一種激光式角差測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光式角差測量裝置及測量方法，用于解決定向井、水平井使用的鉆具角差測量工具中測量易于出現(xiàn)誤差的問題。采用激光發(fā)射器和安裝有多路信號采集的激光感應刻度盤即可采集到感應到的激光角度，根據(jù)左“正”右“負”的法則，直接讀出角差的讀數(shù)，并進行語音報出角差，有效地提高了角差測量的精度，避免了人為因素測量誤差較大或易于出錯的問題，有利于提高定向井施工過程中施工的精度。
【專利說明】一種激光式角差測量裝置及測量方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油鉆井中角差測量【技術領域】，涉及一種定向井與水平井使用的鉆具角差測量工具，具體涉及是一種激光式角差測量裝置及測量方法。

【背景技術】
[0002]在石油鉆井過程中，定向井、水平井等鉆井技術在石油工業(yè)領域具有廣泛的應用前景，已成為世界石油工業(yè)的發(fā)展趨勢之一。其關鍵技術之一是必須精確的實現(xiàn)井眼軌跡的控制。隨鉆測量技術作為實時監(jiān)測井眼軌跡的工具在定向井、水平井等中大量應用。
[0003]在實際的鉆井過程中，由于隨鉆測量MWD系統(tǒng)的測量零點與井下動力鉆具的零點不能夠完全重合，常常存在一定的角度差，因此需要測量角差是井底MWD儀器內方位傳感器的測量零點與動力鉆具彎接頭方位的差值，來校準實際鉆頭方位、工具面的測量值。目前常用的方法有:(I)通過重物懸垂，測量角差，其原理是在無磁懸掛刻線處固定一個標志物，然后提升鉆具直至動力鉆具刻線處，然后目測無磁懸掛標志物在動力鉆具圓周處的位置并做標記，測量該標記順時針到動力鉆具刻線處的圓周長度及此處動力鉆具周長，最后通過計算得出MWD的工具面角差。(2)通過瞄準鏡的方式，觀測角差。申請?zhí)枮?01210036264.3的中國專利，公開了一種油田鉆井儀器工具面角差測量工具，包括板狀瞄準工具、管狀瞄準工具和瞄準鏡。(3)通過激光器測量角差。申請?zhí)枮?01120186766.5的中國專利，公開了一種MWD外角差鉆具量角器，在MWD短接上固定安裝垂直朝下的光源，在鉆具上固定安裝有與光源相對應的角度盤，在角度盤上有角度刻度，通過光源讀取角度盤上的度數(shù)。(4)指南針測量角差。申請?zhí)枮?01220550104.6的中國專利，公開了一種鉆具角差測量儀，包括主檢測儀和輔助檢測儀，采用數(shù)字指南針測量角差并用無線數(shù)據(jù)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的接收機。以上幾種發(fā)明都在一定程度上提高了角差測量的精度，然而存在問題是，瞄準的方式中，角差的計算需人工計算，指南針的方式在現(xiàn)場調整方位困難，而采用激光器的光源方式中，刻度盤需人工旋轉操作，由于鉆柱不固定，單次測量有一定的誤差，且費時費力，效率低，均沒有實現(xiàn)角差的自動測量功能。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決隨鉆了定向井、水平井使用的鉆具角差測量工具中人為因素測量易于出現(xiàn)誤差的問題，提供了一種用于定向井、水平井、多分支井等隨鉆測量系統(tǒng)與鉆具角差測量的激光式角差測量裝置及測量方法，通過采用激光發(fā)射器和激光感應器以及信號處理方法，實現(xiàn)對角差的智能測量，提高了角差測量的精度，避免了人為因素測量誤差較大或易于出錯的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0006]一種激光式角差測量裝置，包括無磁鉆鋌的上部鉆桿和下部鉆桿、安裝在上部鉆桿上的激光發(fā)射器以及安裝在下部鉆桿上的激光接收器；激光接收器內設置有帶有激光感應器，并用于處理激光感應器采集到的光信號的激光處理電路，激光感應器的信號輸出端與激光處理電路的信號輸入端相連；激光處理電路用于轉換輸出鉆具角差。
