；所述ADC模数转换器用于转换Ax、Ay、Az；随后将转换数据传输于现场可编门阵列进行数据采集；所述现场可编门阵列控制数据采集时序同时将采集的数据进行数字滤波后传至处理器；所述处理器将接收的数据存储到存储器并根据算法计算井斜参数。

3.如权利要求1所述近钻头动态井斜测量装置，其特征在于，所述2n+1个加速度计集成于单支独立短节上，采用紧凑型四仓室设计，其中两个舱室内安装电池，其余两个舱室内安装所述2n+1个加速度计和所述电路板。

4.如权利要求2所述近钻头动态井斜测量装置，其特征在于，所用滤波器选用低阻带1Hz滤波器，所述滤波器的使用根据转速大小来判断使用，当转数超过10转每分钟时，启动低阻带滤波器，可有效消除离心加速度残余。

5.如权利要求1所述近钻头动态井斜测量装置，其特征在于，n=2。

6.如权利要求1-5任一所述近钻头动态井斜测量装置，其特征在于，使用时所述装置中2n+1个加速度计与钻头的安装距离小于1米。

7.近钻头动态井斜测量方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1所述装置，所述方法包括以下步骤：

（1）安装加速度计，其中一个加速度计安装在钻具轴向上并与其他2n个加速度计的安装构成n组三轴正交安装；所述在轴向上安装的加速度计测量Az’，其余加速度计分别测量Ax1，Ax2…Axn和Ay1，Ay2…Ayn；

（2）消除径向分量，通过叠加Ax1，Ax2…Axn数据以消除X轴径向分量得到Ax’；通过叠加Ay1，Ay2…Ayn以消除Y轴径向分量得到Ay’；

（3）滤除高频振动和冲击干扰，所述电路板上集成有滤波器及数据处理单元，所述电路板实时采集所述加速度计消除分量后的信号进而用滤波器滤除信号中的高频振动和冲击干扰得到无干扰重力加速度分量Ax、Ay、Az，

（4）计算井斜角，所述数据处理单元利用无干扰重力加速度分量Ax、Ay、Az根据算法计算得到井斜角；

所述n为大于1的正整数；

所述Ax’、Ay’、Az’分别代表带有高频振动和冲击干扰的重力加速度在X、Y、Z轴向的分量；

所述Ax、Ay、Az分别代表无干扰重力加速度在X、Y、Z轴向的分量；

x1、x2、…xn代表不同方向上的X轴；

y1、y2、…yn代表与x1、x2、…xn对应的Y轴。

8.如权利要求7所述近钻头动态井斜测量方法，其特征在于，所述数据处理单元包括ADC模数转换器、现场可编门阵列、处理器和存储器；所述Ax、Ay、Az经所述ADC模数转换器转换成所述存储器可接收模式；利用现场可编门阵列控制采集时序进行数据采集；所述现场可编门阵列控制数据采集时序同时将采集的数据进行数字滤波后传至所述处理器；所述处理器将接收的数据存储到存储器并根据算法计算井斜参数。

9.如权利要求7或8所述近钻头动态井斜测量方法，其特征在于，所述算法为 ；所述为井斜角。