[实用新型]一种重力偏角与相对方位测量装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种钻井时控制钻头方向的偏角测量装置。具体的说，是一种能够在钻头前进的过程中对钻头与重力的偏角与方位进行测量的装置。

背景技术

在石油钻井领域，控制钻头钻井的方向的方式是测量钻头的前进方向。目前，测量钻头的方位与偏角有多种，主要有机械式和电子式，但其测量方式主要是阶段式测量，即在钻头前进一段距离后，将钻头起出，放下传感器，等待传感器测量，得到数据后才能根据数据计算重新钻进的方向与方位，由于钻头需要起出后测量，这样大大的降低了钻头的工作效率，且测量精度不高。

发明内容

为了解决背景技术中给出的现有技术问题，本实用新型提供一种重力偏角与相对方位测量装置，该种测量装置可以直接安装在钻铤内部，在钻井的同时对方向与方位进行测量，与预先设置的方位进行比较，发现偏离后，立即提供纠偏信号，保证了钻头始终处于预定的轨迹上，提高了钻头的效率和精度。

本实用新型的技术方案是：该种重力偏角与相对方位测量装置，包括由单片机构成的控制模块和电源模块，其独特之处在于：所述测量装置还包括由双轴加速度传感器构成的测量模块、通信模块、显示模块以及方位显示与控制模块；其中，所述测量模块的输出端连接至控制模块的输入端，将双轴测量值输入到控制模块中，所述显示模块和方位显示与控制模块的不同输入端分别连接至所述控制模块的对应输出端，所述通信模块与控制模块的双向I/O端口相连接；所述电源模块为本装置中的前述模块提供工作电源。

本实用新型具有如下有益效果：本种重力偏角与相对方位测量装置由电源模块、测量模块、控制模块，通信模块、显示模块、方位显示与控制模块组成。本装置以耐高温的控制器和重力加速度传感器为核心，测量模块中的双轴加速度传感器输出一个测量电压信号，代表了水平面与测量面的偏移，通过计算两个平面的位置关系，可以得到测量面与水平面的偏角，并且在水平面上可以作出偏角的投影，从而根据投影向量的方向与值产生对钻头的控制信号，完成钻头的自动控制。最后利用通信接口可以将测量与控制信号传递到其他控制系统。具有很好的实时性和高精度的测量值。

附图说明：

图1是本实用新型所述电源模块的电路图。

图2是本实用新型所述控制模块的电路图。

图3是本实用新型所述显示模块的电路图。

图4是本实用新型所述测量模块的电路图。

图5是本实用新型所述通信模块的电路图。

图6是本实用新型所述方位显示与控制模块的电路图。

图7是本实用新型的组成原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

由图7所示，该种重力偏角与相对方位测量装置，包括由单片机构成的控制模块，此外，所述系统还包括电源模块、测量模块、通信模块、显示模块以及方位显示与控制模块；其中，所述测量模块的双轴加速度传感器的输出端连接至控制模块的输入端，将双轴测量值输入到控制模块中，所述显示模块、方位显示与控制模块的输入端连接至控制模块的输出端，所述通信模块与控制模块的双向I/O端口相连，使得单片机与其他系统进行通信。

图1是本实用新型的电源模块电路图，电源模块电路由两片三端稳压芯片组成，电池电压输入插座J5的3管脚连接U15的Vin管脚，通过U15(AS1117-5V)提供5V电源，U15的Vout管脚连接至U16的Vin管脚，通过U16 (AS1117-3.3V)，使得U16的Vout端提供3.3V高质量直流电源，U16的Vout端口通过R22连接至D148的正极，作为LED显示电路，用来显示电源的状态，在输出端都有C31、C32(4.7uF)和C33、C22(22pF)电容滤波，电源电路的其他部分C18－C21是其他集成电路的去耦电容。

图2是本实用新型所述控制模块的电路图。控制器电路采用了U12（C8051F206）为控制核心，配备有由C17，R22和S2构成的复位电路，U12的19、20、29、30、33、30、31、32、33管脚构成行信号连接到图6中的P30-P37、P7端口，U12中的1、2、3、4、45、46、47、48管脚构成的列信号连接到图6中的P10-P17的端口，由C23，C24和Y2构成的震荡电路和由J1和R19构成的JTAG电路，控制器为了控制方位提供了方位显示电路的扫描信号，扫描信号输出分为行信号（P30-P37,P07）7路与列信号（P10-P17）8路，方位信号共计72个，方位控制精度为5度（360/72）。