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基于光纤陀螺的方位测井仪设计

文档名称:基于光纤陀螺的方位测井仪设计
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上传者:wsh1996ly
添加时间:2019/05/05
内容摘要:
绿色质量观察
基于光纤陀螺的方位测井仪设计
Design of Inclinometer Using Fiber Optic Gyroscope
仇傲,陈洪海,李源,王亮(中海油服油田技术研究院,河北燕郊065201)
Qiu Ao, Chen Hong-hai, Li Yuan, Wang Liang(Institute of well tech of China Oilfield Service
Limited, Hebei Yanjiao 065201)
摘要:设计了一种可用于套管井和裸眼井井眼轨迹测量的光纤陀螺方位测井仪。该仪器采用以光纤陀螺作为方
位角传感器,以DSP和FPGA的架构完成数据采集处理。对仪器进行多次测试并和钻井曲线对比。测试结果表明
仪器满足工程要求。
关键词;井眼轨迹测量;光纤陀螺;数据采集系统
中图分类号:1TP274
文献标识码:A
文章编号:1003-0107(01107-0030-03
Abstract: A inclinometer using fiber optic gyroscope which can be used both in open hole and casing well track measurement is de
signed. Fiber optic gyroscope is used as azimuth sensor with data acquisition system based on DSP and FPAG in this inclinometer Several
tests are conducted and compared with drill curve. Test results show that the equipment is meet the practical demand
Key words: well track measurement: fiber optic gyroscope data acquisition system
CLC number: TP274
Document code: A
Article ID:1003-0107(2011)07-0030-03
1前言
这时可以通过增加线圈匝数即增加光纤总长度来提高测量的灵
目前,广泛使用的方位测井仪主要有利用磁通量计和动调陀
敏度。假设光纤线圈的匝数为N,两東光绕行一周再次汇合时的
螺作为传感器的两种。磁通量计由于容易受到外界磁场干扰,在
相移为:
套管井、油井中无法得到正确的方位信息。而动调陀螺则因为其
△p=4TAN
C
高速转动机构因而具有抗冲击差、寿命短、需要人工调校等缺点。
由于真空中光速c和圆周率T均为常数,光源发光的波长
相比传统方位测井仪,光纤陀螺方位测井仪采用光纤陀螺作为方
入以及光纤线圈半径R、匝数N等结构参数均为定值,因此陀螺
位角传感器,不受磁场影响,通过对姿态角的连续测量可以得到
仪的输出相移△甲与输入角速度ω成正比,亦即
平滑的井眼轨迹。并由于其全固态结构具有体积小、使用寿命长
△9=Ko
的显著优点,和水泥胶结以及声波探伤仪器组合使用在胶结评
价、油井复测、套损检测等工程作业方面有广阔的应用市场。
其中,K=4TAN.称为光纤陀螺标定系数
在设计仪器时,光纤陀螺的光纤线圈垂直置于水平面,此时
2光纤陀螺方位测井仪寻北原理
光纤陀螺的敏感轴平行于水平面。光纤陀螺绕其垂直轴逆时针旋
光纤陀螺利用萨格奈克干涉原理,通过测量光纤环正逆两个
转时,依次转过东、北、西、南四个方向,得到理想状态下光纤陀螺
方向传播两東光之间的相位差即相移来获得被測角速度。两束光
的敏感轴处于相应方位时地球自转角速度向量在光纤陀螺敏感
之间的相移△甲及光程差△L有如下关系
轴上的投影值,该投影值称为地球自转分量。理想状态下地球自
△甲p=2T△
转分量的大小可表示为:
o=w.cos c cos 0
年式中,A为光源的波长。
在式6中,0,=15.041°h为地球自转角速度,为当地纬
两束光绕行一周到达分光器的光程差为:
度,6为光纤陀螺敏感轴正向与北向的夹角。这样我们可以通过
△L=c△t=4mR2
2相移得到光纤陀螺敏感轴和北向的夹角。
将式1代人式の,由此可得两東光绕行一周再次汇合时的相3系统总体设计
移为
光纤陀螺方位测井仪设计为可和别的测井仪器组合形成满
△甲=4TA
入c
)贯测井系统。仪器组成分为三大部分:惯导测量单元、转位控制单
在式3)中,A=2mR2,表示光纤环的面积。
元中控及处理单元,如图1所示。
由于受到仪器尺寸的影响,光纤环半径面积有一定的限制,
万方数据
2011第07期30
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