[0007]所述的激光發(fā)射器與激光接收器的結構相同，均包括兩個沿軸向扣合在上部鉆桿或下部鉆桿上的安裝盤；兩安裝盤的一端通過鉸鏈相鉸接；兩安裝盤的另一端設置手柄，并通過定位螺栓緊固；扣合在上部鉆桿的安裝盤上設置有激光器，且激光器的位置與上部鉆桿上的MWD系統(tǒng)零點相對準；扣合在下部鉆桿的安裝盤上設置有激光感應刻度盤，且激光感應刻度盤上。位置與鉆具零點對準。
[0008]所述扣合在上部鉆桿的安裝盤上相對設置有兩個激光器。
[0009]所述的上部鉆桿上套設有刻度盤，刻度盤放置在激光發(fā)射器的安裝盤上，且刻度盤的0°位置與MWD系統(tǒng)零點相對準。
[0010]所述激光感應刻度盤上的激光感應器為沿周向均勻布置的若干個光電耦合器，每個光電稱合器分別與刻度盤上的刻度相對應。
[0011]所述的激光處理電路包括多路選擇開關、放大電路、濾波電路、A/D轉換器、CPU、用于顯示實時測量的角差值的顯示電路、用于實時播報測量的角差值的語音播報模塊電路以及為整個激光處理電路和激光發(fā)射器供電的電源；激光感應器的輸出端分別連接到多路選擇開關的輸入端上，多路選擇開關的輸出端連接到放大電路的輸入端上，放大電路的輸出端連接到濾波電路的輸入端上，濾波電路的輸出端連接到A/D轉換器的輸入端上，A/D轉換器的輸出端連接到CPU的信號輸入端上，CPU的信號輸入端分別與顯示電路和語音播報模塊電路的輸入端相連。
[0012]所述CPU的信號輸出端還通過RS232、RS485或CAN總線與MWD系統(tǒng)的地面接收箱相連;CPU采用單片機、DSP或ARM ;電源采用電池或電池組；激光感應器為可巡檢式激光感應器，其信號的通道數(shù)為I?N路信號，I < 1080 ;放大電路中設置有激光放大器，激光放大器的放大倍數(shù)為I?10000 ;濾波電路中設置有帶通濾波器，帶通濾波器的頻帶為
0.1 ?6000Hz。
[0013]一種激光式角差測量方法，包括以下步驟:
[0014]I)安裝激光發(fā)射器
[0015]將激光發(fā)射器上的零刻度標記處，將激光器與上部鉆桿的MWD系統(tǒng)的零刻度線對齊，保持激光發(fā)射器水平，用定位螺栓將安裝盤與上部鉆桿緊固；
[0016]2)安裝激光接收器
[0017]提升鉆柱，使得動力鉆具刻線處位于井口位置；安裝激光接收器，轉動激光接收器，使得激光接收器的零刻度線與鉆具的零刻度線對齊，用定位螺栓將安裝盤與下部鉆桿緊固；最后，將激光處理電路與激光接收器的輸出端連接，并且將顯示電路、語音播報模塊以及MWD系統(tǒng)的地面控制箱均連接到激光處理電路中CPU的輸出端上；
[0018]3)測量角差
[0019]打開電源，通過顯示電路或語音播報模塊讀取角差值，即得到MWD的工具面角差。
[0020]當上部鉆桿的記號在下部鉆桿的記號的順時針方向時，角差取正值；反之，逆時針方向，角差取負值。
[0021]當采用兩個激光器進行測量時，CPU會對采集到的兩個信號進行均值處理，即X =(X1+X2) /2，其中，X為角差校準值，Xl為激光感應器采集到的一個激光器對應的角差值，X2為激光感應器采集到的另一個激光器對應的角差值。
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023]本發(fā)明通過在無磁鉆鋌上安裝激光發(fā)射器和激光接收器，并通過激光處理電路處理并輸出角差值，解決了定向井、水平井使用的鉆具角差測量工具中人為因素測量易于出現(xiàn)誤差的問題。采用激光發(fā)射器和安裝有多路信號采集的激光感應刻度盤可采集到感應到的激光角度，根據(jù)左“正”右“負”的法則，直接讀出角差的讀數(shù)，并進行語音報出角差，有效地提高了角差測量的精度，避免了人為因素測量誤差較大或易于出錯的問題，有利于提高定向井施工過程中施工的精度。
[0024]進一步的，本發(fā)明采用激光處理電路，利用光電探測器將上部的激光發(fā)射器發(fā)出的微弱的激光信號轉化為電信號。本發(fā)明選擇具有較方向性好，光束質量好，工作穩(wěn)定的激光器作為發(fā)射激光源，通過設計低噪聲、高性能的多通道選擇開關、低噪聲的濾波電路與前置放大器電路，實現(xiàn)對激光信號的接收，由于每個激光接收器都對應相應的采集通道，配有編號，可以利用CPU自動識別出刻度盤的刻度，簡化了現(xiàn)場人為操作因素。
