[发明专利]一种用于旋转导向钻井系统的测控装置及其测控方法

权利要求书

1.一种用于旋转导向钻井系统的测控装置，其特征在于：包括微处理器模块、数据采集模块、驱动模块、数据通讯模块、数据存储模块和电源管理模块；

数据采集模块一端与钻井系统的压力传感器、温度传感器、位移传感器、加速度计连接，另一端与微处理器模块连接，将采集到的压力、温度、位移和加速度分量信号调理后传输到微处理器模块；

驱动模块一端与微处理器模块连接，另一端与执行机构连接，接收微处理器模块的信息，控制执行机构的运动；

数据通讯模块一端与微处理器模块连接，另一端与随钻测量工具连接；

数据存储模块与微处理器模块连接，存储工作参数数据；

电源管理模块负责先将井下交流电进行整流稳压处理成为直流电，再进行电压转换将直流电压分压，为测控装置提供所需电力。

2.如权利要求1所述的一种用于旋转导向钻井系统的测控装置，其特征在于：所述微处理器模块设置了主CPU和冗余CPU，当系统检测到主CPU无法正常工作时，自动切换到冗余CPU进行工作。

3.如权利要求1所述的一种用于旋转导向钻井系统的测控装置，其特征在于：所述数据通讯模块与微处理器模块之间采用RS485协议通讯，与随钻测量工具之间采用1553b协议通讯。

4.如权利要求1所述的一种用于旋转导向钻井系统的测控装置，其特征在于：所述数据存储模块采用NorFlash作为存储介质。

5.一种利用权利要求1～4之一所述测控装置进行旋转导向钻井系统测控的方法，其特征在于：包括如下操作：

1)在地面对控制指令进行压力脉冲编码，该编码通过开关泥浆泵所形成的压力脉冲传送到井下；

2)同时对测控装置进行系统初始化并自检，系统检测测控装置的主CPU是否能够正常工作，如不能正常将自动切换到冗余CPU进行工作；

3)微处理器模块对压力脉冲实时进行解码，得到压力脉冲所下传的指令数据；

4)解码同时，系统进行数据采集，通过空间姿态解算，求得当前旋转导向钻井工具所处位置的井斜角和高边工具面角；

5)利用测得的执行机构的位移数据，通过位移矢量合成算法，求得当前旋转导向钻井工具的偏心位移量；

6)根据已得数据，计算执行机构的位移伸出量；

7)系统根据解码脉冲指令，在脉冲指令下，对计算得到的执行机构位移伸出量执行PID控制，调整执行机构的位移伸出量，从而得到旋转导向钻井工具的目标偏心位移量；

8)系统实时进行数据存储及上传。

6.如权利要求5所述的旋转导向钻井系统的测控方法，其特征在于：在步骤1)中，采用泥浆脉宽调制编码方法，定义一个最小脉冲宽度，其他脉冲宽度均是最小脉冲宽度的整数倍，编码格式采用如下形式：同步码A+信息码+同步码B。