一种基于mems惯性器件的油井测斜系统的制作方法

专利名称:一种基于mems惯性器件的油井测斜系统的制作方法
【专利摘要】一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，包括固定在载体上的三轴MEMS陀螺、温度传感器和三轴加速度计；三轴MEMS陀螺的信号输出端通过信号调理电路与FPGA模块连接，温度传感器的输出端和FPGA模块连接，三轴加速度计的信号输出端通过A/D转换模块和FPGA模块连接，FPGA模块的输出端和DSP处理器的输入端连接，DSP处理器的第一输出端和上位机的输入端连接，DSP处理器的输入端和安装在MEMS惯性器件检测运动载体上的绝对式光电编码器的输出端连接，DSP处理器的输出端和步进电机的信号输入端连接；使用时，通过上位机根据DSP处理器的解算结果，向DSP处理器发送启动或停止命令，通过这个指令便可以对步进电机进行控制，进而实时监控测量的测井状态；本实用新型具有使用体积小，精度高的优点。
【专利说明】
一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及油井测斜技术领域，特别涉及一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统。
【背景技术】
[0002]随着石油资源需求的日益紧张，油井井眼的精准测量显得越来越重要，所以一种高精度的油井斜侧仪器是非常重要的。目前，国内的油井斜侧系统主要采用磁通门传感器和机械陀螺传感器，因为传感技术的局限，导致这些仪器具有体积大，精度不足等缺点。

【发明内容】

[0003]为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，该控制系统通过利用MEMS惯性器件检测运动载体在三维惯性空间的角运动和线运动，获得其加速度和角速度;再结合载体运动的微分方程，对运动载体的位置、姿态和速度进行精确地、实时地确定与判断；同时，测得原始数据直接在井下完成对数据的实时解算，将解算后的数据及时上传给地面上的上位机，减少了井下与井上环境的差异对信号造成的影响，具有使用体积小，精度高的优点。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]—种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，包括固定在MEMS惯性器件检测运动载体上的三轴MEMS陀螺1、温度传感器2和三轴加速度计3;三轴MEMS陀螺I的信号输出端通过信号调理电路4与FPGA模块5的第一输入端单向连接，温度传感器2的输出端和FPGA模块5的第二输入端单向连接，三轴加速度计3的信号输出端通过A/D转换模块6和FPGA模块5的第三输入端单向连接，FPGA模块5的输出端和DSP处理器8的第一输入端双向连接，DSP处理器8的第一输出端和上位机7的输入端双向连接，DSP处理器8的第二输入端和安装在MEMS惯性器件检测运动载体上的绝对式光电编码器9的输出端单向连接，DSP处理器8的第二输出端和步进电机10的信号输入端单向连接。
[0006]所述的MEMS陀螺I用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的角速率信息。
[0007]所述的温度传感器2用来提供井下温度信息。
[0008]所述的三轴加速度计3用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的加速率信息。
[0009]所述的FPGA模块5用来控制数据采集，同时将这些数据发送给DSP处理器8。
[0010]所述的上位机7用来让用户根据实时监测测量状态来调整相应的控制指令。
[0011]所述的DSP处理器8用来负责对采集到的数据进行解算处理、信息反馈，还负责保证转位机构的正常工作。
[0012]所述的绝对式光电编码器9用来将机械位移变化量转化成脉冲量发送给DSP处理器8 ο
[0013]所述的步进电机10用来将脉冲信号转换成机械角位移。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015]1、基于利用三轴MEMS陀螺I和三轴加速度计3检测运动载体在三维惯性空间的角运动和线运动，获得其加速度和角速度。再结合载体运动的微分方程，对运动载体的位置、姿态和速度进行精确地、实时地确定与判断。
[0016]2、MEMS惯性器件的自身体积非常小，所以它的开发利用减小了整个测斜装置的体积。
[0017]3、通过MEMS惯性器件测得原始数据直接在井下完成对数据的实时解算，将解算后的数据及时上传给地面上的上位机，减少了井下与井上环境的差异对信号造成的影响，提高了精度。
【附图说明】

