一种定向钻剖面测量定位系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种定向钻剖面测量系统及方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，在石油管道建设中定向钻穿越的管径越来越大，穿越地质越来越复杂，施 工中出现的技术难题也越来越多。为保证管线回拖的顺利实施，迫切需要测量定向钻孔洞 剖面的形状，用来监测定向钻的成孔质量。但目前并没有有效的技术手段获取定向钻孔洞 剖面的三维视图。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种定向钻剖面测量定位系统及 方法。
[0004] 本发明提供了一种定向钻剖面测量定位系统，所述系统包括：
[0005] 位移信号采集单元，所述位移信号采集单元用于采集钻杆的位移信号，将所述位 移信号转换为第一位移脉冲信号、第二位移脉冲信号；
[0006] 第一识别单元，所述第一识别单元用于采集所述第一位移脉冲信号、第二位移脉 冲信号，根据所述第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号获取所述钻杆的方向数据；
[0007] 第二识别单元，所述第二识别单元用于识别所述钻杆的钻杆头信号；
[0008] 位移定位单元，所述位移定位单元用于根据所述第一位移脉冲信号、所述第二位 移脉冲信号、所述钻杆的方向数据、所述钻杆头信号计算所述钻杆的位移坐标。
[0009] 上述方案中，所述定位系统还包括：
[0010] 时钟单元，所述时钟单元与所述位移定位单元连接，用于记录计算所述钻杆位移 坐标的时间，并将所述记录时间发送至所述位移定位单元。
[0011] 上述方案中，所述系统还包括：
[0012] 存储单元，所述存储单元与所述位移定位单元连接，用于根据预先设置的存储格 式实时存储所述记录时间及所述钻杆的位移坐标；
[0013] 显示单元，所述显示单元与所述位移定位单元连接，用于根据所述钻杆的位移坐 标实时显示所述钻杆的位移。
[0014] 上述方案中，所述位移信号采集单元具体用于：通过外部编码单元将所述位移信 号转换为第一位移脉冲信号、第二位移脉冲信号。
[0015] 上述方案中，所述第一识别单元具体用于：对所述第一位移脉冲信号、所述第二位 移脉冲信号进行分压、辨向处理，获取所述钻杆的方向数据；其中，
[0016] 当所述钻杆前进时，所述第一位移脉冲信号相位先于所述第二位移脉冲信号相 位；
[0017] 当所述钻杆后退时，所述第二位移脉冲信号相位先于所述第一位移脉冲信号相 位。
[0018] 上述方案中于，所述系统还包括：第一探测单元及第二探测单元；其中；
[0019] 所述位移信号采集单元还用于：
[0020] 向所述第一探测单元发送第一识别信号，所述第一探测单元根据所述第一识别信 号生成第一电压信号；或者，
[0021] 向所述第二探测单元发送第二识别信号，所述第一探测单元根据所述第二识别信 号生成第二电压信号；
[0022] 所述第二识别单元根据所述第一电压信号确定所述钻杆头为钻杆小头，所述第二 识别单元根据所述第二电压信号确定所述钻杆头为钻杆大头。
[0023] 上述方案中，所述第一电压信号不大于所述第二电压信号；
[0024] 所述钻杆大头的行走误差为ERR0,所述钻杆小头的行走误差为ERR1。
[0025] 上述方案中，所述位移定位单元具体用于：
[0026] 在预设的时间内，记录所述钻杆在前进状态下的所述第一位移脉冲信号的第一数 量N1，记录所述钻杆在后退状态下的所述第二位移脉冲信号的第二数量N2 ;
[0027] 根据公式S = N1-N2-ERR0-ERR1计算所述钻杆的位移数据；
[0028] 根据所述钻杆的方向数据确定所述钻杆的位移方向；
[0029] 根据所述位移数据、所述位移方向确定所述钻杆的位移坐标；其中，
[0030] 一个位移脉冲信号对应1厘米的距离。
[0031] 本发明还一种定向钻剖面测量定位方法，所述方法包括：
[0032] 采集钻杆的位移信号，将所述位移信号转换为第一位移脉冲信号、第二位移脉冲 信号；
[0033] 采集所述第一位移脉冲信号、第二位移脉冲信号，根据所述第一位移脉冲信号、所 述第二位移脉冲信号获取所述钻杆的方向数据；
[0034] 识别所述钻杆的钻杆头信号；
[0035] 根据所述第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号、所述钻杆的方向数据、所述 钻杆头信号计算所述钻杆的位移坐标。
