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光纤陀螺数控连续测斜仪 说 明 书 研制单位：北航光电技术研究所 北京菲斯罗克仪器科技有限公司 北京菲斯罗克仪器科技有限公司 光纤陀螺数控连续测斜仪 1 仪器简介 光纤陀螺数控连续测斜仪是基于光纤陀螺 （FOG）捷联惯性测量技 术和光纤通讯技术的新一代测斜仪器，该仪器采用光纤陀螺和加速度 计做敏感元件，由计算机控制将传感器测量值通过测井电缆缆传输至 地面，进行绘图、显示等操作。主要有以下特点：  选用光纤陀螺和抗振加速度计，使仪器具有优良的抗振性能；  使用捷联惯性测量技术，仪器可进行连续高精度测量；  利用计算机控制和数字技术，方便实现仪器各种工作模式切 换，仪器操作简单；  综合利用多种传感器和工作模式，仪器使用范围广泛且可靠性 高；  可同国内通用数控测井仪器配接，可以和多功能自然咖玛等测 井仪器并测，可进行组合测井。  具有自寻北功能，无需校北。 光纤陀螺数控连续测斜仪主要由光纤陀螺和加速度计等传感器组 件、测量数据预处理单元、井下通讯模块组成的下井仪器、测井电缆、 测斜仪地面控制系统以及地面接口设备等部分组成，如下图示： 1 北京菲斯罗克仪器科技有限公司 光纤陀螺数控连续测斜仪 2 国内外研制现状 光纤陀螺是一种新型角速度传感器，基于闭合光路中的 Sagnac 效应。它具有无转动部件的全固态结构、动态范围大、响应速度快， 功耗低、抗冲击振动、体积小、无启动过程、寿命长等突出优点,十 分适用于油井测斜仪的角度传感器。 在石油工业领域,光纤陀螺技术主要用于两个方面:用于完井后 的井眼轨迹测量；用于对随钻系统的井底方位进行实时监测。美国麦 道 （MCDonnelDonglas）公司于1978年研制出第一个实用化光纤陀 螺，继 1984年已把光纤陀螺成功应用于油井钻探定位，能精确测定 油井的钻探方向。日本日立电线公司 （HitachiCableLtd）也研制 出用于钻井测量用光纤陀螺HOFG-3000。本世纪初，加拿大卡尔加里 (Calgary)大学在本世纪初也开展了此方面的研究，主要针对用于随 钻测量 （MWD）光纤陀螺惯性测量系统。 2 北京菲斯罗克仪器科技有限公司 光纤陀螺数控连续测斜仪 光纤陀螺技术是国外对我国实行技术封锁的高新技术技术之 一，国内的研制主要针对军用领域，光纤陀螺测斜技术的研究则刚刚 起步。 北京航空航天大学是国内最早研制光纤陀螺的单位，已有各种 精度的光纤陀螺产品应用于不同领域。凭借近 30年光纤陀螺的研制 经验和技术优势，并结合石油测井行业对高精度测斜仪器的迫切需 求，提出研制新型的光纤陀螺数控连续测斜仪。 3 基本工作原理 3．1 基本工作原理 光纤陀螺数控连续测斜仪基本原理：利用井下探管中正交安置 的光纤陀螺和加速度计传感器组件，敏感仪器相对惯性空间的角运动 和线运动参数，经编码调制后由测井光缆实时传输至地面工作站，通 过航迹推算实时解算出被测井眼的井斜角、井斜方位角、工具面角等 信息，绘制出井眼轨迹曲线。具体工作过程见测斜仪工作流程描 述.swf 3．2 关键技术  光纤陀螺小型化技术；  光纤陀螺捷联惯性测量 （SINS）系统误差模型及补偿技术；  SINS与光缆缆长、磁敏感器等多传感器组合测试技术；  多传感器数据融合及滤波技术；  惯性测量系统初始对准及精确标定技术；  测井用特种光缆及其数据传输技术； 3 北京菲斯罗克仪器科技有限公司 光纤陀螺数控连续测斜仪 3．3 应用领域及仪器工作模式 适应于不同测试精度需求和工作环