CN103195410B - 一种井深或孔深测量装置及测量方法 - Google Patents
一种井深或孔深测量装置及测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103195410B CN103195410B CN201310114661.2A CN201310114661A CN103195410B CN 103195410 B CN103195410 B CN 103195410B CN 201310114661 A CN201310114661 A CN 201310114661A CN 103195410 B CN103195410 B CN 103195410B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- acceleration
- circuit
- sensing unit
- cpu
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开了一种井深或孔深测量装置及测量方法，包括用于供电的电源电路，还包括用于测量三个方向加速度的加速度传感单元、用于对数据处理的数据处理电路、用于对数据进行存储的数据存储器和对各单元、电路进行控制的中央处理单元，所述的加速度传感单元的输出端连接数据处理电路的输入端，数据处理电路的输出端连接中央处理单元的输入端，中央处理单元与数据存储器相连接。本发明通过在钻头上设置三轴加速度传感器，测量钻头行进方向的加速度通过现有的中央处理单元对作业过程中的各个加速度分别进行积分、存储，然后对整个作业过程中钻头位移值相加，即可以得到钻井或钻孔的深度。
Description
技术领域
本发明涉及石油、天然气等钻探开采和煤矿的井下定向钻孔及地质勘探领域，尤其涉及一种井深或孔深测量装置及测量方法。
背景技术
在现在的石油钻探、开采和煤矿井下水平钻孔或定向钻孔及地质勘探技术领域普遍要求测量井斜、方位等工程参数及伽马计数、电阻率等地质参数，现有的装置、仪器也均可以解决以上数据的测量。但这些参数只有与井深或孔深配合使用才有意义，而现有装置、仪器不能对井深或孔深进行测量。
现有的井深测量装置一般都使用物理测距，通过绳索、脚手架等装置测量井的深度或者孔的深度，但是物理测量的方法难免存在较大的误差，从而在与其它数据搭配使用时，误差会进一步扩大，给最终结果带来不准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种井深或孔深测量装置及测量方法，使测量的精度更加准确、快速。
本发明采用下述技术方案：
一种井深或孔深测量装置，包括用于供电的电源电路，还包括用于测量三个方向加速度的加速度传感单元、用于对数据处理的数据处理电路、用于对数据进行存储的数据存储器和对各单元、电路进行控制的中央处理单元，所述的加速度传感单元的输出端连接数据处理电路的输入端，数据处理电路的输出端连接中央处理单元的输入端，中央处理单元与数据存储器相连接。
所述的加速度传感单元为一个三轴加速度传感器。
所述的加速度传感单元为三个单轴加速度传感器，所述的三个单轴加速度传感器两两相互垂直设置，所述三个单轴加速度传感器的输出端分别连接数据处理电路的输入端。
所述的加速度传感单元为两个双轴加速度传感器，所述的两个双轴加速度传感器的其中一个轴的方向为同向设置，且设置方向为钻头行进方向，所述的两个双轴加速度传感器的输出端分别连接数据处理电路的输入端。
所述的数据处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述的信号放大电路的输入端连接加速度传感单元的输出端，信号放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端连接中央处理单元的输入端。
一种井深或孔深的测量方法，包括以下步骤；
A：安装本装置到钻井或钻孔工具上，加速度传感单元以短节的形式安装在近钻头位置，且加速度传感单元的一个测量方向与钻头行进方向一致；
B：正常作业时，使用加速度传感单元实时采集时间段内三个测量方向的加速度Gx、Gy、Gz，并把加速度Gx、Gy、Gz通过数据处理电路发送至中央处理单元；
C：中央处理单元对接收到的数据值进行处理，通过下面公式：计算出井斜角θ的值，通过计算出本时间段起始速度v的值，为前一时间段速度的初始值，可通过从0时刻积分计算获得，然后通过公式进行积分计算得出时间段内位移值s，为Z方向上探管的运动加速度，并把数据值输送至数据存储器进行存储；
D：重复步骤C，采集每一个时间段内的位移值s并存储，然后中央处理单元对采集到的所有位移值s加和即为井或孔深。
所述的加速度传感单元为一个三轴加速度传感器。
所述的加速度传感单元为三个单轴加速度传感器，所述的三个单轴加速度传感器两两相互垂直设置，所述三个单轴加速度传感器的输出端分别连接数据处理电路的输入端。
所述的加速度传感单元为两个双轴加速度传感器，所述的两个双轴加速度传感器的其中一个轴的方向为同向设置，且设置方向为钻头行进方向，所述的两个双轴加速度传感器的输出端分别连接数据处理电路的输入端。
所述的数据处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述的信号放大电路的输入端连接加速度传感单元的输出端，信号放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端连接中央处理单元的输入端。
本发明通过在钻头上设置三轴加速度传感器，测量钻头行进方向的加速度，通过现有的中央处理单元对作业过程中的各个加速度分别进行积分，从而得到每个加速度所对应的位移值，并对此位移值进行存储。钻孔、钻井作业完毕后，对整个作业过程中钻头所有的位移值相加，即可以得到钻井或钻孔的深度。本发明不仅安装使用方便，而且使用数字积分计算，使测量精度大大提高。
附图说明
图1为本发明电路原理框图；
图2为本发明所述加速度传感器与钻头测量方向示意图。
具体实施方式
