CN103837161A - 一种可自动读数三轴无磁测斜仪校验台及其读数方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台及其读数方法，本发明是在常用的校验台的基础上进行改造的，即在方位角差分尺、井斜角差分尺和工具面角差分尺前面分别安装有微型摄像头，微型摄像头以及探管均通过数据线或无线传输的方式与计算机连接；所述的计算机输入了编制的图片解析软件，计算机对拍摄的图片进行连续解析，将解析出的方位角、井斜角、工具面角实时保存和显示；用解析出的数据与探管所测的数据进行分析对比，对探管进行修正。使用本发明的校验台可有效避免人工读数由于疲劳、视角和技术等原因造成的读数误差大甚至错读等问题，本发明的校验台操作方便、自动读数效率高、校验质量好。

Description

一种可自动读数三轴无磁测斜仪校验台及其读数方法

技术领域

本发明涉及一种可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台及其读数方法，适用于磁性测斜仪的校验。 

背景技术

20世纪80年代至今，钻井工程技术发展迅速，磁性测斜仪广泛应用在钻探工程领域，是斜井、定向井和水平井等钻井系统中测量井身轨迹必不可少的测量监控仪器。 

磁性测斜仪在运输过程中因震动或在使用过程中，因井下复杂工况的影响而产生一定的漂移，使井身轨迹的测量精度变差，因此很有必要定期应用三轴测斜仪校验台对磁性测斜仪进行校验。在对测斜仪的校验过程中，需要多次重复对测斜仪校验台的方位角刻度盘、井斜角刻度盘和工具面角刻度盘进行读数。校验台读数一方面由于对读数的精度要求很高，引入了差分读数法进行读数，这样人工读数往往会因视力疲劳等人为因素造成读数误差大，甚至读数错误的情况；另一方面，由于在校验过程中校验台的工具面角刻度盘会在竖直平面内转动一定角度，这样也给读数造成不便，而且也会由于读数角度的原因造成读数误差较大。在进行大批量测斜仪校验时，劳动强度大，效率低、校验质量得不到保证。 

发明内容

本发明目的是为了解决上述人工读数存在的不足，而提供一种可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台及其读数方法。本发明是在对通常使用的校验台的基础上进行改造，改造后的校验台，使用时可以有效避免人工读数由于疲劳、视角和技术等问题造成的读数误差大甚至读数错误的问题，同时由于其操作方便，能大大地提高校验效率及校验质量。 

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台，包括校验台底座，底座的上盘上安装有方位角刻度盘、差分尺，方位角刻度盘上安装有两立柱，两立柱上端分别安装有井斜角刻度盘和井斜角角度传感器，两立柱之间安装有俯仰台体，俯仰台体上安装有工具面角刻度盘、差分尺和探管；在所述的方位角差分尺、井斜角差分尺和工具面角差分尺前面分别安装有微型摄像头，微型摄像头以及探管均通过数据线或无线传输的方式与计算机连接；所述的微型摄像头采用连续拍摄模式，每两次拍摄时间间隔相等为0.1～1秒，分别对各刻度盘及相应的差分尺进行拍摄，照片数据信息通过数据线或无线传输给计算机，所述的计算机中编制了图片解析 软件，将解析出的方位角、井斜角、工具面角实时保存和显示；用解析出的数据与探管所测的数据进行分析对比，对探管进行修正。 

本发明所述的微型方位角摄像头、井斜角摄像头和工具面角摄像头安装位置根据摄像头的焦距调节。 

本发明所述的校验台底座的底盘上均布有调平螺钉，底座中间台体上设有方位角微调手轮，底座上盘和方位角刻度盘同轴心，方位角刻度盘可以自由转动，方位角刻度盘上安装方位角锁定装置和气泡平衡仪。 

