CN205714168U - 一种基于mems惯性器件的油井测斜系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，包括固定在载体上的三轴MEMS陀螺、温度传感器和三轴加速度计；三轴MEMS陀螺的信号输出端通过信号调理电路与FPGA模块连接，温度传感器的输出端和FPGA模块连接，三轴加速度计的信号输出端通过A/D转换模块和FPGA模块连接，FPGA模块的输出端和DSP处理器的输入端连接，DSP处理器的第一输出端和上位机的输入端连接，DSP处理器的输入端和安装在MEMS惯性器件检测运动载体上的绝对式光电编码器的输出端连接，DSP处理器的输出端和步进电机的信号输入端连接；使用时，通过上位机根据DSP处理器的解算结果，向DSP处理器发送启动或停止命令，通过这个指令便可以对步进电机进行控制，进而实时监控测量的测井状态；本实用新型具有使用体积小，精度高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及油井测斜技术领域，特别涉及一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统。
背景技术
随着石油资源需求的日益紧张，油井井眼的精准测量显得越来越重要，所以一种高精度的油井斜侧仪器是非常重要的。目前，国内的油井斜侧系统主要采用磁通门传感器和机械陀螺传感器，因为传感技术的局限，导致这些仪器具有体积大，精度不足等缺点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，该控制系统通过利用MEMS惯性器件检测运动载体在三维惯性空间的角运动和线运动，获得其加速度和角速度；再结合载体运动的微分方程，对运动载体的位置、姿态和速度进行精确地、实时地确定与判断；同时，测得原始数据直接在井下完成对数据的实时解算，将解算后的数据及时上传给地面上的上位机，减少了井下与井上环境的差异对信号造成的影响，具有使用体积小，精度高的优点。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，包括固定在MEMS惯性器件检测运动载体上的三轴MEMS陀螺1、温度传感器2和三轴加速度计3；三轴MEMS陀螺1的信号输出端通过信号调理电路4与FPGA模块5的第一输入端单向连接，温度传感器2的输出端和FPGA模块5的第二输入端单向连接，三轴加速度计3的信号输出端通过A/D转换模块6和FPGA模块5的第三输入端单向连接，FPGA模块5的输出端和DSP处理器8的第一输入端双向连接，DSP处理器8的第一输出端和上位机7的输入端双向连接，DSP处理器8的第二输入端和安装在MEMS惯性器件检测运动载体上的绝对式光电编码器9的输出端单向连接，DSP处理器8的第二输出端和步进电机10的信号输入端单向连接。
所述的MEMS陀螺1用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的角速率信息。
所述的温度传感器2用来提供井下温度信息。
所述的三轴加速度计3用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的加速率信息。
所述的FPGA模块5用来控制数据采集，同时将这些数据发送给DSP处理器8。
所述的上位机7用来让用户根据实时监测测量状态来调整相应的控制指令。
所述的DSP处理器8用来负责对采集到的数据进行解算处理、信息反馈，还负责保证转位机构的正常工作。
所述的绝对式光电编码器9用来将机械位移变化量转化成脉冲量发送给DSP处理器8。
所述的步进电机10用来将脉冲信号转换成机械角位移。
本实用新型的有益效果：
1、基于利用三轴MEMS陀螺1和三轴加速度计3检测运动载体在三维惯性空间的角运动和线运动，获得其加速度和角速度。再结合载体运动的微分方程，对运动载体的位置、姿态和速度进行精确地、实时地确定与判断。
2、MEMS惯性器件的自身体积非常小，所以它的开发利用减小了整个测斜装置的体积。
3、通过MEMS惯性器件测得原始数据直接在井下完成对数据的实时解算，将解算后的数据及时上传给地面上的上位机，减少了井下与井上环境的差异对信号造成的影响，提高了精度。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细叙述。
参照图1，一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，包括固定在MEMS惯性器件检测运动载体上的三轴MEMS陀螺1、温度传感器2和三轴加速度计3；三轴MEMS陀螺1的信号输出端通过信号调理电路4与FPGA模块5的第一输入端单向连接，温度传感器2的输出端和FPGA模块5的第二输入端单向连接，三轴加速度计3的信号输出端通过A/D转换模块6和FPGA模块5的第三输入端单向连接，FPGA模块5的输出端和DSP处理器8的第一输入端双向连接，DSP处理器8的第一输出端和上位机7的输入端双向连接，DSP处理器8的第二输入端和安装在MEMS惯性器件检测运动载体上的绝对式光电编码器9的输出端单向连接，DSP处理器8的第二输出端和步进电机10的信号输入端单向连接。