如图1图2所示，一种井深或孔深测量装置，包括用于供电的电源电路，还包括用于测量X、Y、Z三个方向加速度的加速度传感单元、用于对数据处理的数据处理电路、用于对数据进行存储的数据存储器和对各单元、电路进行控制的中央处理单元，所述的加速度传感单元的输出端连接数据处理电路的输入端，数据处理电路的输出端连接中央处理单元的输入端，中央处理单元与数据存储器相连接。
实施例1：所述的加速度传感单元采用一个三轴加速度传感器MMA7260QT。一个三轴加速度传感器MMA7260QT可以实现X、Y、Z三个轴方向的加速度测量，使安装更加简单。
实施例2：所述的加速度传感单元采用三个单轴加速度传感器FH2000MIII，所述的三个单轴加速度传感器FH2000MIII两两相互垂直设置，所述三个单轴加速度传感器FH2000MIII的输出端分别连接数据处理电路的输入端。使用三个单轴加速度传感器FH2000MIII使每个轴向的加速度测量更加精准。
实施例3：所述的加速度传感单元为两个双轴加速度传感器ADXL203CE，所述的两个双轴加速度传感器ADXL203CE的其中一个轴同向设置，且设置方向为钻头1行进方向。图2中所示Z轴方向即为钻头1行进方向，所述的两个双轴加速度传感器ADXL203CE的输出端分别连接数据处理电路的输入端。采用两个双轴加速度传感器ADXL203CE，这样可利用均值的方法测量钻头1行进方向即Z轴方向的加速度，使其误差更小、测量更加精确。
所述的数据处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述的信号放大电路的输入端连接加速度传感单元的输出端，信号放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端连接中央处理单元的输入端。
本发明工作时安装在钻井、钻孔的工具上，在进行作业时，通过加速度传感单元测量X、Y、Z三个轴方向的加速度，并把加速度值发送至中央处理单元，中央处理单元对其进行积分运算，计算出每个加速度所对应的时间段内钻头1行走的位移值，并存储至数据存储器，最后把各个位移值相加即为钻孔、钻井总的行进位移值，也即为井、孔深度值。
一种井深或孔深的测量方法，包括以下步骤；
A：安装本装置到钻井或钻孔工具上，加速度传感单元以短节的形式安装在近钻头1位置，且加速度传感单元的一个测量方向与钻头1方向一致；
B：正常作业时，使用加速度传感单元实时采集时间段内三个测量方向的测量加速度Gx、Gy、Gz，并把加速度Gx、Gy、Gz通过数据处理电路发送至中央处理单元；所述的时间段根据此时间段的加速度进行选取，即加速度没有变化的时间段为一个计算单元。所述的数据处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述的信号放大电路的输入端连接加速度传感单元的输出端，信号放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端连接中央处理单元的输入端。加速度a通过信号放大电路、滤波电路以及A/D转换电路后，电压信号转变为可处理的数字信号，输送至中央处理单元。
C：中央处理单元对接收到的数据值进行处理，通过下面公式：计算出井斜角θ的值，通过计算出本时间段起始速度v的值，为前一时间段速度的初始值，可通过从0时刻积分计算获得，然后通过公式进行积分计算得出时间段内位移值s，并把数据值输送至数据存储器进行存储；g为当地重力加速度；当Z轴与水平面2重合时，重力加速度在Z轴方向上的分量为0；当井斜角为θ（Z轴与水平面2的夹角为90°-θ）时，重力加速度在Z轴方向上的分量为，若此时Z轴方向上的加速度测量值为Gz，则Z方向上探管的运动加速度为。
D：重复步骤C的数据采集、存储步骤，采集每一个时间计算单元内钻头1的位移值s并存储，最后中央处理单元对采集到的所有位移值s加和即为井或孔深。把整个作业过程中的多个采集计算单元的位移值进行求和即可以得到此次作业过程钻头1的整个位移值，即为所开采井或者孔的深度值。所述的为加速度Gz所持续时间，由于加速度Gz和θ是时刻变化的，所以每个加速度a和井斜角θ均对应一个持续时间段。
本发明通过对钻头1的行进方向以及相互垂直的两个方向加速度进行测量，计算井斜角，并通过井斜角对钻头1行进方向的加速度进行积分的算法计算每个加速度和井斜角持续时间段对应的位移值，对作业过程中Z轴所有位移值相加得出作业过程中钻头1的行进值，此行进值即为所钻孔、钻井的孔深或井深值。相对于现有的机械测量井深、孔深装置和方法，不仅精确度高，而且安装使用方便。
Claims (5)
1.一种井深或孔深的测量方法，其特征在于：包括以下步骤
A：安装井深或孔深测量装置到钻井或钻孔工具上，加速度传感单元以短节的形式安装在近钻头位置，且加速度传感单元的一个测量方向与钻头行进方向一致；所述的井深或孔深测量装置，包括用于供电的电源电路，还包括用于测量三个方向加速度的加速度传感单元、用于对数据处理的数据处理电路、用于对数据进行存储的数据存储器和对各单元、电路进行控制的中央处理单元，所述的加速度传感单元的输出端连接数据处理电路的输入端，数据处理电路的输出端连接中央处理单元的输入端，中央处理单元与数据存储器相连接；
B：正常作业时，使用加速度传感单元实时采集时间段内三个测量方向的加速度Gx、Gy、Gz，并把加速度Gx、Gy、Gz通过数据处理电路发送至中央处理单元；
C：中央处理单元对接收到的数据值进行处理，通过下面公式：计算出井斜角θ的值，通过计算出本时间段起始速度v的值，为前一时间段速度的初始值，可通过从0时刻积分计算获得，然后通过公式进行积分计算得出时间段内位移值s，为Z方向上探管的运动加速度，并把数据值输送至数据存储器进行存储；
D：重复步骤C，采集每一个时间段内的位移值s并存储，然后中央处理单元对采集到的所有位移值s加和即为井或孔深。
2.根据权利要求1所述的井深或孔深的测量方法，其特征在于：所述的加速度传感单元为一个三轴加速度传感器。
3.根据权利要求1所述的井深或孔深测量方法，其特征在于：所述的加速度传感单元为三个单轴加速度传感器，所述的三个单轴加速度传感器两两相互垂直设置，所述三个单轴加速度传感器的输出端分别连接数据处理电路的输入端。