所述的两立柱的轴杆中心轴线重合且与方位角刻度盘平行，其中安装有井斜角角度传感器的立柱上端还安装有井斜角微调手轮和井斜角锁定装置。 

所述的俯仰台体安装在井斜角角度传感器与井斜角刻度盘的轴杆上，俯仰台体中心有通孔，探管夹持套筒安装在通孔内，并与俯仰台体中心的通孔同轴心；所述的在探管夹持套筒两端分别安装工具面角刻度盘和工具面角角度传感器，角度传感器处安装微调手轮和工具面角锁定装置，夹持套筒两端设有探管锁定针。 

本发明所述的测斜仪校验台所有零部件均为无磁材料。 

本发明还提供一种使用上述的三轴无磁测斜仪校验台校验时自动读数的方法，包括以下步骤： 

⑴、校验前，调整校验台整体水平并对方位角刻度盘、井斜角刻度盘和工具面角刻度盘进行精密调整； 

⑵、安装好探管和摄像头，根据微型摄像头的焦距调节其到差分尺及刻度盘的位置，安装好无线传输设备或连接各信号传输线路；启动计算机中的图片解析识别软件，设置摄像头为连续拍照模式，每两次拍摄时间间隔相等为0.1～1秒； 

⑶、摄像头分别对各刻度盘及相应的差分尺进行拍摄，照片数据信息通过无线或数据线传输给计算机，图像解析软件自动对传输过来的照片信息进行解析，解析结果为校验台刻度盘上的方位角、井斜角和工具面角值；并将结果实时显示在电脑屏幕上； 

⑷、转动探管，将探管处于一个新的姿态，当摄像头照片解析的角度数据和探管测量角度数据稳定后，点击保存按钮，保存拍照解析的角度数据和探管测量的角度数据； 

⑸、重复步骤⑷，转动探管到设定的不同姿态，保存每种姿态下的校验台刻度值及探管所测值，并进行综合对比分析，根据分析结果，对探管测量精度进行修正。 

本发明的可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台及其读数方法与现有技术相比具有如下优点：本发明通过对现有的普通三轴无磁测斜仪校验台进行改造，引入了微型摄像 头和编制了图片解析软件的计算机，通过三个微型摄像头对三个刻度盘及其配套的差分尺进行连续拍照，将照片数据实时传输给计算机，计算机应用图片解析软件对照片进行解析,将解析出的校验台刻度盘显示的方位角、井斜角、工具面角角度数据保存和显示。本发明的最大优点在于有效避免人工读数误差大甚至读数错误的情况，同时利用摄像头拍照、软件解析照片可以省去大量的人工工作，大大减轻工作人员的劳动强度，提高了校验效率和质量。 

附图说明

图1、图2为本发明的三轴无磁测斜仪校验台结构示意图。 

图3为本发明的方位角拍照读数系统局部放大示意图。 

图4为本发明的井斜角和工具面角拍照读数系统局部放大示意图。 

上述图中：1-底座；2-调平螺钉；3-方位角微调手轮；4-方位角刻度盘；5a-方位角差分尺；6a-方位角摄像头；5b-井斜角差分尺；6b-井斜角摄像头；5c-工具面角差分尺；6c-工具面角摄像头；7-气泡平衡仪；8-方位角锁定装置；9-提手；10-立柱；11-井斜角角度传感器；12-井斜角微调手轮；13-井斜角锁定装置；14-井斜角刻度盘；15-俯仰台体；16-工具面角刻度盘；17a-探管上锁定针、17b-探管下锁定针；18-探管夹持套筒；19-工具面角角度微调手轮；20-工具面角传感器；21-工具面角锁定装置；22-探管；23-轴杆。 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详述。 

实施例1：本发明提供一种可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台，其结构如图1、2所示。本发明是通过对现有的普通三轴无磁测斜仪校验台进行改造，普通三轴无磁测斜仪校验台包括校验台底座1，在校验台底座1的底盘上均布有3颗调平螺钉2，底座1中间台体上设有方位角微调手轮3，底座1的上盘和方位角刻度盘4同轴心，方位角刻度盘4侧面标有0°～359°刻度，方位角刻度盘4可以自由转动，方位角刻度盘4上安装有方位角锁定装置8和气泡平衡仪7，气泡平衡仪7配合调平螺钉2调节校验台整体水平。底座上盘上还安装有方位角差分尺5a，本发明在所述的方位角刻度盘4和方位角差分尺5a前面安装微型方位角摄像头6a。如图3所示。 

