一种全姿态差分优化定位方法、系统及设备

1.一种全姿态差分优化探管，其特征在于，包括：耐压筒、骨架、传感器模块和电路板模块，其中，所述传感器模块和所述电路板模块电连接并设置于骨架上，所述传感器模块、电路板模块和骨架布置于所述耐压筒中；所述传感器模块，包括至少一个轴向三轴磁通门传感器、至少三个径向三轴磁通门传感器和至少一个三轴加速度传感器；所述径向三轴磁通门传感器设置于所述耐压筒同一横截面上，且所述轴向三轴磁通门传感器，与其中一个径向三轴磁通门传感器设置于所述耐压筒同一纵截面上；所述轴向三轴磁通门传感器和径向三轴磁通门传感器，用于探测目标井产生的磁场信号，采集所述磁场信号的相关数据；所述三轴加速度传感器，用于探测所述全姿态差分优化探管自身的重力加速度分量；所述电路板模块，用于为所述传感器模块供电，并传输传感器模块采集的相关数据。 2.如权利要求1所述的全姿态差分优化探管，其特征在于，所述至少三个径向三轴磁通门传感器，均匀布置于所述横截面上，且与所述横截面的中心距离相等；所述三轴磁通门传感器的Z轴与耐压筒的中心轴平行，所述三轴磁通门传感器的X轴和Y轴相互平行且同向，与耐压筒的中心轴相交。 3.如权利要求2所述的全姿态差分优化探管，其特征在于，还包括：引鞋；所述耐压筒的第一端与所述引鞋连接。 4.如权利要求3所述的全姿态差分优化探管，其特征在于，所述三轴加速度传感器设置于所述骨架上且位于靠近所述引鞋的一侧，所述三轴加速度传感器的X轴、Y轴和Z轴分别与所述三轴磁通门传感器的X轴、Y轴和Z轴平行且同向。 5.如权利要求3所述的全姿态差分优化探管，其特征在于，还包括：加重筒和接口端堵头；所述加重筒的一端与接口端堵头连接，另一端与所述耐压筒的第二端连接，所述耐压筒中连接所述电路板模块的线缆穿出所述加重筒及所述接口端堵头，用于与地面的数据采集系统连接；所述轴向三轴磁通门传感器，布置在所述骨架上且靠近所述加重筒的一侧。 6.如权利要求1-5任一项所述的全姿态差分优化探管，其特征在于，还包括：温度传感器，设置于所述骨架上，用于采集所述全姿态差分优化探管的环境温度数据；所述电路板模块，还用于传输所述温度传感器采集的温度数据。 7.一种井下用工具串，其特征在于，用于目标井的救援井中，所述井下用工具串包括：通过线缆连接的线性电极和如权利要求1-6任一项所述的全姿态差分优化探管；所述线性电极用于向救援井的周围地层注入交变电流，以激发所述目标井产生对应的交变磁场。 8.如权利要求7所述的井下用工具串，其特征在于，还包括：鱼雷头和连接头，全姿态差分优化探管通过绝缘带与线性电极连接，并与所述连接头、所述鱼雷头和电缆连接。 9.一种井下无源磁导向的差分定位系统，其特征在于，包括：工控机、计算设备和如权利要求7或8所述的井下用工具串；其中：所述工控机分别与如权利要求7或8所述的井下用工具串和所述计算设备连接；所述工控机用于为所述井下用工具串提供电源和所述井下用工具串中线性电极的控制信号；所述计算设备，用于根据所述井下用工具串中的全姿态差分优化探管探测并传输的目标井产生的磁场信号的相关数据和所述全姿态差分优化探管自身重力姿态数据，确定救援井和目标井之间的相对位置。 10.一种使用如权利要求9所述的差分定位系统进行井下无源磁导向的差分定位方法，其特征在于，包括：通过工控机控制井下用工具串的线性电极向救援井的周围地层注入交变电流；通过所述井下用工具串的全姿态差分优化探管，采集目标井汇聚所述交变电流所产生的交变磁场信号的相关数据和所述全姿态差分优化探管自身重力姿态数据；通过计算设备，根据所述交变磁场信号的相关数据和所述重力姿态数据，确定出所述目标井和所述救援井之间的相对位置；所述目标井和所述救援井之间的相对位置，包括：所述目标井和所述救援井之间的水平距离；所述水平距离，通过下述方程组计算得到：其中，H ix 、H iy 、H iz 分别为全姿态差分优化探管中第i个三轴磁通门传感器在X、Y、Z轴向上的磁场信号幅值；H i 为第i个磁通门传感器的磁场信号合幅值；G x 、G y 、G z 分别为全姿态差分优化探管中三轴加速度传感器在X、Y、Z轴向加速度分量；H m 、H n 为磁场信号合幅值的最大值和最小值；r为救援井与目标井的水平距离；d mn 为磁场信号合幅值最大的磁通门传感器与最小的磁通门传感器间距在水平方向投影间距的二分之一，也即最佳差分优化距离；θ为矢量 与磁场信号合幅值最大的三轴磁通门传感器和最小的三轴磁通门传感器连线之间的夹角。 11.一种确定目标井和救援井之间的相对位置的方法，其特征在于，包括：获取全姿态差分优化探管中轴向三轴磁通门传感器和径向三轴磁通门传感器采集的目标井产生的磁场信号的相关数据，以及全姿态差分优化探管中三轴加速度传感器采集的自身的重力加速度分量的数据；通过下述方程组计算目标井和救援井之间的水平距离：其中，H ix 、H iy 、H iz 分别为全姿态差分优化探管中第i个三轴磁通门传感器在X、Y、Z轴向上的磁场信号幅值；H i 为第i个磁通门传感器的磁场信号合幅值；G x 、G y 、G z 分别为全姿态差分优化探管中三轴加速度传感器在X、Y、Z轴向加速度分量；H m 、H n 为磁场信号合幅值的最大值和最小值；r为救援井与目标井的水平距离；d mn 为磁场信号合幅值最大的磁通门传感器与最小的磁通门传感器间距在水平方向投影间距的二分之一，也即最佳差分优化距离；θ为矢量 与磁场信号合幅值最大的三轴磁通门传感器和最小的三轴磁通门传感器连线之间的夹角。 12.一种确定目标井和救援井之间的相对位置的装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取全姿态差分优化探管中轴向三轴磁通门传感器和径向三轴磁通门传感器采集的目标井产生的磁场信号的相关数据，以及全姿态差分优化探管中三轴加速度传感器采集的自身的重力加速度分量的数据；计算模块，用于通过下述方程组计算目标井和救援井之间的水平距离：其中，H ix 、H iy 、H iz 分别为全姿态差分优化探管中第i个三轴磁通门传感器在X、Y、Z轴向上的磁场信号幅值；H i 为第i个磁通门传感器的磁场信号合幅值；G x 、G y 、G z 分别为全姿态差分优化探管中三轴加速度传感器在X、Y、Z轴向加速度分量；H m 、H n 为磁场信号合幅值的最大值和最小值；r为救援井与目标井的水平距离；d mn 为磁场信号合幅值最大的磁通门传感器与最小的磁通门传感器间距在水平方向投影间距的二分之一，也即最佳差分优化距离；θ为矢量 与磁场信号合幅值最大的三轴磁通门传感器和最小的三轴磁通门传感器连线之间的夹角。 13.一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求11所述的确定目标井和救援井之间的相对位置的方法。 14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行如权利要求11所述的确定目标井和救援井之间的相对位置的方法的计算机程序。 15.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求11所述的确定目标井和救援井之间的相对位置的方法。