[发明专利]水平定向钻控向系统及其定位方法

说明书

公开了一种水平定向钻控向系统及其定位方法，该水平定向钻控向系统包括地面磁源和井下施工组件，井下施工组件包括磁通门，该定位方法：根据井下施工组件所处位置的三轴磁分量获得实时磁场的和，并根据三轴磁分量和实时磁场的和的至少一个获得收敛因子，以根据收敛因子移动地面磁源至井下施工组件的正上方，并在地面磁源位于井下施工组件的正上方时根据三轴磁分量的和的强度获得井下施工组件距离地面磁源的深度，以根据此时的地面磁源的位置和该深度方便地确定井下施工组件的实时位置。本发明的水平定向钻控向系统的定位计算仅需要作磁场强度的计算，数据处理量小，定位计算简单有效，为水平定向钻的施工提供了便利。

技术领域

本发明涉及水平定向钻技术领域，具体地，涉及水平定向钻控向系统及其定位方法。

背景技术

水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械。它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等柔性管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土等地况。

水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设施工工程中。

其中，确定水平定向钻技术中的井下施工组件的空间位置是钻进施工导向的基础，定位精度决定着施工效率，传统定位方法计算井下施工组件与地面磁源的坐标，计算复杂，计算量大，耗时长，施工复杂。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种水平定向钻控向系统及其定位方法，从而提高水平定向钻控向系统的井下施工组件的定位便利性，提高施工效率。

根据本发明的一方面，提供一种水平定向钻控向系统的定位方法，所述水平定向钻控向系统包括：

地面磁源，所述地面磁源的南北极朝向与竖直方向平行或垂直；

井下施工组件，包括磁通门传感器，用于获得所述井下施工组件所处位置的三轴磁分量，所述磁通门传感器的磁信号为交流，

所述定位方法包括：

根据所述三轴磁分量获得实时磁场的和，并根据所述三轴磁分量和所述实时磁场的和的至少一个获得收敛因子；

根据所述收敛因子移动所述地面磁源至所述井下施工组件的正上方，并在所述地面磁源位于所述井下施工组件的正上方时，根据所述三轴磁分量的和的强度获得所述井下施工组件相对所述地面磁源的深度；

根据所述地面磁源的位置和所述井下施工组件相对所述地面磁源的深度确定所述井下施工组件的实时位置。

可选地，所述根据所述三轴磁分量获得实时磁场的和的步骤之前还包括：

对所述三轴磁分量进行预处理，所述预处理包括：

异常值剔除；

减去平均值；

去除线性趋势项。

可选地，在对所述三轴磁分量进行预处理之后，根据所述三轴磁分量获得实时磁场的和之前，还包括：

对进行预处理后的所述三轴磁分量进行数字滤波处理。

可选地，在对进行预处理后的所述三轴磁分量进行数字滤波处理的步骤中，采用窗函数带通滤波器进行所述数字滤波处理。

可选地，所述地面磁源包括旋转磁铁，所述旋转磁铁的南北极朝向与垂直方向垂直；

采用公式获得所述收敛因子，其中，为收敛因子，bt_max为所述三轴磁分量的和的最大值，bt_min为所述三轴磁分量的和的最小值。