[发明专利]一种近钻头方位动态测量装置与测量方法

权利要求书

1.一种近钻头方位动态测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：近钻头测量短节(14)，钻头(18)和定向钻井工具(13)，所述近钻头测量短节(14)分别与钻头(18)和定向钻井工具(13)相连，所述近钻头测量短节(14)随所述钻头(18)一起旋转；

近钻头方位动态测量传感器安装在所述近钻头测量短节(14)中；

所述近钻头方位动态测量传感器包括1支加速度计(17)和2支磁力计(15，16)，所有传感器均紧邻所述钻头(18)安装，1支所述加速度计沿钻具轴向安装，测量重力加速度沿钻具轴向分量Az，2支所述磁力计沿钻具径向安装，测量地磁场沿径向的2个分量Bx和By，Bx和By两个分量相互垂直，且与轴向相互正交，X，Y，Z方向符合右手坐标系。

2.根据权利要求1所述的近钻头方位动态测量装置，其特征在于，所述近钻头测量短节(14)内安装加速度计和磁力计信号采集和处理电路(19)，所述信号采集和处理电路(19)与所述加速度计(17)和所述磁力计(15 ， 16) 相连。

3.根据权利要求1所述的近钻头方位动态测量装置，其特征在于，所述近钻头测量短节(14)安装振动测量传感器或伽马传感器。

4.一种采用如权利要求1所述的近钻头方位动态测量装置的近钻头方位动态测量方法，其特征在于，

(1)在钻井的过程中，一段时间内连续记录磁力计和加速度计数据，测量数据包括一个轴向加速度计数据Az，和两个径向磁力计数据Bx，By；

(2)处理轴向加速度计测量的加速度数据Az，消除因加速度计非严格轴向安装而观测到的径向加速度分量，获得无干扰的轴向加速度计测量结果az；

(3)利用无干扰的轴向加速度计测量数据az和当地的重力加速度总场值G，计算动态井斜角θ；

(4)处理两个径向磁力计测量的磁场数据，修正硬铁干扰和软铁干扰，获得无干扰的径向磁力计测量数据bx,by；

(5)根据当地地磁总场值B0和地磁倾角β，计算地磁场垂向分量BV和北向分量BN；

(6)根据当地地磁总场值B0和无干扰的径向磁力计测量数据bx,by，计算沿钻具轴向的地磁场分量Bz；

(7)根据地磁场垂向分量BV，轴向磁场分量Bz、动态井斜角θ，计算钻具轴向在水平面投影方向的水平磁场分量BH；

(8)根据钻具轴向在水平面投影方向的水平磁场分量BH和地磁场北向分量BN,计算动态方位角ψ。

5.根据权利要求4所述的近钻头方位动态测量方法，其特征在于，步骤(2)处理轴向加速度计测量的加速度数据Az，消除因加速度计非严格轴向安装而观测到的径向加速度分量的方法包括低通滤波法、滑动平均滤波法中的一种或两种方法组合。

6.根据权利要求4所述的近钻头方位动态测量方法，其特征在于，步骤(4)处理两个径向磁力计测量的磁场数据，修正硬铁干扰和软铁干扰方法包括以下两种方法中的一种或两种方法组合：1)求取在旋转过程中X，Y轴测量的地磁场分量的最大值和最小值，计算补偿系数进行干扰磁场的修正；2)根据受到干扰后的磁场服从椭圆分布，利用椭圆的数学模型和旋转测量数据，拟合椭圆参数进行干扰磁场的修正。