本申请涉及钻探工程设备，尤其是涉及一种自驱动式非开挖工具面角测量装置及带有测量装置的短节。
背景技术：
1、在定向钻井作业的核心环节中，精确引导钻具的钻进方向至关重要。任何偏离预定路径的钻进操作，不仅可能使勘探目标落空，还可能引导钻头误入危险区域，造成不可估量的经济损失与安全风险。特别是在面对复杂多变的地质环境时，对钻具位置与方向的实时监控变得尤为迫切。
技术实现思路
1、为了监测非开挖时的钻机工具面角，本申请提供一种自驱动式非开挖工具面角测量装置及带有测量装置的短节。
2、在本申请的第一方面，提供了一种自驱动式非开挖工具面角测量装置，该装置包括角度监测模块和数据处理模块；
3、所述角度监测模块包括环形摩擦管和多个金属薄片，多个所述金属薄片等距设置于所述环形摩擦管的外侧壁上，所述环形摩擦管的轴心线与钻具的钻进方向重合，所述环形摩擦管内容纳有液态水并预留有气泡；
4、所述数据处理模块包括电路板和多根导线，一根所述导线对应导通一个所述金属薄片和所述电路板。
5、通过采用上述技术方案，环形摩擦管的轴心线与钻具的钻进方向重合，则等距分布在环形摩擦管外侧壁上的多个金属薄片就构成了钻具的角度标尺。在钻具的角度发生变化时，环形摩擦管也同步移动并带动多个金属薄片转动，但气泡在重力作用下，一直处于环形摩擦管的最高处，所以气泡移动到对应的金属薄片所在的位置，所在位置就是钻头的工具面角的指向。而为了监测气泡所在的位置，在环形摩擦管内灌装有液态水，液态水和环形摩擦管在移动的过程中摩擦起电，使得环形摩擦管和金属薄片均带上负电荷，而液态水带正电荷。因气泡能够排开其所在位置的液态水，而且摩擦起电的特点是高电压低电流，所以当气泡排开金属薄片所对应位置的液态水时，金属薄片上的电荷平衡被破坏，金属薄片上产生电流且电流通过导线传输到电路板上，使得电路板能够监测到金属薄片上的电压。在气泡与金属薄片相对移动的过程中，气泡排开与金属薄片对应位置的液态水体积越大，则金属薄片上的电压值越大，但金属薄片有体积限制，使得其上所产生的电压幅值也是有极限的，这就可以便于电路板通过电压由逐渐上升、达到峰值、逐渐下降等阶段来确定气泡所在位置，即通过监测气泡所在位置来达到实时监测非开挖时的钻机工具面角的目的。
6、在一种可能的实现方式中：所述气泡映射至所述环形摩擦管的外侧壁上的面积，大于单个所述金属薄片与所述环形摩擦管接触的面积。
7、通过采用上述技术方案，设置气泡映射至环形摩擦管的外侧壁上的面积，大于单个金属薄片与环形摩擦管接触的面积，是为了使气泡能够完全排开单个金属薄片所对应的液态水，从而使该金属薄片完全带上正电荷，此时金属薄片上的电压幅值达到最大，以该最大电压幅值区分气泡位于金属薄片的左侧位置和右侧位置，从而提高测量所得的工具面角的准确度。
8、在一种可能的实现方式中：所述环形摩擦管采用ldpe材料制作而成。
9、在一种可能的实现方式中：还包括壳体，所述壳体包括壳身和端盖，所述端盖与所述壳身的开口端连接，所述壳身内设置有腔室，所述角度监测模块和所述数据处理模块均设置在所述腔室内。
10、通过采用上述技术方案，壳身和端盖配套使用，得到的密封的腔室用于安装角度监测模块和数据处理模块，则能够减少角度监测模块和数据处理模块受外界环境干扰，保障测量所得的工具面角的准确度。
11、在一种可能的实现方式中：所述端盖与所述壳身的开口端连接处设置有o型密封圈。
12、通过采用上述技术方案，o型密封圈能够进一步增强腔室的密封性，保障角度监测模块和数据处理模块的安全。
13、在一种可能的实现方式中：所述壳体还包括支撑架，所述支撑架包括环形板和支腿；
14、所述环形板设置在所述腔室内，所述环形板朝向所述壳身的开口端的一侧与所述支腿连接，所述电路板安装于所述环形板上；
15、所述支腿远离所述环形板的一端悬挂在所述开口端处，所述端盖抵接位于所述开口端处的支腿。
16、通过采用上述技术方案，由支撑架物理隔离电路板和环形摩擦管，避免二者之间互相干扰，以为得到准确的工具面角提供技术保障。
17、在一种可能的实现方式中：所述环形板上还设置有电池槽，所述电池槽内安装有电池，所述电池用于为所述电路板供电。
18、通过采用上述技术方案，由电池为电路板供电，实现了测量装置的自供电功能，使得本申请的测量装置更加适合实际的工况，环境适应能力更强。
19、在一种可能的实现方式中：还包括绝缘支架，所述环形摩擦管通过所述绝缘支架与所述壳身的腔室底部连接。
