[发明专利]一种用于地应力测量的测向装置和测向方法

摘要

本发明提供一种用于地应力测量的测向装置和测向方法，测向装置为三通道独立测量测向装置，包括第一测量通道、第二测量通道、第三测量通道、处理器、存储器、时钟模块和电源模块；所述处理器分别与所述第一测量通道、所述第二测量通道、所述第三测量通道、所述存储器、所述时钟模块和所述电源模块电连接；其中，所述第一测量通道包括串联的地磁测量模块、第一信号调理电路和第一模数转换器；所述第二测量通道包括串联的倾角测量模块、第二信号调理电路和第二模数转换器；所述第三测量通道包括串联的旋转角测量模块、第三信号调理电路和第三模数转换器。可以同时在垂直孔，水平孔和斜孔中进行地应力测量的定向工作，具有应用范围广的优点。

主权项

一种用于地应力测量的测向装置的测向方法，其特征在于，用于地应力测量的测向装置为三通道独立测量测向装置，包括第一测量通道、第二测量通道、第三测量通道、处理器、存储器、时钟模块和电源模块；所述处理器分别与所述第一测量通道、所述第二测量通道、所述第三测量通道、所述存储器、所述时钟模块和所述电源模块电连接；其中，所述第一测量通道包括串联的地磁测量模块、第一信号调理电路和第一模数转换器；所述第二测量通道包括串联的倾角测量模块、第二信号调理电路和第二模数转换器；所述第三测量通道包括串联的旋转角测量模块、第三信号调理电路和第三模数转换器；所述第一测量通道、所述第二测量通道、所述第三测量通道、所述处理器、所述存储器、所述时钟模块和所述电源模块集成为一个测向电路板；所述测向装置还包括铜管；所述测向电路板置于所述铜管的内壁，且与所述铜管固定连接；或者，所述测向电路板固定到保护架上，再将已固定有所述测向电路板的保护架固定到所述铜管内壁上；测向方法包括以下步骤：S1，测量前，在地面组装得到测向装置；S2，对所述测向装置进行初始参数配置；S3，对于S1所得到的测向装置，当将测向电路板固定到所述铜管内壁上之后，在铜管的两端安装防水密封件；S4，将S3得到的测向装置安装到印模器的底部，然后将安装有所述测向装置的印模器送入井下压裂段部位，将印模器加压膨胀，保持一定时间的膨胀压力后，裂隙将在印模器上留下印痕，所述测向装置进行测向工作，具体为：当进行垂直孔地应力测量时，启动第一测量通道，通过地磁测量模块记录不同时刻测向装置的轴线在水平面的投影的地磁方位角并存储到存储器中；当进行水平孔地应力测量时，启动第二测量通道，通过倾角测量模块记录不同时刻测向装置沿自身轴线旋转的角度即滚转角，以及，记录不同时刻测向装置轴线与水平面的夹角即俯仰角；然后将滚转角和俯仰角存储到存储器中；当进行斜孔地应力测量时，联合启动第一测量通道和第二测量通道，使用地磁测量模块记录不同时刻的地磁方向角，以及，使用倾角测量模块记录不同时刻的滚转角和俯仰角，然后将地磁方向角、滚转角和俯仰角存储到存储器中；S5，测量完成后，取出所述测向装置，从所述存储器中读取各测量通道所测量的数据，通过对数据进行分析，对水压致裂法产生的压裂裂缝进行定向，具体为：当进行垂直孔地应力测量时，从所述存储器中读取所述地磁测量模块记录的各时刻的地磁方位角，从而推算出水压致裂法产生的压裂裂缝的地磁方位角；当进行水平孔地应力测量时，从所述存储器中读取所述倾角测量模块记录的各时刻的滚转角和俯仰角，从而推算出水压致裂法产生的压裂裂缝的方向与地平面产生的夹角；当进行斜孔地应力测量时，从所述存储器中读取所述地磁测量模块记录的各时刻的地磁方位角，以及，读取所述倾角测量模块记录的各时刻的滚转角和俯仰角，从而推算出水压致裂法产生的压裂裂缝方向与地磁场方向产生的夹角，以及压裂裂缝方向与地平面产生的夹角，还推算出斜孔的轴线与地平面的夹角。