所述的方位角刻度盘4上安装两根立柱10，两立柱10上端分别安装有井斜角角度传感器11和井斜角刻度盘14，井斜角角度传感器11和井斜角刻度盘14两者的轴杆23与方位角刻度盘4平行。参见图4，在井斜角角度传感器11一侧还安装有井斜角微调手 轮12和井斜角锁定装置13。本发明在所述的在井斜角刻度盘14和井斜角差分尺5b一侧安装微型井斜角摄像头6b。 

所述的井斜角刻度盘14侧面标有0°～359°刻度，通过调节井斜角微调手轮12可以调节井斜角角度传感器11，从而带动井斜角刻度盘14转动实现微调。 

参见图2、图4，所述的在井斜角角度传感器11和井斜角刻度盘14的轴杆23上安装有俯仰台体15，俯仰台体15设有中心通孔，探管夹持套筒18安装在中心通孔内并与所述中心通孔同轴心。在探管夹持套筒18两端分别安装工具面角角度传感器20和工具面角刻度盘16，在工具面角度传感器20处安装工具面角角度微调手轮19和工具面角锁定装置21，工具面角刻度盘16处安装有工具面角差分尺5c，探管夹持套筒18两端设有探管上锁定针17a和探管下锁定针17b。本发明在所述的工具面角刻度盘16和工具面角差分尺5c处安装有微型工具面角摄像头6c。 

所述的微型方位角摄像头6a、井斜角摄像头6b和工具面角摄像头6c安装位置根据摄像头的焦距调节。 

所述的俯仰台体15与井斜角刻度盘14和井斜角角度传感器11皆绕同一轴杆23旋转。 

所述的探管夹持套筒18与工具面角刻度盘16和工具面角角度传感器20绕同一中心轴线旋转，工具面角角度微调手轮19可以对工具面角刻度盘16进行微调。 

所述的方位角差分尺5a、井斜角差分尺5b、工具面角差分尺5c精度均为0.02°。 

所述的方位角刻度盘4上安装两个提手9，便于校验台搬运。 

上述测斜仪校验台所有零部件均为无磁材料。 

三个微型摄像头以及探管22均通过数据线与计算机连接；所述的微型摄像头采用连续拍摄模式，每两次拍摄时间间隔相等为0.2秒，分别对各刻度盘及相应的差分尺进行拍摄，照片数据信息通过传输线路传输给计算机，所述的计算机中编制了图片解析软件，解析结果为校验台刻度盘显示的方位角、井斜角和工具面角角度数据，同时，探管22所测的角度数据也传输到计算机中，将拍照解析得到的角度数据和相同时刻探管所测的角度数据其中有用的数据一并进行保存和显示，并利用这两组角度数据进行对比，对测斜仪进行修正。 

使用本发明的三轴无磁测斜仪校验台进行校验时自动读数的方法，包括以下步骤： 

⑴、校验前，调整校验台整体水平并对方位角刻度盘4、井斜角刻度盘14和工具面角刻度盘16进行精密调整。 

⑵、安装好探管22和三个摄像头，根据微型摄像头的焦距调节其到差分尺及刻度盘的距离，连接好各信号传输线路。启动计算机中的图片解析识别软件，设置摄像头为连续拍照模式，每两次拍摄时间间隔相等为0.2秒。 

⑶、摄像头分别对各刻度盘及相应的差分尺进行拍摄，照片数据信息通过传输线路传输给计算机，图像解析软件自动对传输过来的照片信息进行解析，解析结果为校验台刻度盘上的方位角、井斜角和工具面角值；并将结果实时显示在电脑屏幕上。 