20、通过采用上述技术方案，由绝缘支架物理隔离环形摩擦管和壳身，保障环形摩擦管及其上的金属薄片共同测量得到的工具面角的准确度。
21、在本申请的第二方面，提供了一种带有自驱动式非开挖工具面角测量装置的短节，该短节包括：短节本体和上述任意一项所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置；
22、沿所述短节本体的轴心线开设有主通道，所述自驱动式非开挖工具面角测量装置设置于所述短节本体的主通道内。
23、通过采用上述技术方案，短节通常靠近钻具的钻头设置，将测量装置设置在短节上，则能够由测量装置实时测量钻具的角度。
24、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
25、首先，设置环形摩擦管的轴心线与钻具的钻进方向重合，则等距分布在环形摩擦管外侧壁上的多个金属薄片就构成了钻具的角度标尺。在钻具的角度发生变化时，环形摩擦管也同步移动并带动多个金属薄片转动，但气泡在重力作用下，一直处于环形摩擦管的最高处，所以气泡移动到对应的金属薄片所在的位置，所在位置就是钻头的工具面角的指向。然后，实时监测气泡所在的位置，因液态水和环形摩擦管在移动的过程中摩擦起电，环形摩擦管和金属薄片均带上负电荷，而液态水带正电荷，而气泡能够排开其所在位置的液态水，而且摩擦起电的特点是高电压低电流，所以当气泡排开金属薄片所对应位置的液态水时，金属薄片上的电荷平衡被破坏，金属薄片上产生电流且电流通过导线传输到电路板上，使得电路板能够监测到金属薄片上的电压。最后，因在气泡与金属薄片相对移动的过程中，气泡排开与金属薄片对应位置的液态水体积越大，则金属薄片上的电压值越大，但金属薄片有体积限制，使得其上所产生的电压幅值也是有极限的，这就可以便于电路板通过电压由逐渐上升、达到峰值、逐渐下降等阶段来确定气泡所在位置，即通过监测气泡所在位置来达到实时监测非开挖时的钻机工具面角的目的。
1.一种自驱动式非开挖工具面角测量装置，其特征在于：包括角度监测模块(220)和数据处理模块(230)；
2.根据权利要求1所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置，其特征在于：所述气泡映射至所述环形摩擦管(221)的外侧壁上的面积，大于单个所述金属薄片(222)与所述环形摩擦管(221)接触的面积。
3.根据权利要求1所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置，其特征在于：所述环形摩擦管(221)采用ldpe材料制作而成。
4.根据权利要求1所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置，其特征在于：还包括壳体(210)，所述壳体(210)包括壳身(211)和端盖(213)，所述端盖(213)与所述壳身(211)的开口端连接，所述壳身(211)内设置有腔室，所述角度监测模块(220)和所述数据处理模块(230)均设置在所述腔室内。
5.根据权利要求4所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置，其特征在于，所述端盖(213)与所述壳身(211)的开口端连接处设置有o型密封圈。
6.根据权利要求4所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置，其特征在于：所述壳体(210)还包括支撑架(212)，所述支撑架(212)包括环形板(2121)和支腿(2122)；
7.根据权利要求6所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置，其特征在于：所述环形板(2121)上还设置有电池槽，所述电池槽内安装有电池(233)，所述电池(233)用于为所述电路板(231)供电。
8.根据权利要求4所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置，其特征在于：还包括绝缘支架，所述环形摩擦管(221)通过所述绝缘支架与所述壳身(211)的腔室底部连接。
9.一种带有自驱动式非开挖工具面角测量装置的短节，其特征在于，包括：短节本体(100)和如权利要求1-8中任意一项所述的自驱动式非开挖工具面角测量装置(200)；
