光纤陀螺测斜仪

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。

石

油

仪

器

2 2年第 2 0 1 6卷第 3期

PET RoLEUM NS I TRUM ENI S

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

1.1国内外光纤陀螺研究现状 1.1.1国外光纤陀螺的研究现状

Pircher和Hepner在1967年提出光纤陀螺，后由美国Utah大学Vali和orthill于1976年经过实验演示，从此光纤陀螺(Fiber optic gyroscope)以其态结构所具有的优势，引起科技界的瞩目。

截止到20世纪90年代，全世界研制光纤陀螺及其系统的单位已经有几十家，精度范围已经覆盖了从战术级到惯性级、精密级的各种应用。霍尼韦尔公司(Honeywell)是航空和军事领域光学陀螺产品的最主要研制单位，该公司从1991年开始批量生产光纤陀螺及其系统。其研制的AHZ-800型光纤陀螺(0.5/h)姿态航向基准系统1995年被Dornier 328-100和Dornier 328-110系列飞机认可，目前已交付了上万套光纤陀螺姿态/航向基准系统(AHRS)，作为标准配置广泛应用于许多商业的和定期的飞机(包括Embraer145支持客机、Dornier 328支线客机、波音777、Cessna Excel商业喷气飞机和史密斯公司Learjet 45商业喷气飞机)上。Honeywell公司在美国空军的支持下，还研制一种战术武器惯导系统用的光纤陀螺惯性测量单元(IM

可打捞式的YST-48R海蓝正脉冲无线随钻测斜仪

第一节 仪器概况和性能指标 一、 仪器概况

YST-48R是海蓝公司生产的可打捞式的正脉冲无线随钻测斜仪。 该仪器是将定向探管内传感器测得的井下参数按照一定的方式进行编码，产生脉冲信号，该脉冲信号控制脉冲发生器伺服阀阀头的运动，利用循环流动的泥浆使脉冲发生器主阀阀头产生同步的运动，这样就控制了主阀阀头与下面循环套内安装的限流环之间的泥浆流通面积。在主阀阀头提起状态下，钻柱内的泥浆可以较顺利地从限流环通过；在主阀阀头压下状态时，泥浆流通面积减小，从而在钻柱内产生了一个正的泥浆压力脉冲。定向探管产生的脉冲信号控制着主阀阀头提起或压下状态的时间，从而控制了脉冲的宽度和间隔。主阀阀头与限流环之间的泥浆流通面积决定着信号的强弱，我们可以通过选择主阀阀头的外径和限流环的内径尺寸来控制信号强弱，使之适用于不同井眼、不同排量、不同井深的工作环境。实际上，整个过程涉及到如何在井下获得参数以及如何将这些数据输送到地面，这两个功能分别由探管和泥浆脉冲发生器完成。 1. 定向探管

YST-48R可以选配两种定向探管，主要的区别在于传感器的不同，一种选

用了磁液悬浮加速度计，另一种选用了石英加速度

CX－系列测斜仪 使用说明书

一 概 述

CX—系列测斜仪（包含基坑测斜仪CX-3B、CX-3C、CX-3D，剖面沉降仪CX-4B、CX-4C、CX-4D）主要用于测量深基坑、边坡、地基、水平位移以及剖面沉降。通过钻孔方式，将测量槽管埋入地下，当基坑、边坑、地基产生形变时，测斜槽管随之变形，测斜探头上滑轮顺槽而下逐点测试，从而可精确测出水平位移量ΔX,Y。根据ΔX,Y的值大小，作出预报，指导施工。

该仪器通过国家计量权威机构鉴定，并通过大量工程检验。测试数据真实可靠，仪器操作简便，抗震性远超过进口产品，适合各种野外环境，是目前基坑、边坡、地基测斜的专用测试仪。 二 主要工作原理

该仪器采用最新进口倾角传感器作为敏感元件，它是一个力平衡式的伺服系统，当传感器探头相对于地球重心方向产生倾角?时，由于重力作用，传感器中敏感元件相对于铅锤方向摆动一个角度，通过高灵敏的微电子换能器将此角度转换成信号，经过分析处理，直接在液晶屏上显示被测点的水平位移量ΔX,Y值，并存入仪器中，通过串口送入计算机中处理，探头抗震性达到50000g，超过进口同类产品的20倍。