[0025]進一步的，本發(fā)明CPU采用單片機、DSP或ARM，并配合語音芯片和顯示芯片可以實時顯示和掌握測量值，避免了手工利用卷尺測量計算得到角差，以及其他采用光源目測角差的所帶來的誤差。
[0026]進一步的，本發(fā)明采用微弱光電耦合器檢測微弱激光信號，由于安裝有多路的激光感應器，因此本發(fā)明采用多路選擇開關，每次只需巡檢I?N路信號，N的取值可以在I?360之間，避免了裝置的硬件的復雜性，測量值通過軟件比較、處理、校準算法來實現(xiàn)的，能夠便捷地、在線修改算法的參數(shù)，提高角差測量裝置的抗干擾能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明激光發(fā)射器的結構示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明刻度盤的結構示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明激光處理電路的原理圖。
[0031]其中，I為上部鉆桿；2為下部鉆桿；3為激光發(fā)射器；4為激光接收器；5為鉸鏈；6為手柄；7為定位螺栓；8為激光器；9為MWD系統(tǒng)零點；10為鉆具零點。

【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明:
[0033]參見圖1至圖4，本發(fā)明激光式角差測量裝置，包括無磁鉆鋌的上部鉆桿I和下部鉆桿2、安裝在上部鉆桿I上的激光發(fā)射器3以及安裝在下部鉆桿2上的激光接收器4 ;激光接收器4內設置有帶有激光感應器，并用于處理激光感應器采集到的光信號的激光處理電路，激光感應器的信號輸出端與激光處理電路的信號輸入端相連，激光感應器為可巡檢式激光感應器，其信號的通道數(shù)為I?N路信號，1080 ;激光處理電路用于轉換輸出鉆具角差。上部鉆桿I上套設有刻度盤，刻度盤放置在激光發(fā)射器3的安裝盤上，且刻度盤的0°位置與MWD系統(tǒng)零點9相對準。激光感應刻度盤上的激光感應器為沿周向均勻布置的若干個光電稱合器，每個光電稱合器分別與刻度盤上的刻度相對應。
[0034]激光發(fā)射器3與激光接收器4的結構相同，均包括兩個沿軸向扣合在上部鉆桿I或下部鉆桿2上的安裝盤；兩安裝盤的一端通過鉸鏈5相鉸接；兩安裝盤的另一端設置手柄6，并通過定位螺栓7緊固；扣合在上部鉆桿I的安裝盤上設置有激光器8，且激光器8的位置與上部鉆桿I上的MWD系統(tǒng)零點9相對準；扣合在下部鉆桿2的安裝盤上設置有激光感應刻度盤，且激光感應刻度盤上0°位置與鉆具零點10對準?？酆显谏喜裤@桿I的安裝盤上相對設置有兩個激光器。
[0035]如圖4所示，激光處理電路包括多路選擇開關、放大電路、濾波電路、A/D轉換器、CPU、用于顯示實時測量的角差值的顯示電路、用于實時播報測量的角差值的語音播報模塊電路以及為整個激光處理電路和激光發(fā)射器3供電的電源；CPU的信號輸出端還通過RS232、RS485或CAN總線與MWD系統(tǒng)的地面接收箱相連；CPU采用單片機、DSP或ARM ;電源采用電池或電池組。激光感應器的輸出端分別連接到多路選擇開關的輸入端上，多路選擇開關的輸出端連接到放大電路的輸入端上，放大電路的輸出端連接到濾波電路的輸入端上，濾波電路的輸出端連接到A/D轉換器的輸入端上，A/D轉換器的輸出端連接到CPU的信號輸入端上，CPU的信號輸入端分別與顯不電路和語音播報模塊電路的輸入端相連。其中，放大電路中設置有激光放大器，激光放大器的放大倍數(shù)為I?10000 ;濾波電路中設置有帶通濾波器，帶通濾波器的頻帶為0.1?6000Hz。
[0036]本發(fā)明激光式角差測量方法，包括以下步驟:
[0037]I)安裝激光發(fā)射器
[0038]將激光發(fā)射器上的零刻度標記處，將激光器與上部鉆桿的MWD系統(tǒng)的零刻度線對齊，保持激光發(fā)射器水平，用定位螺栓將安裝盤與上部鉆桿緊固；
