动调式陀螺测斜仪控制电路设计

在油田的开发过程中,随着开窗侧钻、水平井的不断增多,对井的方位和走向方面的要求越来越高,以往的仪器由于地磁、井径、精度等方面的因素影响,无法满足需求。因此设计了一种新型动力调谐式测斜仪的控制电路,对其主要部位进行了详细说明,并通过三轴转台进行了验证。验证结果显示：该控制电路可以很好地满足测量井斜、方位、重力高边的要求,其性能是可靠的。

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2 2年第 2 0 1 6卷第 3期

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开发设计

动调式陀螺测斜仪控制电路设计郭帅栾一秀袁洪波徐喜甄宝生黄华祥 (. 1渤海钻探测井公司摘天津)( .中海油天津分公司生产部 2天津)

要：在油田的开发过程中，随着开窗侧钻、水平井的不断增多，对井的方位和走向方面的要求越来越高，以往的仪

器由于地磁、井径、精度等方面的因素影响，无法满足需求。因此设计了一种新型动力调谐式测斜仪的控制电路，对其主要部位进行了详细说明，并通过三轴转台进行了验证。验证结果显示：该控制电路可以很好地满足测量井斜、方位、重力高边的要求，其性能是可靠的。 关键词：动调式陀螺；测斜；电路设计

中图法分类号：P 3 . 61 8

文献标识码：B

文章编号：1 0— 142 1)30 0—3 0 49 3 (0 20—0 70

O引言 在油田开采的初期，由于测井技术落后，往往对钻井的方位和走向不能确定，造成许多储层未能得到开采，因此需要对老井进行开窗侧钻等作业[, 1]同时随着新油井的开采，尤其是在水平井的钻井过程中，如何为钻头走向提供正确的控制信息，提高油井的产出效费比，运用现代测井技术是一种必不

可少的手段。 陀螺测斜系统是九十年代初期才发展起来的一种不受地质和周围环境影响的测斜系统，其核心器件陀螺仪广泛应用于飞机、导弹上的定位定向系统_。它 2]通过测量地球自转角速率分量来确定空间某点方位， 不受地磁的影响，由此可应用于有磁性干扰的丛式井组、加密井和存在磁屏蔽的套管、油管、钻杆内进行井眼轨迹测量或定向钻井。图 1地球坐标系嬲 口器坐标系的关系仪

最初两坐标系的相应轴彼此重合。首先，XY系 Z绕轴负向转一方位角A,得 fxvZ系。其次XYZ _ t1 l J 1 11 1绕 y的负向转一倾斜角J到 22。最后x 2绕Z】,得 Z系 2z 2 y2 的负向转一工具面角珞到 Jz x z 33 y )系，如图 1,3(所示。仪器坐标系和地理坐标系之间的方向余弦

矩阵如下：

l陀螺测斜的基本原理 地球自转是陀螺测斜仪的物理基础，陀螺测斜仪利用动调式陀螺测量水平面内不同方向的地球自

转分量确定其真北方向¨,其核心部件就是惯性测 3]量组，它包括一个双轴动力调谐陀螺和两个石英加速度计，它们在设计上采用捷联式机械编排。动力调谐陀螺和石英加速度计都工作在力反馈状态，陀

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螺测量地球自转角速率分量，加速度计测量重力加速度分量。

只要测得沿仪器坐标轴上的地球角速度∞、 ∞和重力加速度、这四个参数和给定当地的纬度即可

选取如下两个坐标系：地球坐标系XY和仪器坐 Z标系xz y。两组坐标系的关系如图 1所示。

求得仪器的方位角、倾斜角和工具面角。

第一作者简介：郭帅，男，18 9 3年生，工程师。2 0 0 6年毕业于大庆石油学院电气工程及其自动化专业，现在渤海钻探测井公司生产井作业部工作。邮编：3 0 8 020

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