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光纤陀螺测斜仪保障钻孔精确测量 发布时间:2020-03-25   浏览量:1196次

现代光纤陀螺仪是根据sagnac理论发展起来的。sagnac理论的要点是:当光束在一个环形的通道中前进时,如果环形通道本身具有一个转动速度,那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。


也就是说当光学环路转动时,在不同的前进方向上,光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化,如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度,这样就可以制造出干涉式光纤陀螺仪。

 

光纤陀螺仪的基本光学器件有光源、耦合器、起偏器,光纤线圈、检测器等。光纤陀螺组件多为半导体器件,相互之间靠接插连接,并直接焊接在印刷电路板上。光纤陀螺使用在石油仪器上克服了机械式陀螺的几乎所有缺点,诸如抗振性差、受磁场变化、漂移力矩因素多、工作受环境温度影响大等。光纤陀螺是十分适用于陀螺测斜仪的方位传感器。

      

光纤陀螺的重要缺点是组成器件造价昂贵,抗高温能力较差。且为了保证精度,采用越来越多的光纤匝数,因而导致体积相对较大。可以通过外加装高效保温瓶,使光纤陀螺仪最高工作环境温度保证在75°以下,这样可以基本满足4000米以内井深的测量需求。对应于油井井径限制,通过改变光纤缠绕方式,可以使其直径得到有效缩小,满足放置在钻杆中的要求。

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光纤陀螺测斜仪是利用惯性导航技术来进行钻孔测量,它利用了惯性导航装置自主性强、导航精度高、可靠性好的特点,采用光纤陀螺和加速度计传感器组成的捷联式寻北系统,通过陀螺测量出地球自转角速率的分量、通过加速度计测量地球重力加速度分量,再通过相关公式计算出钻孔顶角、方位角和工具面角。陀螺测斜仪具有以下特点:


漂移小、精度高、各测点之间的数据没有关联,消除了以往陀螺测斜仪的累计误差,有效地提高了钻孔轨迹测量结果的准确性。工作过程自动寻北,不需要地面初始定向,测量前后均无需校北,消除了人为误差。不受地质和周围环境影响,抗磁性干扰,可在钻杆、磁性套管及磁性矿区使用。


光纤陀螺测斜仪适用于金属磁性矿山,能在小口径绳索钻杆内进行测斜,准确读取钻孔方位与倾角实际偏斜率,为钻探工程提供准确的钻孔弯曲度数据,进一步提高钻探工程质量。


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