4.根据权利要求1所述的井深或孔深测量方法，其特征在于：所述的加速度传感单元为两个双轴加速度传感器，所述的两个双轴加速度传感器的其中一个轴的方向为同向设置，且设置方向为钻头行进方向，所述的两个双轴加速度传感器的输出端分别连接数据处理电路的输入端。
5.根据权利要求2-4任意权利要求所述的井深或孔深测量方法，其特征在于：所述的数据处理电路包括信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，所述的信号放大电路的输入端连接加速度传感单元的输出端，信号放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端连接中央处理单元的输入端。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310114661.2A CN103195410B (zh) | 2013-04-03 | 2013-04-03 | 一种井深或孔深测量装置及测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310114661.2A CN103195410B (zh) | 2013-04-03 | 2013-04-03 | 一种井深或孔深测量装置及测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103195410A CN103195410A (zh) | 2013-07-10 |
| CN103195410B true CN103195410B (zh) | 2015-11-18 |
Family
ID=48718209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310114661.2A Active CN103195410B (zh) | 2013-04-03 | 2013-04-03 | 一种井深或孔深测量装置及测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103195410B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105781530A (zh) * | 2014-05-29 | 2016-07-20 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 全程环空压力测量方法 |
| CN105672992A (zh) * | 2014-05-29 | 2016-06-15 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 一种用于实现钻井全过程的环空压力测量方法 |
| CN104238574A (zh) * | 2014-09-14 | 2014-12-24 | 哈尔滨理工大学 | 一种利用加速度传感器实现设备自动控制的系统和方法 |
| CN105804723A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-07-27 | 中国石油天然气集团公司 | 一种资源勘探与开发用井下工具深度测量方法 |
| CN105735972A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-07-06 | 中国石油天然气集团公司 | 资源勘探与开发用井下工具深度的测量、记录、处理系统 |
| CN107187963B (zh) * | 2017-06-14 | 2019-08-23 | 北京中地英捷物探仪器研究所有限公司 | 一种用于测井的探管遇阻监控系统 |
| CN109581522B (zh) * | 2018-12-14 | 2023-12-26 | 郑州士奇测控技术有限公司 | 一种随钻测斜仪用探管式方位伽马探管及测量方法 |
| CN110700816A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-01-17 | 福建平潭旭坤实业有限公司 | 一种矿用钻孔测井无缆测深装置及测深方法 |
| CN112557627B (zh) * | 2020-11-30 | 2023-01-31 | 上海市园林科学规划研究院 | 城市搬迁地土壤障碍因子快速取样和检测系统及方法 |
| CN117231201B (zh) * | 2023-10-12 | 2024-03-29 | 广东省建设工程质量安全检测总站有限公司 | 一种桩基钻探孔测斜的误差消除方法及相关装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4545242A (en) * | 1982-10-27 | 1985-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for measuring the depth of a tool in a borehole |
| JPH0586792A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-06 | Maeda Corp | ボーリング深度計測装置 |
| JPH08226812A (ja) * | 1995-02-21 | 1996-09-03 | Kajima Corp | 地盤調査用深度計測装置 |
| KR20030090398A (ko) * | 2002-05-23 | 2003-11-28 | 한우선 | 보링 그라우팅용 심도측정장치 및 방법 |
| CN1991128A (zh) * | 2005-12-28 | 2007-07-04 | 程雄 | 一种井深监测方法及其监测装置 |
| JP4355063B2 (ja) * | 1999-10-26 | 2009-10-28 | 株式会社竹中工務店 | 地中掘削機の初期深度計測方法 |