所述的MEMS陀螺1用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的角速率信息。
所述的温度传感器2用来提供井下温度信息。
所述的三轴加速度计3用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的加速率信息。
所述的FPGA模块5用来控制数据采集，同时将这些数据发送给DSP处理器8。
所述的上位机7用来让用户根据实时监测测量状态来调整相应的控制指令。
所述的DSP处理器8用来负责对采集到的数据进行解算处理、信息反馈，还负责保证转位机构的正常工作。
所述的绝对式光电编码器9用来将机械位移变化量转化成脉冲量发送给DSP处理器8。
所述的步进电机10用来将脉冲信号转换成机械角位移。
本实用新型的工作原理为：
在油井测斜过程中，通过三轴MEMS陀螺1采集MEMS惯性器件检测运动载体上角速率信号，经信号调理电路4处理后传输给FPGA模块5；温度传感器2采集MEMS惯性器件检测运动载体上的温度信号传输给FPGA模块5；三轴加速度计3采集MEMS惯性器件检测运动载体的加速度信号经A/D转换模块6处理后传输给FPGA模块5；FPGA模块5用来控制数据采集同时将数据输送给DSP处理器8；绝对式光电编码器9将MEMS惯性器件检测运动载体位移变化量转化成数字或者脉冲量发送给DSP处理器8；DSP处理器8将收到的数据在井下进行解算处理，并且将解算结果传输给井上的上位机7；上位机7根据DSP处理器8的解算结果，向DSP处理器8发送启动或停止命令，通过这个指令便可以对步进电机10进行控制，进而实时监控测量的测井状态。
Claims (1)
1.一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，其特征在于，包括固定在MEMS惯性器件检测运动载体上的三轴MEMS陀螺(1)、温度传感器(2)和三轴加速度计(3)；三轴MEMS陀螺(1)的信号输出端通过信号调理电路(4)与FPGA模块(5)的第一输入端单向连接，温度传感器(2)的输出端和FPGA模块(5)的第二输入端单向连接，三轴加速度计(3)的信号输出端通过A/D转换模块(6)和FPGA模块(5)的第三输入端单向连接，FPGA模块(5)的输出端和DSP处理器(8)的第一输入端双向连接，DSP处理器(8)的第一输出端和上位机(7)的输入端双向连接，DSP处理器(8)的第二输入端和安装在MEMS惯性器件检测运动载体上的绝对式光电编码器(9)的输出端单向连接，DSP处理器(8)的第二输出端和步进电机(10)的信号输入端单向连接；
所述的MEMS陀螺(1)用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的角速率信息；
所述的温度传感器(2)用来提供井下温度信息；
所述的三轴加速度计(3)用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的加速率信息；
所述的FPGA模块(5)用来控制数据采集，同时将这些数据发送给DSP处理器(8)；
所述的上位机(7)用来让用户根据实时监测测量状态来调整相应的控制指令；
所述的DSP处理器(8)用来负责对采集到的数据进行解算处理、信息反馈，还负责保证转位机构的正常工作；
所述的绝对式光电编码器(9)用来将机械位移变化量转化成脉冲量发送给DSP处理器(8)；
所述的步进电机(10)用来将脉冲信号转换成机械角位移。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20180112521A1 (en) * | 2015-05-04 | 2018-04-26 | Lkab Wassara Ab | Gyro-based surveying tool and method for surveying |
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2016
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Cited By (2)
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| US11274544B2 (en) * | 2015-05-04 | 2022-03-15 | Lkab Wassara Ab | Gyro-based surveying tool and method for surveying |
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