一种随钻测量钻井方位角测量装置，它适用于油田油井的开发等。 在石油钻井中，由于所钻油井不能保证是垂直的而有一定的斜度。有时，为了采油和管理的方便，以及少占钻井用地和减少移动井架及钻井平台，在同一个地点钻丛式斜井。这些油井倾斜的方位角是油井的重要参数。测量钻井倾斜方位角的方法，可以采用陀螺定位和地球磁场使磁针定位的方法。陀螺定位是使用陀螺在旋转时的惯性定位来测量方位角的。由于陀螺系统要有比较复杂的机械结构，很高的结构精度，因而不适于在井下恶劣环境中使用。有的钻井方位角测量装置，采用磁针在地球磁场中定位的方法来测量钻井方位角。虽然它可以克服陀螺系统机构结构复杂、因有漂移而不能长时间工作的问题，但在要求有一定测量精度时，其磁针和角位置传感器的径向尺寸都很大，只能做成一个专门的测量钻具，这种钻具的成本昂贵，因而不能在一般钻井作业过程中与其它随钻测量装置一起工作。
本发明的目的是发明一种随钻测量钻井方位角测量装置，它使用地磁定位，有较小的结构尺寸。
本发明如附图1的示，它有地磁感应磁体1、磁体支承2、壳体3，其特征在于：在磁体1外有读数转子7，在磁体1上有标记反光体4，在读数转子7与磁体1上标记反光体4对应处有发光元件5和光敏元件6，在读数转子7下部接有减速器9以及数控电机8。
本发明地工作原理如下：
本发明整体安装于钻杆随钻测量系统钻杆中，随钻杆一起伸入井下。磁体1被磁化有径向磁场，并与反光体4的位置相一致。在井下，磁体1被地球磁场定位，在进行测量时，由随钻测量系统的控制计算机控制数控电机8以一定速率旋转，通过减速器9减速后带动读数转子7缓慢旋转。在读数转子7上有发光元件5和光敏元件6，当读数转子旋转到相对于磁体1上反光体4的角向位置时，发光元件5发出的光线经反光体4反射后被光敏元件6接收，在光敏元件6检测到光线输入后，随钻测量系统的控制计算机记录数控电机8的转数，从而得到磁体1绕磁体支承2轴线的相对于记数零点的角度α。由于本发明轴线的倾斜，反光体确定的方位在水平面的投影就是磁体1磁场反光体4所标记的方向（例如，在磁体1上反光体4固定在相对于它的磁场N极上，标记了S极，则反光体4位置在水平方向所指的是地球S极）。由于本发明装于随钻测量系统中，它与倾角测量装置装在相近位置上，它的转子7起始转动的位置与倾斜方向的夹角量固定的，设为φ。通过倾角测量装置测得钻井倾角γ，这样，通过计算便可算出钻井倾斜轴的方位角β。
tgβ＝tg（90°-（α+φ））×cosγ
β角是钻井轴线（也是本发明的轴线）相对于反光体4磁场标记方向的水平方位角。
在本发明中，磁体1和转子7的径向尺寸都不大。在本发明中，转子7旋转功率很小，因而所用数控电机8和减速器9的传动功率都很小，因此结构尺寸也不大。整体包容在一个非磁性壳体中。本发明使用地磁进行钻井倾斜轴的方位角测量，有较小的结构尺寸，适用于做随钻测量系统的方位角测量。
在本发明中，减速器9可以使用多级普通减速器，也可以使用谐波齿轮减速器，有较大的减速比。还可以使用如专利申请号为CN91103849的“一种大速比差动端面输出减速器”，有很高的减速比和很小的体积。在本发明中的数控电机，可以使用普通的步进电机，但为简化电机控制与驱动系统，也可以采用用稀土永磁材料做转子的交流同步电动机。如使用变频电源进行驱动，可以通过调整变频电源的频率来调整电动机的转速，例如专利号为CN89209067的专利。或使用以霍尔元件为无机械接触同步换向控制器的检测元件的随机同轴换向电动机，例如专利号为CN89215098的专利。和普通直流电机一样，可以通过输入电压控制电机工作工况，也可以用数控方法对其控制。采用稀土材料的永磁转子，可以比感应电机有更大的起动力矩，制造简单。本发明还可以把电机与减速器做成一个整体，例如专利申请号为CN91103850的“一种差动减速外输出数控伺服单元”的专利，有更小的组合结构尺寸。
在本发明中，发光元件5可以使用发光二极管，可以是可见光的，也可以是红外线的。在光敏元件6前可以加与发光元件5所发光波长相适应的滤光片，以加强防干扰性能。
在本发明中，磁体1可以使用稀土永磁材料制造，有更高的磁感应强度。可以制成空心的，以减轻重量。磁体1上的标记反光体4可以是嵌入的一种反光金属，也可以是在磁体1上特定部位镀一层反光材料，还可以是对磁体1上特定部位进行抛光。反光体4应比较窄，能得到比较高的测角精度。磁体1应进行静平衡处理，以保证磁体1不受重力的影响。在转子7上的发光元件5和光敏元件6的电接触可以使用电刷的形式。转子7应使用非磁性的绝缘体制造，如塑料、电木、陶瓷等。