| CN102337883A (zh) * | 2011-09-15 | 2012-02-01 | 中煤科工集团重庆研究院 | 随钻测量系统钻孔深度实时跟踪测量方法 |
-
2013
- 2013-04-03 CN CN201310114661.2A patent/CN103195410B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4545242A (en) * | 1982-10-27 | 1985-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for measuring the depth of a tool in a borehole |
| JPH0586792A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-06 | Maeda Corp | ボーリング深度計測装置 |
| JPH08226812A (ja) * | 1995-02-21 | 1996-09-03 | Kajima Corp | 地盤調査用深度計測装置 |
| JP4355063B2 (ja) * | 1999-10-26 | 2009-10-28 | 株式会社竹中工務店 | 地中掘削機の初期深度計測方法 |
| KR20030090398A (ko) * | 2002-05-23 | 2003-11-28 | 한우선 | 보링 그라우팅용 심도측정장치 및 방법 |
| CN1991128A (zh) * | 2005-12-28 | 2007-07-04 | 程雄 | 一种井深监测方法及其监测装置 |
| CN102337883A (zh) * | 2011-09-15 | 2012-02-01 | 中煤科工集团重庆研究院 | 随钻测量系统钻孔深度实时跟踪测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103195410A (zh) | 2013-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103195410B (zh) | 一种井深或孔深测量装置及测量方法 | |
| CN104990549B (zh) | 一种采煤机‑液压支架相对定位的方法及装置 | |
| US10317204B2 (en) | Near-bit dynamic well deviation angle measurement method and apparatus | |
| NO20130118A1 (no) | System og fremgangsmåte for estimering av retningsegenskaper basert på bøyemomentmålinger | |
| CN206158732U (zh) | 一种近钻头钻具姿态随钻测量装置 | |
| CN108007461B (zh) | 油田井下设备运动轨迹的定位装置及绘制方法 | |
| CN104110252B (zh) | 基于惯性传感器的长大锚索钻孔孔道测量系统 | |
| CN104343438A (zh) | 测量钻井相对距离的旋转磁场测距仪及其测量方法 | |
| CN102434148A (zh) | 无线随钻测斜仪 | |
| EP3292270B1 (en) | Gyro-based surveying tool and method for surveying | |
| CN102140913A (zh) | 钻探用小口径定向陀螺测斜仪 | |
| CN107228664A (zh) | 矿用陀螺测斜仪捷联惯导系统姿态解算及零速校正方法 | |
| CN101799558A (zh) | 一种邻井平行间距随钻电磁探测系统 | |
| CN202391408U (zh) | 一种基于交变磁场测量的防碰测距装置 | |
| CN102518425A (zh) | 方向性伽马随钻测井仪 | |
| CN111335879A (zh) | 一种钻孔轨迹测量装置 | |
| CN104453856B (zh) | 单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法 | |
| CN206091970U (zh) | 一种旋转状态下重力加速度测量装置 | |
| CN115683167B (zh) | 一种复杂振动下陀螺仪的动态解算与误差补偿方法 | |
| CN207649620U (zh) | 一种用于定位移动设备轨迹的装置 | |
| CN110043251A (zh) | 一种定向传感器 | |
| CN202391413U (zh) | 无线随钻测斜仪 | |
| CN203189007U (zh) | 一种井深或孔深测量装置 | |
| CN111305823A (zh) | 一种矿用钻孔无缆探测系统 | |
| CN115574815B (zh) | 一种非可视环境导航系统、方法、计算机设备及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Qunfeng Inventor after: Liu Zhihui Inventor after: Xiao Jiantao Inventor after: Xiao Wenlei Inventor before: Wang Qi Inventor before: Li Qunfeng Inventor before: Liu Zhihui Inventor before: Xiao Jiantao |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG QI LI QUNFENG LIU ZHIHUI XIAO JIANTAO TO: LI QUNFENG LIU ZHIHUI XIAO JIANTAO XIAO WENLEI |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |