[发明专利]一种定向传感器

说明书

本发明公开了一种定向传感器，定向传感器短节由三个石英加速度表和三个磁通门及温度传感器组成，用于测量重力加速度和地球磁场强度在传感器短节的X、Y、Z坐标轴上的分量，三个石英加速度表、三个磁通门和温度传感器的输出电压为传感器短节的输出信号，每个传感器短节都有自己的标定系数文件。本发明与现有技术相比的优点在于：可准确计算出重力加速度和地球磁场在传感器短节的三个坐标轴上的分量，可用于计算井眼的井斜角，磁方位角或方位角，磁工具面角或重力工具面角，也可计算出重力加速度、磁场强度和磁倾角，可以证实传感器短节数据的正确性。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体是指一种定向传感器。

背景技术

随着石油工业的不断发展和油气勘探开发难度的不断增大，石油勘探开发工业已逐渐转向开发规模更小、油层更薄、物性更差、非均质性强的油藏，定向井、水平井等特殊工艺井的应用逐年增多，在这些特殊工艺井的施工过程中，需要及时掌握钻头所钻穿的岩层性质，快速准确找到储集层，从而指导施工人员控制钻头始终穿行在储层中，以便最大限度地提高采收率，即在此过程中要进行随钻地层评价和地质导向钻井。

地质导向钻井离不开随钻测量仪器MWD和LWD。MWD无线随钻测量仪，是对定向井、水平井井眼轨迹随钻监测并指导完成井眼轨迹控制的测量仪器。可测到传感器安装位置处的井斜、方位、工具面、井底温度、振动等参数，然后通过泥浆脉冲把测量信息传送至地面的监控系统，以便及时识别井底的情况，调整钻进轨迹。传感器端节就是MWD仪器的主要核心部件，该技术一直被国外大公司所垄断，世界上传感器制造技术主要是美国的GE公司和英国的RSS公司。中国各大公司一直致力于该技术的开发，先后开发出了125℃和和150℃传感器，但由于受加速度表及标定技术的限制，一直与国外的传感器存在一定差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种定向传感器。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种定向传感器，定向传感器短节由三个石英加速度表和三个磁通门及温度传感器组成，用于测量重力加速度和地球磁场强度在传感器短节的X、Y、Z坐标轴上的分量，三个石英加速度表、三个磁通门和温度传感器的输出电压为传感器短节的输出信号，每个传感器短节都有自己的标定系数文件，

传感器短节X轴朝上时X加速度表的输出为正，传感器短节Y轴朝上时Y加速度表的输出为正，传感器短节Z轴朝下时Z加速度表的输出为正，传感器短节X轴朝北时X磁通门的输出为正，传感器短节Y轴朝北时Y磁通门的输出为正，传感器短节Z轴朝北时Z磁通门的输出为正；

石英加速度表：三个正交安装的石英挠性摆式加速度表，在20℃—175℃三次温度循环过程中，其敏感轴安装误差角的漂移小于±0.05°，标度系数的不重复性误差小于0.1％，零位的不重复性误差小于2.0mg；

磁通门：三个正交安装的磁通门，在20℃—175℃三次温度循环过程中，其敏感轴安装误差角的漂移小于±0.10°，标度系数的不重复性误差小于0.1％，零位的不重复性误差小于50nT。

作为改进，传感器短节坐标系的规定：将传感器短节垂直，引线端朝上，则传感器短节坐标系的Z轴沿传感器短节轴线向下，下端有一个与Z轴平行的局部平面，传感器短节坐标系的X轴与该平面的法线方向相同，将传感器短节坐标系的X轴朝北，则Y轴朝东；

作为改进，所述温度传感器的范围是0℃-175℃，误差±1℃。

作为改进，所述传感器短节的测斜精度是经标定系数文件计算后的精度，重力加速度在传感器短节三个坐标轴上的分量的不确定误差小于±2mg，磁场强度在传感器短节三个坐标轴上的分量的不确定误差小于±100uT。