[发明专利]一种矿用离线式随钻测斜系统及其测斜方法

权利要求书

1.一种矿用离线式随钻测斜系统，包括探管、同步仪和上位机软件；其特征在于：所述探管、探管和上位机软件是通过通讯线路连接构成；所述探管是测量实时钻头姿态；同步仪是提取和存储有效测量点数据，上传和绘制指定钻孔轨迹；上位机软件是读取有效点数据，以及绘制二维、三维钻孔轨迹和统筹分析基于同一坐标系下多个钻孔轨迹，同时同步探管和同步仪的时间。

2.如权利要求1所述的一种矿用离线式随钻测斜系统，其特征在于：所述探管是包括三轴重力加速度传感器模块、三轴磁阻传感器模块、存储模块、实时时钟模块、温度模块、供电模块、RS-232通讯模块以及CPU最小系统，其中三轴重力加速度传感器模块用于测量地球重力加速度矢量在载具三轴的分量；三轴磁阻传感器用于测量地磁场矢量在载具三轴的分量；实时时钟模块用于标定测点时间；存储模块用于存储间隔为12s的测点数据；供电模块用于给整个探管电路系统提供5V和3.3V电源。

3.如权利要求2所述的一种矿用离线式随钻测斜系统，其特征在于：所述三轴重力加速度传感器模块由三部分组成，分别是两个相互垂直两轴重力加速度传感器ADXL203CE组成的三轴重力加速度传感器电路，以及由AD8605构成信号调理电路和ADS1110构成的AD转换电路。

4.如权利要求2所述的一种矿用离线式随钻测斜系统，其特征在于：所述三轴磁阻传感器模块是由四部分构成，分别是三个敏感轴相互垂直的各向异性单轴磁阻传感器HMC1021Z构成的三轴磁阻传感器电路、IN118U和AD8605构成的二阶压控型比例滤波放大电路、74HC14D和IRF7389构成的SET/RESET电路以及由ADS1110构成的AD转换电路。

5.如权利要求1所述的一种矿用离线式随钻测斜系统，其特征在于：所述同步仪是包括存储模块、实时时钟模块、显示屏模块、按键模块、USB模块、RS232-通讯模块、以及供电模块和CPU最小系统模块；其中按键模块用于采集钻杆编号和钻孔编号；实时时钟模块用于标定钻杆和钻孔数据采集时间；存储模块用于存储上传的探管数据和同步仪采集数据；USB模块用于通过U盘导出有效点数据到上位机；显示模块用于显示当前钻杆和钻孔数据以及工作状态，以及当司钻完成后还可显示钻孔轨迹。

6.如权利要求1所述的一种矿用离线式随钻测斜系统，其特征在于：所述上位机软件是读取钻孔有效数据进行分析，包括二维或者三维轨迹图，以及显示同一坐标系下的多个钻孔轨迹。

7.一种用于如权利要求1所述的矿用离线式随钻测斜系统的随钻测斜方法，其特征在于：所述测斜方法包括探管采集数据方法、同步仪采数据方法以及数据的组合提取有效点数据方法，并将有效点绘制钻孔轨迹的方法；

其中的探管采数据方法是探管是每隔12s采集一个姿态数据点，点位数据包括实时时间、磁场三轴分量、重力加速度三轴分量以及钻头处环境温度；其中的同步仪采数据方法是每添加一根钻杆采集一个钻杆数据点，该点位数据包括实时时间、钻孔编号以及钻杆编号；其中的数据的组合提取有效点数据方法是司钻完成后按照钻杆数据点的时间±6s来寻找探管数据点，然后融合为有效数据点，再将每个有效点点位数据按空间坐标系旋转理论解算三个姿态角：倾角、方位角和工具面角，最后结合钻杆长度依据平衡正切法绘制出钻孔轨迹，包括二维轨迹和三维轨迹。

8.如权利要求5所述的矿用离线式随钻测斜系统的随钻测斜方法，其特征在于：所述测斜方法是基于同一坐标系下的单钻孔或多钻孔测斜，并进行同一坐标系下绘制三维钻孔轨迹。