钻杆的方向数据确定所述钻杆的位移 方向；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。
[0099] 这里，所述定位系统还包括：时钟单元18、存储单元19、显示单元20及供电单元 21 ;其中，
[0100] 所述时钟单元18与所述位移定位单元14连接，用于时钟计时，记录计算所述钻杆 位移坐标的时间数据，并将所述记录时间发送至所述位移定位单元14。
[0101] 所述存储单元19与所述位移定位单元14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数据。
[0102] 具体地，所述时钟单元18可以由时钟芯片DS1302实现，所述位移定位单元14通 过第一接点JPl与所述时钟单元18的第二接点JP2连接。其中，所述第一接点JPl的电路 图如图4所示，所述第二接点JP2的电路图如图5所示。
[0103] 所述位移定位单元14通过单总线DS1302_I0读取时钟单元18的计时数据。其中， DS1302_SCSK 与 DS1302_RST 为控制引脚。
[0104] 所述存储单元19可以由存储卡（SD，Secure Digital)实现，所述存储单元19通 过串行外设接口（SPI，Serial Peripheral Interface)与所述位移定位单元14连接，通 过所述SPI接口接收所述位移定位单元14传输的控制命令，按照所述控制命令对接收到的 数据进行存储控制，存储格式为预先定义好的数据格式，包括记录时间与记录的钻杆钻进 位移数据。其中，所述存储单元19的控制引脚分别为：SDOUT、SDSCK、SDDIN及SDCS ;所述 SDOUT为控制SD卡数据输出；所述SDSCK为控制SD卡的系统时钟；所述SDDIN为SD卡数 据输入；所述SDCS为控制SD卡选通。所述存储单元19的电路图如图6所示。
[0105] 所述存储格式可以按照序号、时间及钻进距离实现，比如，在2014年9月16日32 分48秒记录了一个数据，钻进距离为23cm，那么存储格式可以如表1所示。
[0106] 表1存储单元19的存储格式
[0107]
【主权项】
1. 一种定向钻剖面测量定位系统，其特征在于，所述系统包括： 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； 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； 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； 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。
2. 如权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述定位系统还包括： 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。
3. 如权利要求2所述的定位系统，其特征在于，所述系统还包括： 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； 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。
4. 如权利要求1所述的定位系统，其特征在于，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。
5. 如权利要求1所述的定位系统，其特征在于，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， 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； 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。
6. 如权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述系统还包括：第一探测单元及第二 探测单元；其中； 所述位移信号采集单元还用于： 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， 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； 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。
7. 如权利要求6所述的定位系统，其特征在于，所述第一电压信号不大于所述第二电 压信号； 所述钻杆大头的行走误差为ERRO,所述钻杆小头的行走误差为ERR1。
8. 如权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述位移定位单元具体用于： 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 ; 根据公式S = N1-N2-ERR0-ERR1计算所述钻杆的位移数据； 根据所述钻杆的方向数据确定所述钻杆的位移方向； 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， 一个位移脉冲信号对应1厘米的距离。
9. 一种定向钻剖面测量定位方法，其特征在于，所述方法包括： 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； 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。
10. 如权利要求9所述的定位方法，其特征在于，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。
11. 如权利要求9所述的定位方法，其特征在于，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； 根据所述钻杆的位移坐标实时显示所述钻杆的位移。
12. 如权利要求10所述的定位方法，其特征在于，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： 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， 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； 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。
13. 如权利要求9所述的定位方法，其特征在于，所述识别所述钻杆的钻杆头信号包 括： 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， 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； 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。
14. 如权利要求13所述的定位方法，其特征在于，所述第一电压信号不大于所述第二 电压信号； 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。
15. 如权利要求9所述的定位方法，其特征在于，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包括： 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 ; 根据公式S = N1-N2-ERR0-ERR1计算所述钻杆的位移数据； 根据所述钻杆的方向数据确定所述钻杆的位移方向； 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， 一个位移脉冲信号对应1厘米的距离。
【专利摘要】本发明公开了一种定向钻剖面测量定位系统及方法，所述方法包括：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；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、所述第位移二脉冲信号、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，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，提高定向钻管道穿越的成功率。
【IPC分类】E21B47-08, E21B47-09
【公开号】CN104612668
【申请号】CN201410799923
【发明人】李佳, 刘全利, 白世武, 薛岩, 周广言, 吕新昱, 高静, 王雪, 刘艳利, 安志彬, 田杰
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月19日