[实用新型]连续测斜仪测量模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油测井领域中，能够进行倾斜角和方位角测量的装置，特别涉及一种能够测量井眼轨迹的连续测斜仪测量模块。

背景技术

斜度和方位是石油测井中的必测项目，即通过连续测斜仪测量井眼的轨迹，测量结果用于评估钻井质量，并为其后的固井和采油工程提供依据。连续测斜仪的基本测量原理为：通过重力和磁场敏感元件，分别敏感大地重力场三个正交轴的矢量分量，和地球磁场三个正交轴的矢量分量，然后采集各分量的数据，并以此计算出斜度和方位。在用仪器大多都采用石英加速度计和磁通门作为敏感元件，通过多年应用，逐渐显现出其不足之处，具体包括：

1)抗振性能差，易于损坏。石英加速度计是根据惯性原理设计而成，将输入加速度转换成其挠性摆片的微小位移，通过伺服反馈回路施加反馈力加以平衡，进而测量加速度的大小。为达到测量精度的要求，挠性摆片的厚度比较薄，因此其抗振性能较差，使得仪器的返修量加大。

2)仪器调校困难。石英加速度计和磁通门都是单轴的敏感元件，而重力场和地磁场的测量必须各自采用严格正交的三个轴的敏感量来计算，为此，连续测斜仪中必须安装三个严格正交的加速度传感器和三个严格正交的磁通门传感器，为达到严格的正交安装，调校过程极其复杂。另外，连续测斜仪的使用环境也非常恶劣：测井车奔赴测井现场的颠簸、现场安装和拆卸等，都会使仪器产生很大的振动，从而造成传感器的安装位置偏差，而仪器维修人员很难对其进行调校。

3)仪器尺寸较长，不利于组合测井。由于采用螺丝孔固定安装，仪器线路骨架上必须设计六个安装槽，而且必须成正交方式，从而加大了仪器的轴向尺寸。另外，由于传感器需要大量的外部电路进行测量，电路的的供电电源也比较多，造成线路板的尺寸也比较大。而现今测井仪器正在向集成化、小型化方向发展，较大尺寸的仪器不符合现今的发展潮流。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于：提供一种抗振性能好、尺寸小、使用简便的连续测斜仪测量模块，本实用新型的技术方案是：连续测斜仪测量模块，包括加速度传感器、磁传感器，加速度传感器为微电子机械系统MEMS，每个微电子机械系统MEMS提供X、Y两个轴，由两个微电子机械系统MEMS组成三轴正交系统，三轴正交系统连接到单片机，还包括温度传感器，温度传感器和磁传感器分别连接到单片机，单片机连接数据采集系统。

所述的磁传感器本身可提供三个成正交关系的三个轴，每个轴分别对应三个地磁向量分量中的一个，型号为HMC1043。

磁传感器连接到单片机是指，磁传感器通过两级放大电路、A/D模数转换器连接到单片机，两级放大电路由串接的型号为AD8231、OPA333的放大器组成。

本实用新型可以带来以下效果：

本实用新型采用了MEMS加速度传感器，加速计尺寸仅为9.2×9.2mm，因而本实用新型体积很小。

由于本实用新型采用的传感器是集成了两轴和三轴严格正交的微型传感器，使得标校过程非常简单，使用便捷，抗振性能得到很大提高。

附图说明

图1本实用新型原理框图。

图2磁传感器及信号放大电路。

图3通讯与数据采集电路。

图4电源电路。

图5本实用新型中加速度传感器结构示意图。

图2、图3中，M_SET表示置位信号，M_RESET表示复位信号，_CS0、_CS1、_CS2分别为三片AD8231的片选信号，A0、A1、A2为AD8231的增益选择信号，Xout+、Xout-、Yout+、Yout-、Zout+、Zout-分别为磁传感器输出的X、Y、Z地磁分量(差分输出)，Mx、My、Mz为三个地磁分量的中间输出，MX_SIG、MY_SIG、MZ_SIG为输入到AD7980的三个地磁分量信号。ADC_SCK、ADC_CNV、ADC_SD分别为控制AD7980的时钟信号、转换信号、数据线，_AC_CS_1、_AC_RST_1、AC_CS2、AC_RST2分别为两片加速计的片选、复位信号，SPI BUS表示SPI总线。

具体实施方式

本实用新型为了解决背景技术中所描述的连续测斜仪产品所存在的缺陷，而提出了一种采用MEMS(MicroElectromechanical System，即微电子机械系统)传感器设计的连续测斜仪测量模块。由于采用的传感器是集成了两轴和三轴严格正交的微型传感器，使得小型化得以实现，标校过程也非常简单，抗振性能得到很大提高。