角；如圖2所示，為印模器與測 向裝置固定到一起進行井下測量后取出到井上的示意圖，其中，1為印模器；2為測向裝置， 具體為地磁測量模塊；3為印模器記錄的裂縫；4為地磁測量模炔基準；5為裂縫方向；6為 磁北；計算壓裂裂縫的方向角時，需要實際測量裂縫方向與測向裝置基準的夾角，然后依據(jù) 簡單的幾何關(guān)系即可計算出壓裂裂縫的方向角。參考圖2,a為測向裝置記錄的地磁方向 角，b為實際量取的壓裂裂縫與測向裝置基準的夾角，此時壓裂裂縫的方向角即為a+b。 [0081] 當進行水平孔地應(yīng)力測量時，從存儲器中讀取傾角測量模塊記錄的各時刻的滾轉(zhuǎn) 角和俯仰角，從而推算出水壓致裂法產(chǎn)生的壓裂裂縫的方向與地平面產(chǎn)生的夾角；
[0082] 當進行斜孔地應(yīng)力測量時，從存儲器中讀取地磁測量模塊記錄的各時刻的地磁方 位角，以及，讀取傾角測量模塊記錄的各時刻的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角，從而推算出水壓致裂法產(chǎn) 生的壓裂裂縫方向與地磁場方向產(chǎn)生的夾角，以及壓裂裂縫方向與地平面產(chǎn)生的夾角，還 推算出斜孔的軸線與地平面的夾角。
[0083] 對于在磁場干擾源的環(huán)境下進行垂直孔、水平孔或斜孔地應(yīng)力測量時，旋轉(zhuǎn)角測 量模塊的輸出值代替地磁測量模塊完成測試工作。
[0084] 另外，還包括結(jié)果復(fù)核步驟，從而提高各測量模塊的測量結(jié)果的可靠性，具體為：
[0085] 在進行垂直孔地應(yīng)力測量時，在啟動第一測量通道的同時，還啟動第三測量通道， 通過旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄測向裝置的實時姿態(tài)信息，通過旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄的信息對地 磁測量模塊記錄的信息進行復(fù)核；
[0086] 在進行水平孔地應(yīng)力測量時，在啟動第二測量通道的同時，還啟動第三測量通道， 通過旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄測向裝置的實時姿態(tài)信息，通過旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄的信息對傾 角測量模塊記錄的信息進行復(fù)核；
[0087] 在進行斜孔地應(yīng)力測量時，在啟動第一測量通道和第二測量通道的同時，還啟動 第三測量通道，通過旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄測向裝置的實時姿態(tài)信息，通過旋轉(zhuǎn)角測量模塊 記錄的信息對地磁測量模塊記錄的信息以及傾角測量模塊記錄的信息進行復(fù)核。
[0088] 其中，旋轉(zhuǎn)角測量模塊對地磁測量模塊和/或傾角測量模塊的測量結(jié)果進行復(fù) 核，所采用的復(fù)核方法具體為：
[0089] 設(shè)在即將把測向裝置和印模器送入井下壓裂段部位之前，在井口控制測向裝置的 處理器清除由旋轉(zhuǎn)角測量模塊測量得到的姿態(tài)信息，然后記錄下測向裝置當前的地磁方位 角A。、滾轉(zhuǎn)角R。和俯仰角P。，當前時刻記為T。，并被處理器存儲到存儲器中；
[0090] 在將測向裝置和印模器放入井下壓裂段部位時，依據(jù)常規(guī)操作完成井下壓裂裂 縫定向工作，同時，旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄各時刻的實時旋轉(zhuǎn)方位角速度vA(t)，滾轉(zhuǎn)角速度 vR(t)和俯仰角速度VP(t)，并被處理器存儲到存儲器中；
[0091] 旋轉(zhuǎn)角測量模塊對地磁測量模塊的測量結(jié)果進行復(fù)核，具體指：
[0092] 設(shè)印模時刻為，該時刻地磁測量模塊記錄的方位角為A2，傾角測量模塊記錄的 滾轉(zhuǎn)角為私，俯仰角為P2;
[0093] 由旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄的測向裝置轉(zhuǎn)過的方位角角度為
最終 的測向裝置方位角數(shù)值為A1=仏'+~）％ 360°，如果則認為測量結(jié)果可信， 反之需要重新測量；本發(fā)明中，對于公式Ai = (A' +A。）％ 360°，其代表的含義為：A' +A。的 和除以360后得到的余數(shù)；在后面的各公式中，符號％的含義均為進行取余數(shù)計算。
[0094] 旋轉(zhuǎn)角測量模塊對傾角測量模塊的測量結(jié)果進行復(fù)核，具體指：
[0095] 由旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄的測向裝置轉(zhuǎn)過的滾轉(zhuǎn)角角度為