[0018]图1是本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型作详细叙述。
[0020]参照图1，一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，包括固定在MEMS惯性器件检测运动载体上的三轴MEMS陀螺1、温度传感器2和三轴加速度计3;三轴MEMS陀螺I的信号输出端通过信号调理电路4与FPGA模块5的第一输入端单向连接，温度传感器2的输出端和FPGA模块5的第二输入端单向连接，三轴加速度计3的信号输出端通过A/D转换模块6和FPGA模块5的第三输入端单向连接，FPGA模块5的输出端和DSP处理器8的第一输入端双向连接，DSP处理器8的第一输出端和上位机7的输入端双向连接，DSP处理器8的第二输入端和安装在MEMS惯性器件检测运动载体上的绝对式光电编码器9的输出端单向连接，DSP处理器8的第二输出端和步进电机10的信号输入端单向连接。
[0021 ]所述的MEMS陀螺I用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的角速率信息。
[0022]所述的温度传感器2用来提供井下温度信息。
[0023]所述的三轴加速度计3用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的加速率信息。
[0024]所述的FPGA模块5用来控制数据采集，同时将这些数据发送给DSP处理器8。
[0025]所述的上位机7用来让用户根据实时监测测量状态来调整相应的控制指令。
[0026]所述的DSP处理器8用来负责对采集到的数据进行解算处理、信息反馈，还负责保证转位机构的正常工作。
[0027]所述的绝对式光电编码器9用来将机械位移变化量转化成脉冲量发送给DSP处理器8 ο
[0028]所述的步进电机10用来将脉冲信号转换成机械角位移。
[0029]本实用新型的工作原理为:
[0030]在油井测斜过程中，通过三轴MEMS陀螺I采集MEMS惯性器件检测运动载体上角速率信号，经信号调理电路4处理后传输给FPGA模块5;温度传感器2采集MEMS惯性器件检测运动载体上的温度信号传输给FPGA模块5;三轴加速度计3采集MEMS惯性器件检测运动载体的加速度信号经A/D转换模块6处理后传输给FPGA模块5; FPGA模块5用来控制数据采集同时将数据输送给DSP处理器8;绝对式光电编码器9将MEMS惯性器件检测运动载体位移变化量转化成数字或者脉冲量发送给DSP处理器8 ;DSP处理器8将收到的数据在井下进行解算处理，并且将解算结果传输给井上的上位机7;上位机7根据DSP处理器8的解算结果，向DSP处理器8发送启动或停止命令，通过这个指令便可以对步进电机10进行控制，进而实时监控测量的测井状态。
【主权项】
1.一种基于MEMS惯性器件的油井测斜系统，其特征在于，包括固定在MEMS惯性器件检测运动载体上的三轴MEMS陀螺(I)、温度传感器(2)和三轴加速度计(3);三轴MEMS陀螺(I)的信号输出端通过信号调理电路(4)与FPGA模块(5)的第一输入端单向连接，温度传感器(2)的输出端和FPGA模块(5)的第二输入端单向连接，三轴加速度计(3)的信号输出端通过A/D转换模块(6)和FPGA模块(5)的第三输入端单向连接，FPGA模块(5)的输出端和DSP处理器(8)的第一输入端双向连接，DSP处理器(8)的第一输出端和上位机(7)的输入端双向连接，DSP处理器(8)的第二输入端和安装在MEMS惯性器件检测运动载体上的绝对式光电编码器(9)的输出端单向连接，DSP处理器(8)的第二输出端和步进电机(10)的信号输入端单向连接； 所述的MEMS陀螺(I)用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的角速率信息； 所述的温度传感器(2)用来提供井下温度信息； 所述的三轴加速度计(3)用来提供MEMS惯性器件检测运动载体的加速率信息； 所述的FPGA模块(5)用来控制数据采集，同时将这些数据发送给DSP处理器(8); 所述的上位机(7)用来让用户根据实时监测测量状态来调整相应的控制指令； 所述的DSP处理器(8)用来负责对采集到的数据进行解算处理、信息反馈，还负责保证转位机构的正常工作； 所述的绝对式光电编码器(9)用来将机械位移变化量转化成脉冲量发送给DSP处理器(8)； 所述的步进电机(10)用来将脉冲信号转换成机械角位移。
【文档编号】E21B47/022GK205714168SQ201620255494
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】王乐峰, 刘飞, 吴冬涛, 王建峰
【申请人】西京学院