[发明专利]钻具姿态动态测量系统及传感器固定装置

说明书

一种用于钻具姿态动态测量的传感器固定装置以及应用该装置的钻具姿态动态测量系统，其中，该装置包括：基座块，其形成有至少三个互为正交的安装面；三个弹性件，三个弹性件分别对应安装在基座块的三个安装面上，并且各个弹性件分别用于对应安装单轴传感器，其中，弹性件的工作方向与其上安装的单轴传感器的工作方向相同。相较于现有技术采用静态测量方式确定钻具姿态，本系统由于可以动态地对钻具姿态进行测量，因此也就不需要要求测量过程中钻具保持静止姿态，从而避免了由于停机所造成的生产时间的浪费，同时还能够使得应用场景得以扩大。

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种钻具姿态动态测量系统、传感器固定装置以及一种用于钻具姿态动态测量的数据采集装置。

背景技术

现有钻具姿态测量系统主要为静态测量，即要求测量过程中，钻具保持静止状态。静态测量虽然准确，但是由于要求钻具保持静止，此项技术使用场景收到很大的限制，而且严重浪费生产时间。不仅如此，随着旋转导向等自动化钻井技术的发展，钻具姿态的动态测量作为一种重要的反馈，是自动化控制不可缺少的一个环节。

目前的钻具姿态的动态测量方法主要基于算法实现，效果好坏不一。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于钻具姿态动态测量的传感器固定装置，所述传感器固定装置包括：

基座块，其形成有至少三个互为正交的安装面；

三个弹性件，所述三个弹性件分别对应安装在所述基座块的三个安装面上，并且各个弹性件分别用于对应安装单轴传感器，其中，所述弹性件的工作方向与其上安装的单轴传感器的工作方向相同。

根据本发明的一个实施例，在工作过程中，所述三个单轴传感器中其中一个单轴传感器的工作方向沿钻具轴向，另外两个单轴传感器的工作方向均垂直于所述钻具轴向。

根据本发明的一个实施例，形成所述弹性件的材料为阻尼比小于预设阻尼比阈值的线性弹性材料，并且所述弹性件仅仅允许单轴方向形变。

根据本发明的一个实施例，所述基座块形成有三个凹槽，所述三个凹槽的底面形成三个互为正交的安装面。

根据本发明的一个实施例，所述凹槽的深度大于所述弹性件与单轴传感器的总高度。

根据本发明的一个实施例，所述传感器固定装置还包括第一减震层和第二减震层，其中，第一减震层包裹所述基座块且不与所述单轴传感器接触，所述第二减震层包裹所述第一减震层。

根据本发明的一个实施例，所述第一减震层的阻尼比大于所述第二减震层的阻尼比，刚度小于所述第二减震层的刚度。

根据本发明的一个实施例，所述第二减震层的外部分布有多个凸起。

本发明还提供了一种用于钻具姿态动态测量的数据采集装置，所述数据采集装置包括：

如上任一项所述的传感器固定装置；

以及，三个单轴传感器，所述三个单轴传感器对应安装在传感器固定装置的三个弹性件上。

根据本发明的一个实施例，所述数据采集装置还包括：

时域采样模块，其与所述单轴传感器连接，用于对所述单轴传感器传输来的模拟信号进行时域采样，得到三轴加速度时域数字信号；

时域-频域转换模块，其与所述单轴传感器连接，用于对所述单轴传感器传输来的模拟信号进行时域-频域转换，得到相应的频域数字信号。

根据本发明的一个实施例，所述时域采样模块和时域-频域转换模块设置在传感器固定装置的第一减震层中。

本发明还提供了一种钻具姿态动态测量系统，所述系统包括：