最終 的測向裝置滾轉(zhuǎn)角數(shù)值為札=(R' +1〇 % 360°，如果，則認為傾角測量模塊 測量到的滾轉(zhuǎn)角結(jié)果可信，反之需要重新測量；
[0096] 由旋轉(zhuǎn)角測量模塊記錄的測向裝置轉(zhuǎn)過的俯仰角角度彡
最終 的測向裝置俯仰角數(shù)值為Pi= (P'+PD)% 360°，如果則認為傾角測量模塊測 量到的俯仰角結(jié)果可信，反之需要重新測量。
[0097] 另外，本發(fā)明提供的測向電路板采用低功耗模式運行，具體為：
[0098] 配置測向裝置的初始參數(shù)，包括延時時間、采樣間隔、采樣長度；根據(jù)設(shè)置的延遲 時間配置時鐘模塊，然后處理器保存各寄存器狀態(tài)，進入休眠模式；
[0099] 隨后時鐘模塊進入工作模式，當延遲時間到達后，時鐘模塊輸出電信號喚醒處理 器，處理器啟動后控制相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集各個測量模塊的輸出值，
[0100] 并將各個測量模塊的測量值保存到存儲器中；然后處理器根據(jù)采樣間隔再次配置 時鐘模塊，CPU保存各寄存器狀態(tài)，進入休眠模式；隨后時鐘模塊進入工作模式，其將在采 樣間隔到達后輸出電信號喚醒處理器，使處理器進入工作狀態(tài)…如此往復(fù)循環(huán)，一直到循 環(huán)次數(shù)達到設(shè)置的采樣長度后，處理器進入休眠模式，不再繼續(xù)執(zhí)行采集數(shù)據(jù)和配置時鐘 模塊的任務(wù)，結(jié)束數(shù)據(jù)測量操作。由于井下測量時間通常較長，通過采用上述的低功耗運行 模塊，既節(jié)省了能源，又延長了測向裝置的工作時間，更能夠適應(yīng)井下作業(yè)需求。
[0101] 在地應(yīng)力測量過程中，尤其是采用水壓致裂法測量深孔地應(yīng)力時，已有的測量過 程較繁瑣，測向裝置需要依靠纜車或者接續(xù)的鉆桿進入深孔，不計測量時間，有時僅僅放入 和取出設(shè)備的時間就需要幾十個小時；由此可見，如果一次測量失敗，將會導(dǎo)致巨大的時間 和金錢損失。而本發(fā)明中，將地磁測量模塊、傾角測量模塊和旋轉(zhuǎn)角測量模塊集成到一個統(tǒng) 一的測向裝置中，使得測向裝置可以適用于多種工況，提高了地應(yīng)力測量工作中裂隙定向 的工作效率和測量結(jié)果的準確性，解決了地應(yīng)力測量中裂隙定向程序繁瑣，設(shè)備落后的問 題，具體具有以下優(yōu)點：
[0102] (1)可以同時在垂直孔，水平孔和斜孔中進行地應(yīng)力測量的定向工作，尤其適用于 采用水壓致裂法進行地應(yīng)力測量的工作中，具有應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點；
[0103] (2)測向裝置具有體積小巧，便于野外攜帶的優(yōu)點；
[0104] (3)測向裝置內(nèi)置三種可獨立工作的測向裝置，分別為地磁測量模塊、傾角測量模 塊和旋轉(zhuǎn)角測量模塊，并且，各測量模塊的測量結(jié)果可以互相復(fù)核，提高了測向的精度和裝 置的可靠性；
[0105] (4)由于引入了旋轉(zhuǎn)角測量模塊，使得測向裝置可以在有鐵礦或者其它磁場干擾 源的環(huán)境下可靠工作，提高了測向裝置的環(huán)境適應(yīng)性；
[0106] (5)測向裝置的測向電路板為低功耗模式，可以有效降低測向裝置的功耗，延長電 池工作時間，滿足井下長時間工作的需求。
[0107] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種用于地應(yīng)力測量的測向裝置，其特征在于，該測向裝置為H通道獨立測量測向 裝置，包括第一測量通道、第二測量通道、第H測量通道、處理器、存儲器、時鐘模塊和電源 模塊；所述處理器分別與所述第一測量通道、所述第二測量通道、所述第H測量通道、所述 存儲器、所述時鐘模塊和所述電源模塊電連接； 其中，所述第一測量通道包括串聯(lián)的地磁測量模塊、第一信號調(diào)理電路和第一模數(shù)轉(zhuǎn) 換器； 所述第二測量通道包括串聯(lián)的傾角測量模塊、第二信號調(diào)理電路和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 所述第H測量通道包括串聯(lián)的旋轉(zhuǎn)角測量模塊、第H信號調(diào)理電路和第H模數(shù)轉(zhuǎn)換 器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地應(yīng)力測量的測向裝置，其特征在于，所述地磁測量模 塊包括互相垂直的X向地磁傳感器、Y向地磁傳感器和Z向地磁傳感器； 所述傾角測量模塊包括