[0039]2)安裝激光接收器
[0040]提升鉆柱，使得動力鉆具刻線處位于井口位置；安裝激光接收器，轉動激光接收器，使得激光接收器的零刻度線與鉆具的零刻度線對齊，用定位螺栓將安裝盤與下部鉆桿緊固；最后，將激光處理電路與激光接收器的輸出端連接，并且將顯示電路、語音播報模塊以及MWD系統(tǒng)的地面控制箱均連接到激光處理電路中CPU的輸出端上；
[0041]3)測量角差
[0042]打開電源，通過顯示電路或語音播報模塊讀取角差值，即得到MWD的工具面角差。當上部鉆桿的記號在下部鉆桿的記號的順時針方向時，角差取正值；反之，逆時針方向，角差取負值。當采用兩個激光器進行測量時，CPU會對采集到的兩個信號進行均值處理，即X=(X1+X2)/2，其中，X為角差校準值，X1為激光感應器采集到的一個激光器對應的角差值，X2為激光感應器采集到的另一個激光器對應的角差值。
[0043]本發(fā)明的原理:
[0044]本發(fā)明激光式角差測量裝置由激光器、激光發(fā)射器、激光接收器、激光感應刻度盤、單片機、激光處理電路、角差顯示、角差的語音播報模塊和電源模塊等模塊組成。本發(fā)明應用于定向井、水平井、大位移井等定向工具測量鉆具與MWD的角差測量。
[0045]其中，激光器主要產(chǎn)生發(fā)射激光源，選擇方向性好，光束質量好，工作穩(wěn)定的激光器作為，發(fā)射激光器；
[0046]上部的激光發(fā)射器，主要用來固定激光器，并標識隨鉆測量MWD系統(tǒng)的零點；激光發(fā)射器由手柄、定位螺栓、激光器、刻度盤、鉸鏈等組成；安裝時，使得激光器對準隨鉆測量MWD系統(tǒng)零點，整個發(fā)射器安裝在上部鉆桿上，激光器工作，發(fā)射激光；
[0047]下部的激光接收器，主要用來固定激光接收電路，并感應激光，標識鉆具的零點；激光接收器由手柄、定位螺栓、激光感應電路、刻度盤、鉸鏈以及激光接收處理電路等組成；其中，激光感應器環(huán)繞鉆柱360度安裝，對每個激光感應器編號，并標識每個感應器對應的刻度；激光感應刻度盤主要是標識鉆具零點以及環(huán)鉆桿或鉆鋌一周的360°角。
[0048]微型控制器的激光處理電路主要包括:多路切換電路、放大電路、濾波電路、A/D轉換器、單片機、顯示電路、語音播報模塊和電源等。當激光發(fā)射器與激光接器安裝完成后，安裝時使激光感應盤的零刻度對準鉆具的零點，啟動激光接收系統(tǒng)，則激光接收電路讀出激光強度最大值所對應的光源的刻度，則此時對應的就是鉆具與隨鉆測量工具的角差；角差液晶顯示用于顯示實時的角差測量值。角差語音播報模塊用于實時播報測量的角差值。電源用于給整個系統(tǒng)的供電，采用電池或電池組。
[0049]本發(fā)明還具有以下優(yōu)點:
[0050]激光發(fā)射與接收技術
[0051]激光接收是智能定向角差測量裝置的核心，由光電探測器、多路選擇開關、前置放大器、濾波器、CPU電路等組成，其主要功能是利用光電探測器將上部的激光發(fā)射器發(fā)出的微弱的激光信號轉化為電信號。本發(fā)明選擇具有較方向性好，光束質量好，工作穩(wěn)定的激光器作為發(fā)射激光器，通過設計低噪聲、高性能的多通道選擇開關、低噪聲的濾波與前置放大器，實現(xiàn)對激光信號的接收，由于每個激光接收器都對應相應的采集通道，配有編號，可以利用CPU自動識別出刻度盤的刻度，采用激光接收技術，可以簡化現(xiàn)場人為操作原因，具備以下優(yōu)勢:
[0052]角差測量智能化；該裝置利用了 CPU(單片機、DSP、ARM等)、語音芯片和顯示芯片可以實時顯示和掌握測量值，避免了手工利用卷尺測量計算得到角差，以及其他采用光源目測角差的所帶來的誤差。
[0053]由于激光接收器接收的主要是微弱光信號，本發(fā)明采用微弱光電耦合器檢測微弱激光信號，由于安裝有多路的激光感應器，因此本發(fā)明采用了多路選擇開關，每次只需巡檢I?N路信號，N的取值可以在I?360之間，避免了裝置的硬件的復雜性，測量值通過軟件比較、處理、校準算法來實現(xiàn)的，這樣可以便捷地、在線修改算法的參數(shù)，提高角差測量裝置的抗干擾能力。