⑷、转动探管22，将探管处于一个新的姿态，当摄像头照片解析的角度数据和探管测量角度数据稳定后，点击保存按钮，保存拍照解析的角度数据和探管测量的角度数据； 

⑸、重复步骤⑷，转动探管22到设定的不同姿态，保存每种姿态下的校验台刻度值及探管所测值，并进行综合对比分析，根据分析结果，对探管测量精度进行修正。 

实施例2：本发明提供一种可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台，分别在三个差分尺盘背侧钻两个螺纹孔，再分别加工三个用于安装微型摄像头的铜条，铜条端面相应加工有螺纹孔，另一端加工有用于安装微型摄像头的凹槽。利用螺栓和螺母将铜条均固定在差分尺盘外层，利用强力胶和胶带将微型摄像头安装在铜条的凹槽里。所使用的微型摄像头为无线微型摄像头，设置连拍时间间隔为0.8秒，微型摄像头以无线传输的方式与计算机相连。参照实施例1的操作方法，对测斜仪进行校正工作。 

由实施例可见，本发明通过设置三个摄像头分别对各刻度盘及相应的差分尺进行拍摄，照片数据传输给计算机进行连续解析；由计算机自动读取校验台刻度盘显示的方位角、井斜角和工具面角角度数据，不仅操作简单，而且校验质量好、效率高。尤其是在进行大批量校验时，可以节省大量的人力，校验质量好、效率高的优势更为凸显。 

Claims (3)

1.一种可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台，包括校验台底座，底座的上盘上安装有方位角刻度盘、差分尺，方位角刻度盘上安装有两立柱，两立柱上端分别安装有井斜角刻度盘和井斜角角度传感器，两立柱之间安装有俯仰台体，俯仰台体上安装有工具面角刻度盘、差分尺和探管；其特征在于：在所述的方位角差分尺、井斜角差分尺和工具面角差分尺前面分别安装有微型摄像头，微型摄像头以及探管均通过数据线或无线传输的方式与计算机连接；所述的微型摄像头采用连续拍摄模式，每两次拍摄时间间隔相等为0.1～1秒，分别对各刻度盘及相应的差分尺进行拍摄，照片数据信息通过数据线或无线传输给计算机，所述的计算机中编制了图片解析软件，将解析出的方位角、井斜角、工具面角实时保存和显示；用解析出的数据与探管所测的数据进行分析对比，对探管进行修正。

2.根据权利要求1所述的可自动读数的三轴无磁测斜仪校验台，其特征在于：所述的微型方位角摄像头、井斜角摄像头和工具面角摄像头安装位置根据摄像头的焦距调节。

3.一种使用权利要求1所述的三轴无磁测斜仪校验台校验时自动读数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴、校验前，调整校验台整体水平并对方位角刻度盘、井斜角刻度盘和工具面角刻度盘进行精密调整；

⑵、安装好探管和摄像头，根据微型摄像头的焦距调节其到差分尺及刻度盘的位置，安装好无线传输设备或连接各信号传输线路；启动计算机中的图片解析识别软件，设置摄像头为连续拍照模式，每两次拍摄时间间隔相等为0.1～1秒；

⑶、摄像头分别对各刻度盘及相应的差分尺进行拍摄，照片数据信息通过无线或数据线传输给计算机，图像解析软件自动对传输过来的照片信息进行解析，解析结果为校验台刻度盘上的方位角、井斜角和工具面角值；并将结果实时显示在电脑屏幕上；

⑷、转动探管，将探管处于一个新的姿态，当摄像头照片解析的角度数据和探管测量角度数据稳定后，点击保存按钮，保存拍照解析的角度数据和探管测量的角度数据；

⑸、重复步骤⑷，转动探管到设定的不同姿态，保存每种姿态下的校验台刻度值及探管所测值，并进行综合对比分析，根据分析结果，对探管测量精度进行修正。

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