该仪器的敏感元件具有精度高，稳定性好，重复性高，漂移小，热稳定性高等优点。原来主要用于航天器上导

第六节 CX-06A测斜仪操作及软件处理

1概述

测斜仪是一种能有效且精确地测量土体内部水平位移或变形的工程监测仪器。应用其工作原理同样可以监测临时或永久性地下结构水平位移。测斜仪分为固定式和活动式两种。固定式是将测头固定埋设在结构物内部的固定点上；活动式即先埋设带导槽的测斜管，通过在管内沿导槽滑动的测头，测定斜度变化，计算不同部位水平位移。

活动式测斜仪按测头传感器不同，可细分为滑动电阻式、电阻应变片式、钢弦式及伺服加速度计式四种。滑动电阻式测斜仪的特点是测头坚固可靠，缺点是测量精度不高；电阻应变片式测斜仪的优点是产品价格便宜，缺点是量程有限，耐用时间不长；钢弦式的特点是受湿度、温度和外界环境的干预影响较小；伺服加速计式测斜仪具有精度高、量程大和可靠性好等优点。

在城市轨道交通工程建设中，测斜仪对工程建设的安全施工和长期稳定性监测都是十分必要的。主要应用在明挖、暗挖工程围护结构深层水平位移，周边土体深层水平位移等监测方面。为满足地铁施工设计及相关规范监测要求，一般均使用伺服加速度计式测斜仪，下面以CX-06A测斜仪为例，介绍其操作及软件处理过程。

1.1系统组成

CX-06A测斜仪系统由三大部分组成，即测头、测读仪、数据处理软件。 1.1

无线随钻测斜仪使用注意事项

1. 焊接螺套在焊接时应焊接牢固，保证其安全可靠的使用。

2. 使用本仪器，起钻前应将井底和泥浆罐内的固化颗粒物循环干净。 3. 仪器下井后，要求下钻速度平稳，不得时快时慢。 4. 本仪器放在无磁钻铤内，无磁钻铤下接定向循环接头。

5. 使用本仪器必须在定向接头下装回阀。并每20柱左右灌泥浆一次。 6. 仪器下井后应在200米内做浅层试验，800米时做中层试验。

7. 泵的阀体、阀座、凡尔、缸体、缸套、活塞和弹簧要完好，确保泵上水良好，泵的效率要求在95%以上。如发现某一部分有不正常现象，应及时检修泵，以免影响仪器正常工作。

8. 钻井泵的空气包压力要稳定，按要求补充其压力为钻井泵正常工作时压力的1/3左右，若使用双泵，两台泵的空气包的压力应一致。

9. 整个循环系统所使用的滤网要干净，泵出口滤网在使用仪器前要进行清洗，确保钻井液通过自如。

10. 在钻井过程中，泥浆过滤装置应放在方钻杆下的钻杆中，接单杆时应取出泥浆过滤装置，将泥浆过滤装置内杂物清洗后，再将泥浆过滤装置放在在新接单根内，然后接方钻杆。

11. 定向时，钻井速度要均匀平稳，复合钻进时，转盘不能挂高速档，以免损坏仪器。

12. 测斜时，转盘应静止，

概述：

北京深度科技是注册于中关村科技园区的高科技企业。公司致力于油田钻井电子测斜仪器的研发、生产、销售及服务工作，潜心打造精确、高效、便捷、耐用的测量仪器来服务于石油钻井的需要。

公司拥有一支由航天部老专家，中国地质大学博士组成的科研团队，多年从事军用惯性导航设备和油田钻井电子测量仪器的研发，将航天军工测量技术应用到石油钻井领域，并率先推出了汉显式直读电子测斜仪，MWD无线随钻测斜仪等项目，精心致力于打造具有国际水准的系列产品。

正文：

1. 简介：SDYD-48泥浆正脉冲无限随钻测斜仪，是一种可打捞式正脉冲测斜仪。由地面设备及连接电缆和井下仪器串组成。地面设备包括，压力传感器，专用数据处理仪，远程数据处理器，机算计，及连接电缆等组成。井下仪器主要由定向探管，伽马探管，脉冲发生器，锂电池。驱动机构，扶正器，抗压筒打捞头等组成。 2. 技术指标：