[0054]上部激光發(fā)射器裝置由手柄、定位螺栓、激光發(fā)射器A、激光發(fā)射器B、鉸鏈、定位螺栓和刻度盤構成。其中上部激光發(fā)射器裝置如圖2所示，刻度盤如圖3所示。
[0055]雙光源刻度校準技術
[0056]智能激光式角差測量裝置采用雙光源進行發(fā)射和測量，這樣可以有效地避免角差測量儀器安裝誤差，如因天氣、光線、鉆具不潔等引起的安裝誤差。假設激光器A對應的角差經(jīng)換算后的測量值為X1，激光器B對應的角差經(jīng)換算后的測量值為X2，在鉆具表面清潔、光滑，安裝水平度高或理想情況下，角差的測量值X1與X2相等。在實際的鉆井過程中，動力鉆具磨損或老化會引起鉆具的外徑變化，或鉆具表面清潔、光滑不高時可能會引起安裝誤差，可能會出現(xiàn)角差測量值不同，一般情況下，X1與&差值很小。為了提高角差的測量精度，本發(fā)明采用雙光源測量可以有效地降低測量誤差，選用實際校準值Xe= (XJX2)/2，作為實際的角差測量值。
[0057]智能激光測量角差顯示與語音播報模塊技術
[0058]本發(fā)明的優(yōu)勢在于，所測量的角差值是在安裝好測量裝置后，通過一套嚴格的程序由微型控制器計算處理，并利用顯示屏和語音播報模塊器同時告知角差測量值，該測量值也可以通過RS232、RS485、CAN或其他總線技術傳輸給MWD系統(tǒng)的地面接收箱，有MWD系統(tǒng)直接讀取角差初值，自動進行校準。
[0059]本發(fā)明激光式角差測量方法，用于定向井、水平井、多分支井等隨鉆測量系統(tǒng)與鉆具角差的測量。智能激光鉆具角差測量裝置由激光器、上部激光發(fā)射器、下部激光接收器、激光感應刻度盤、單片機激光處理電路、角差顯示、角差的語音播報模塊和電源模塊等模塊組成。具體的操作方法如下:
[0060]準備:檢查刻度刻度盤、激光器工作狀態(tài)，并地面進行智能激光鉆具角差測量模擬測試，無誤后，清潔鉆具表面；
[0061]首先，首先將上部激光發(fā)射器上的零刻度標記處，激光發(fā)射器A與無磁鉆鋌的零刻度線對齊，保持上部激光發(fā)射器水平，利用固定螺栓將其與固定在無磁懸鉆鋌上；打開電源，
[0062]其次，提升鉆柱，使得動力鉆具刻線處位于井口合適位置；安裝下部激光接收裝置，轉動接收裝置，使得接收裝置的零刻度線對齊鉆具的零刻度線，利用固定螺栓將其固定；上部鉆桿的記號在下部鉆桿的記號的順時針方向時，角差取正值；反之，逆時針方向，角差取負值。
[0063]最后，打開電源，觀察顯示屏上的角差讀數(shù)，或聽取語音播報模塊的角差讀數(shù)，該角度即是MWD的工具面角差。
[0064]本發(fā)明無磁鉆鋌與彎螺桿在鉆臺上完成連接后，在無磁鉆鋌的定向傳感器測量零點上安裝上激光器，然后鉆具上安裝激光感應刻度盤，刻度盤的零點指向鉆具的零點，這樣當激光器工作時，安裝有多路信號采集的激光感應刻度盤即可采集到感應到的激光角度，根據(jù)左“正”右“負”的法則，直接讀出角差的讀數(shù)，并進行語音報出角差，能夠有效地降低定向鉆具組合外角差測量的誤差，有利于提高定向井施工過程中施工的精度，獲得更為理想的井眼軌跡。
[0065]以上內容僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權利要求書的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種激光式角差測量裝置，其特征在于:包括無磁鉆鋌的上部鉆桿(I)和下部鉆桿(2)、安裝在上部鉆桿(I)上的激光發(fā)射器(3)以及安裝在下部鉆桿(2)上的激光接收器(4);激光接收器(4)內設置有帶有激光感應器，并用于處理激光感應器采集到的光信號的激光處理電路，激光感應器的信號輸出端與激光處理電路的信號輸入端相連；激光處理電路用于轉換輸出鉆具角差。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光式角差測量裝置，其特征在于:所述的激光發(fā)射器(3)與激光接收器(4)的結構相同，均包括兩個沿軸向扣合在上部鉆桿(I)或下部鉆桿(2)上的安裝盤；兩安裝盤的一端通過鉸鏈(5)相鉸接；兩安裝盤的另一端設置手柄(6)，并通過定位螺栓(7)緊固；扣合在上部鉆桿(I)的安裝盤上設置有激光器(8)，且激光器(8)的位置與上部鉆桿(I)上的MWD系統(tǒng)零點(9)相對準；扣合在下部鉆桿(2)的安裝盤上設置有激光感應刻度盤，且激光感應刻度盤上0°位置與鉆具零點(10)對準。
