一種定向鉆剖面測量定位系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油勘探技術(shù)領域，尤其涉及一種定向鉆剖面測量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在石油管道建設中定向鉆穿越的管徑越來越大，穿越地質(zhì)越來越復雜，施 工中出現(xiàn)的技術(shù)難題也越來越多。為保證管線回拖的順利實施，迫切需要測量定向鉆孔洞 剖面的形狀，用來監(jiān)測定向鉆的成孔質(zhì)量。但目前并沒有有效的技術(shù)手段獲取定向鉆孔洞 剖面的三維視圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明實施例提供了一種定向鉆剖面測量定位系統(tǒng)及 方法。
[0004] 本發(fā)明提供了一種定向鉆剖面測量定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0005] 位移信號采集單元，所述位移信號采集單元用于采集鉆桿的位移信號，將所述位 移信號轉(zhuǎn)換為第一位移脈沖信號、第二位移脈沖信號；
[0006] 第一識別單元，所述第一識別單元用于采集所述第一位移脈沖信號、第二位移脈 沖信號，根據(jù)所述第一位移脈沖信號、所述第二位移脈沖信號獲取所述鉆桿的方向數(shù)據(jù)；
[0007] 第二識別單元，所述第二識別單元用于識別所述鉆桿的鉆桿頭信號；
[0008] 位移定位單元，所述位移定位單元用于根據(jù)所述第一位移脈沖信號、所述第二位 移脈沖信號、所述鉆桿的方向數(shù)據(jù)、所述鉆桿頭信號計算所述鉆桿的位移坐標。
[0009] 上述方案中，所述定位系統(tǒng)還包括：
[0010] 時鐘單元，所述時鐘單元與所述位移定位單元連接，用于記錄計算所述鉆桿位移 坐標的時間，并將所述記錄時間發(fā)送至所述位移定位單元。
[0011] 上述方案中，所述系統(tǒng)還包括：
[0012] 存儲單元，所述存儲單元與所述位移定位單元連接，用于根據(jù)預先設置的存儲格 式實時存儲所述記錄時間及所述鉆桿的位移坐標；
[0013] 顯示單元，所述顯示單元與所述位移定位單元連接，用于根據(jù)所述鉆桿的位移坐 標實時顯示所述鉆桿的位移。
[0014] 上述方案中，所述位移信號采集單元具體用于：通過外部編碼單元將所述位移信 號轉(zhuǎn)換為第一位移脈沖信號、第二位移脈沖信號。
[0015] 上述方案中，所述第一識別單元具體用于：對所述第一位移脈沖信號、所述第二位 移脈沖信號進行分壓、辨向處理，獲取所述鉆桿的方向數(shù)據(jù)；其中，
[0016] 當所述鉆桿前進時，所述第一位移脈沖信號相位先于所述第二位移脈沖信號相 位；
[0017] 當所述鉆桿后退時，所述第二位移脈沖信號相位先于所述第一位移脈沖信號相 位。
[0018] 上述方案中于，所述系統(tǒng)還包括：第一探測單元及第二探測單元；其中；
[0019] 所述位移信號采集單元還用于：
[0020] 向所述第一探測單元發(fā)送第一識別信號，所述第一探測單元根據(jù)所述第一識別信 號生成第一電壓信號；或者，
[0021] 向所述第二探測單元發(fā)送第二識別信號，所述第一探測單元根據(jù)所述第二識別信 號生成第二電壓信號；
[0022] 所述第二識別單元根據(jù)所述第一電壓信號確定所述鉆桿頭為鉆桿小頭，所述第二 識別單元根據(jù)所述第二電壓信號確定所述鉆桿頭為鉆桿大頭。
[0023] 上述方案中，所述第一電壓信號不大于所述第二電壓信號；
[0024] 所述鉆桿大頭的行走誤差為ERR0,所述鉆桿小頭的行走誤差為ERR1。
[0025] 上述方案中，所述位移定位單元具體用于：
[0026] 在預設的時間內(nèi)，記錄所述鉆桿在前進狀態(tài)下的所述第一位移脈沖信號的第一數(shù) 量N1，記錄所述鉆桿在后退狀態(tài)下的所述第二位移脈沖信號的第二數(shù)量N2 ;
[0027] 根據(jù)公式S = N1-N2-ERR0-ERR1計算所述鉆桿的位移數(shù)據(jù)；
[0028] 根據(jù)所述鉆桿的方向數(shù)據(jù)確定所述鉆桿的位移方向；
[0029] 根據(jù)所述位移數(shù)據(jù)、所述位移方向確定所述鉆桿的位移坐標；其中，
[0030] 一個位移脈沖信號對應1厘米的距離。
[0031] 本發(fā)明還一種定向鉆剖面測量定位方法，所述方法包括：
[0032] 采集鉆桿的位移信號，將所述位移信號轉(zhuǎn)換為第一位移脈沖信號、第二位移脈沖 信號；
[0033] 采集所述第一位移脈沖信號、第二位移脈沖信號，根據(jù)所述第一位移脈沖信號、所 述第二位移脈沖信號獲取所述鉆桿的方向數(shù)據(jù)；