[0036] 上述方案中，所述方法还包括：记录计算所述钻杆位移坐标的时间，并将所述记录 时间发送至所述位移定位单元。
[0037] 上述方案中，所述方法还包括：根据预先设置的存储格式实时存储所述记录时间 及所述钻杆的位移坐标；
[0038] 根据所述钻杆的位移坐标实时显示所述钻杆的位移。
[0039] 上述方案中，所述根据所述第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号获取所述 钻杆的方向数据包括：
[0040] 对所述第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号进行分压、辨向处理，获取所述 第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号的方向数据；其中，
[0041] 当所述钻杆前进时，所述第一位移脉冲信号先于所述第二位移脉冲信号；
[0042] 当所述钻杆后退时，所述第二位移脉冲信号先于所述第一位移脉冲信号。
[0043] 上述方案中，所述识别所述钻杆的钻杆头信号包括：
[0044] 发送第一识别信号，根据所述第一识别信号生成第一电压信号；或者，
[0045] 发送第二识别信号，根据所述第二识别信号生成第二电压信号；
[0046] 根据所述第一电压信号确定所述钻杆头为钻杆小头，根据所述第二电压信号确定 所述钻杆头为钻杆大头。
[0047] 上述方案中，所述第一电压信号不大于所述第二电压信号；
[0048] 所述钻杆大头的行走误差为ERR0,所述钻杆小头的行走误差为ERR1。
[0049] 上述方案中，根据所述第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号、所述钻杆的方 向数据、所述钻杆头信号计算所述钻杆的位移坐标包括：
[0050] 在预设的时间内，记录所述钻杆在前进状态下的所述第一位移脉冲信号的第一数 量N1，记录所述钻杆在后退状态下的所述第二位移脉冲信号的第二数量N2 ;
[0051] 根据公式S = N1-N2-ERR0-ERR1计算所述钻杆的位移数据；
[0052] 根据所述钻杆的方向数据确定所述钻杆的位移方向；
[0053] 根据所述位移数据、所述位移方向确定所述钻杆的位移坐标；其中，
[0054] 一个位移脉冲信号对应1厘米的距离。
[0055] 本发明提供了定向钻剖面测量系统及方法，采集所述钻杆的位移信号，将所述位 移信号转换为第一位移脉冲信号、第二位移脉冲信号；采集所述第一位移脉冲信号、第二位 移脉冲信号，根据所述第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号获取所述钻杆的方向数 据；识别所述钻杆的钻杆头信号；根据所述第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号、所 述钻杆的方向数据、所述钻杆头信号计算所述钻杆的位移坐标；如此，在石油勘探中，钻杆 钻进位移测量精度可以达到〇. 1米，并可根据获取到的钻杆位移坐标得到定向钻孔洞剖面 的三维视图，提高了定向钻管道穿越的成功率。
【附图说明】
[0056] 图1为本发明实施例一提供的定向钻剖面测量定位系统整体结构示意图；
[0057] 图2为本发明实施例一提供的第一识别单元的电路图；
[0058] 图3为本发明实施例一提供的第二识别单元的电路图；
[0059] 图4为本发明实施例一提供的第一接点的电路图；
[0060] 图5为本发明实施例一提供第二节点的电路图；
[0061] 图6为本发明实施例一提供的存储单元的电路图；
[0062] 图7为本发明实施例一提供的第三连接点的电路图；
[0063] 图8为本发明实施例一提供的控制芯片C8051F310的电路图；
[0064] 图9为本发明实施例一提供的共阴极四段数码管Ql、Q2、Q3、Q4的电路连接示意 图；
[0065] 图10为本发明实施例一提供的驱动芯片HC595的电路图；
[0066] 图11为本发明实施例二提供的向钻剖面测量定位方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0067] 本发明的各种实施例中，为了提高定向钻管道穿越的成功率，对定向钻成孔后的 孔洞剖面形状进行精确测量，本发明提供了一种定向钻剖面测量定位系统及方法，采集钻 杆的位移信号，将所述位移信号转换为第一位