3.根據(jù)權利要求2所述的激光式角差測量裝置，其特征在于:所述扣合在上部鉆桿(I)的安裝盤上相對設置有兩個激光器。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的激光式角差測量裝置，其特征在于:所述的上部鉆桿(I)上套設有刻度盤，刻度盤放置在激光發(fā)射器(3)的安裝盤上，且刻度盤的0°位置與MWD系統(tǒng)零點(9)相對準。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的激光式角差測量裝置，其特征在于:所述激光感應刻度盤上的激光感應器為沿周向均勻布置的若干個光電耦合器，每個光電耦合器分別與刻度盤上的刻度相對應。
6.根據(jù)權利要求1或3所述的激光式角差測量裝置，其特征在于:所述的激光處理電路包括多路選擇開關、放大電路、濾波電路、A/D轉換器、CPU、用于顯示實時測量的角差值的顯示電路、用于實時播報測量的角差值的語音播報模塊電路以及為整個激光處理電路和激光發(fā)射器(3)供電的電源；激光感應器的輸出端分別連接到多路選擇開關的輸入端上，多路選擇開關的輸出端連接到放大電路的輸入端上，放大電路的輸出端連接到濾波電路的輸入端上，濾波電路的輸出端連接到A/D轉換器的輸入端上，A/D轉換器的輸出端連接到CPU的信號輸入端上，CPU的信號輸入端分別與顯不電路和語音播報模塊電路的輸入端相連。
7.根據(jù)權利要求6所述的激光式角差測量裝置，其特征在于:所述CPU的信號輸出端還通過RS232、RS485或CAN總線與MWD系統(tǒng)的地面接收箱相連；CPU采用單片機、DSP或ARM ;電源采用電池或電池組；激光感應器為可巡檢式激光感應器，其信號的通道數(shù)為I?N路信號，I ^ N ^ 1080 ;放大電路中設置有激光放大器，激光放大器的放大倍數(shù)為I?10000 ;濾波電路中設置有帶通濾波器，帶通濾波器的頻帶為0.1?6000Hz。
8.一種采用權利要求6所述的激光式角差測量裝置的角差測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)安裝激光發(fā)射器 將激光發(fā)射器上的零刻度標記處，將激光器與上部鉆桿的MWD系統(tǒng)的零刻度線對齊，保持激光發(fā)射器水平，用定位螺栓將安裝盤與上部鉆桿緊固； 2)安裝激光接收器 提升鉆柱，使得動力鉆具刻線處位于井口位置；安裝激光接收器，轉動激光接收器，使得激光接收器的零刻度線與鉆具的零刻度線對齊，用定位螺栓將安裝盤與下部鉆桿緊固；最后，將激光處理電路與激光接收器的輸出端連接，并且將顯示電路、語音播報模塊以及MWD系統(tǒng)的地面控制箱均連接到激光處理電路中CPU的輸出端上； 3)測量角差 打開電源，通過顯示電路或語音播報模塊讀取角差值，即得到MWD的工具面角差。
9.根據(jù)權利要求8所述的激光式角差測量方法，其特征在于:當上部鉆桿的記號在下部鉆桿的記號的順時針方向時，角差取正值；反之，逆時針方向，角差取負值。
10.根據(jù)權利要求9所述的激光式角差測量方法，其特征在于:當采用兩個激光器進行測量時，CPU會對采集到的兩個信號進行均值處理，即X= (XJX2)/2，其中，X為角差校準值，X1為激光感應器采集到的一個激光器對應的角差值，X2為激光感應器采集到的另一個激光器對應的角差值。
【文檔編號】E21B47/024GK104234698SQ201410341561
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權日:2014年7月17日
【發(fā)明者】劉科滿, 張進雙 申請人:西安石油大學