[0034] 識別所述鉆桿的鉆桿頭信號；
[0035] 根據(jù)所述第一位移脈沖信號、所述第二位移脈沖信號、所述鉆桿的方向數(shù)據(jù)、所述 鉆桿頭信號計算所述鉆桿的位移坐標。
[0036] 上述方案中，所述方法還包括：記錄計算所述鉆桿位移坐標的時間，并將所述記錄 時間發(fā)送至所述位移定位單元。
[0037] 上述方案中，所述方法還包括：根據(jù)預先設置的存儲格式實時存儲所述記錄時間 及所述鉆桿的位移坐標；
[0038] 根據(jù)所述鉆桿的位移坐標實時顯示所述鉆桿的位移。
[0039] 上述方案中，所述根據(jù)所述第一位移脈沖信號、所述第二位移脈沖信號獲取所述 鉆桿的方向數(shù)據(jù)包括：
[0040] 對所述第一位移脈沖信號、所述第二位移脈沖信號進行分壓、辨向處理，獲取所述 第一位移脈沖信號、所述第二位移脈沖信號的方向數(shù)據(jù)；其中，
[0041] 當所述鉆桿前進時，所述第一位移脈沖信號先于所述第二位移脈沖信號；
[0042] 當所述鉆桿后退時，所述第二位移脈沖信號先于所述第一位移脈沖信號。
[0043] 上述方案中，所述識別所述鉆桿的鉆桿頭信號包括：
[0044] 發(fā)送第一識別信號，根據(jù)所述第一識別信號生成第一電壓信號；或者，
[0045] 發(fā)送第二識別信號，根據(jù)所述第二識別信號生成第二電壓信號；
[0046] 根據(jù)所述第一電壓信號確定所述鉆桿頭為鉆桿小頭，根據(jù)所述第二電壓信號確定 所述鉆桿頭為鉆桿大頭。
[0047] 上述方案中，所述第一電壓信號不大于所述第二電壓信號；
[0048] 所述鉆桿大頭的行走誤差為ERR0,所述鉆桿小頭的行走誤差為ERR1。
[0049] 上述方案中，根據(jù)所述第一位移脈沖信號、所述第二位移脈沖信號、所述鉆桿的方 向數(shù)據(jù)、所述鉆桿頭信號計算所述鉆桿的位移坐標包括：
[0050] 在預設的時間內(nèi)，記錄所述鉆桿在前進狀態(tài)下的所述第一位移脈沖信號的第一數(shù) 量N1，記錄所述鉆桿在后退狀態(tài)下的所述第二位移脈沖信號的第二數(shù)量N2 ;
[0051] 根據(jù)公式S = N1-N2-ERR0-ERR1計算所述鉆桿的位移數(shù)據(jù)；
[0052] 根據(jù)所述鉆桿的方向數(shù)據(jù)確定所述鉆桿的位移方向；
[0053] 根據(jù)所述位移數(shù)據(jù)、所述位移方向確定所述鉆桿的位移坐標；其中，
[0054] 一個位移脈沖信號對應1厘米的距離。
[0055] 本發(fā)明提供了定向鉆剖面測量系統(tǒng)及方法，采集所述鉆桿的位移信號，將所述位 移信號轉(zhuǎn)換為第一位移脈沖信號、第二位移脈沖信號；采集所述第一位移脈沖信號、第二位 移脈沖信號，根據(jù)所述第一位移脈沖信號、所述第二位移脈沖信號獲取所述鉆桿的方向數(shù) 據(jù)；識別所述鉆桿的鉆桿頭信號；根據(jù)所述第一位移脈沖信號、所述第二位移脈沖信號、所 述鉆桿的方向數(shù)據(jù)、所述鉆桿頭信號計算所述鉆桿的位移坐標；如此，在石油勘探中，鉆桿 鉆進位移測量精度可以達到〇. 1米，并可根據(jù)獲取到的鉆桿位移坐標得到定向鉆孔洞剖面 的三維視圖，提高了定向鉆管道穿越的成功率。
【附圖說明】
[0056] 圖1為本發(fā)明實施例一提供的定向鉆剖面測量定位系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057] 圖2為本發(fā)明實施例一提供的第一識別單元的電路圖；
[0058] 圖3為本發(fā)明實施例一提供的第二識別單元的電路圖；
[0059] 圖4為本發(fā)明實施例一提供的第一接點的電路圖；
[0060] 圖5為本發(fā)明實施例一提供第二節(jié)點的電路圖；
[0061] 圖6為本發(fā)明實施例一提供的存儲單元的電路圖；
[0062] 圖7為本發(fā)明實施例一提供的第三連接點的電路圖；
[0063] 圖8為本發(fā)明實施例一提供的控制芯片C8051F310的電路圖；
[0064] 圖9為本發(fā)明實施例一提供的共陰極四段數(shù)碼管Ql、Q2、Q3、Q4的電路連接示意 圖；
[0065] 圖10為本發(fā)明實施例一提供的驅(qū)動芯片HC595的電路圖；
[0066] 圖11為本發(fā)明實施例二提供的向鉆剖面測量定位方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0067] 本發(fā)明的各種實施例中，為了提高定向鉆管道穿越的成功率，對定向鉆成孔后的 孔洞剖面形狀進行精確測量，本發(fā)明提供了一種定向鉆剖面測量定位系統(tǒng)及方法，采集鉆 桿的位移信號，將所述位移信號轉(zhuǎn)換為第一位