井斜 ±0.1° （石英）。 方位 ±1.0° （石英）。 工具面 ±1.0° （石英）。 伽马探管

探测范围 0—50API

测量精度 ±3API 0-150API ±10API 150-500API 最大数据储存

FloDRIFT电子式直井测斜仪使用说明书

一、前言

直井钻井作业过程中为防止井斜超标，多采用大钟摆钻具组合与吊打相结合，起钻前投单点测斜仪的作业模式，该模式存在严重的滞后性，不能实时监控井斜；MWD虽能实时监控井斜但价格昂贵；工程技术油田工具公司引进了一种电子式随钻直井测斜仪，该工具具备以下优势：

1、随钻测斜，实时读取井斜数据，测量精度达±0.1°； 2、测量范围广，最大测量值可达20°； 3、电池寿命长，平均使用时间3个月；

4、工具结构简单，井下仪器长1.5米，结构简单，工作可靠； 5、节约时间，接立柱时测斜，测斜不占用井口时间。

该工具能够实时监控井斜，及时调整钻井参数，提高作业效率，防止井斜超标，在现场应用后效果良好。 二、工具结构

FloDRIFT电子式随钻直井测斜仪包含井下仪器与地面设备两部分，实现井斜测量、数据传输、信号解码功能。

图1 井下仪器部分

井下仪器部分包含扶正翼、电池总成、液压机构与阀芯组成。扶

正翼保证井下仪器在钻铤内居中，避免仪器震动，保护仪器串；电池总成为测斜探管与液压机构供电；测斜探管内安装传感器测量井斜并对井斜编码，液压机构根据井斜脉冲编码控制阀芯运动；阀芯运动改变泥浆流道面积，产生高低压脉冲信号。

井下

CX3智能测斜仪

使用说明书

金坛市海岩工程仪器厂2009年6月

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第一部分 CX系列测斜仪

1.1 概述

CX系列测斜仪是专门用于岩土地基位移测量的仪器。适用于各种岩土地基横向位移的测量，如水利库坝、堤防、岩土边坡、城市建设地基基坑开挖、打桩、铁路、公路交通边坡、煤田、矿井、电力建设以及各种地下结构工程的内部水平位移的测量。测斜对于工程建设的安全施工和长期稳定性检测都是十分必要的。对于城市建设，由于深层土体位移可以反映支护结构位移和应力变化，周围建筑设施的安全状况，即能够综合反映基坑形状而日益受到重视，许多地方已经制订或正在制订有关规范，明确规定：在较大深基坑施工中必须进行深层基坑水平位移的监测。

以下章节将对CX系列测斜仪系统的组成、工作原理、性能指标、数据处理、使用方法、常见故障、调整方法以及维护保养、保修等事项做较详细的介绍。

1.2 CX系列测斜仪各组成部分的功能 1.2.1测头（探头）

测头是测斜仪的核心，是测量的敏感部，是测试数据的来源之处。测斜仪测试的准确度取决于测头可能的测试准确度。测斜测头中，核心部分是加速度传感器。加速度传感器也可以称为角度传感器。目前应用于测

CX3智能测斜仪

使用说明书

金坛市海岩工程仪器厂2009年6月

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第一部分 CX系列测斜仪

1.1 概述

CX系列测斜仪是专门用于岩土地基位移测量的仪器。适用于各种岩土地基横向位移的测量，如水利库坝、堤防、岩土边坡、城市建设地基基坑开挖、打桩、铁路、公路交通边坡、煤田、矿井、电力建设以及各种地下结构工程的内部水平位移的测量。测斜对于工程建设的安全施工和长期稳定性检测都是十分必要的。对于城市建设，由于深层土体位移可以反映支护结构位移和应力变化，周围建筑设施的安全状况，即能够综合反映基坑形状而日益受到重视，许多地方已经制订或正在制订有关规范，明确规定：在较大深基坑施工中必须进行深层基坑水平位移的监测。

以下章节将对CX系列测斜仪系统的组成、工作原理、性能指标、数据处理、使用方法、常见故障、调整方法以及维护保养、保修等事项做较详细的介绍。

1.2 CX系列测斜仪各组成部分的功能 1.2.1测头（探头）

测头是测斜仪的核心，是测量的敏感部，是测试数据的来源之处。测斜仪测试的准确度取决于测头可能的测试准确度。测斜测头中，核心部分是加速度传感器。加速度传感器也可以称为角度传感器。目前应用于测