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1、10申请公布号43申请公布日21申请号201410352423X22申请日20140723E21B47/02220120171申请人贵州航天凯山石油仪器有限公司地址550009贵州省贵阳市小河红河路7号72发明人林青松曾勇陆松杨秀鹏赵宗琦贾昌磊朱亮74专利代理机构贵阳中新专利商标事务所52100代理人刘楠54发明名称单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法57摘要本发明公开了一种单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法，它采用一个陀螺仪和一个加速度计的安装结构，采用对输出值进行补偿计算法，用一个加速度计通过电机转位过程来记录其值；采用单轴光纤陀螺和单轴加速度计组成陀螺测斜仪，光纤陀螺与加速度计。
2、与转位机构的机械连接采用滑环，每一个测点用三位置计算出方位和井斜，不需要回零，按照一个方向进行转位，按0、90、180、270、360进行周而复始的运转，计算时所需的位置点数据只有三个。本发明的这种单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置的处理方法能缩短测试时间，节约仪器成本。该算法为陀螺测斜仪在石油测井、矿山勘探等领域斜度、方位的确定而设计，值得推广应用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104453856A43申请公布日20150325CN104453856A1/1页21一种单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法，其特。
3、征在于采用一个陀螺仪和一个加速度计的安装结构，采用对输出值进行补偿计算法，用一个加速度计通过电机转位过程来记录其值；采用单轴光纤陀螺和单轴加速度计组成陀螺测斜仪，光纤陀螺与加速度计与转位机构的机械连接采用滑环，每一个测点用三位置计算出方位和井斜，不需要回零，按照一个方向进行转位，按0、90、180、270、360进行周而复始的运转，计算时所需的位置点数据只有三个。2根据权利要求1所述的单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法，其特征在于三位置测试每个点的转位电机带动陀螺加速度计转动两次记录三个位置的输出值，测试两个点电机刚好转动四次重新回零，并循环测试。3根据权利要求2所述的单轴光纤陀螺在油井。
4、测斜中的三位置补偿算法，其特征在于测得的三位置陀螺加速度计的输出值，采用对其值进行电机在转位过程中的转位误差补偿、陀螺和加速度计之间的安装误差补偿来计算，消除光纤陀螺和加速度计的时间漂移；电机转位过程中，利用光电编码进行脉冲计数，利用PWM技术精确控制转位的角度，同时在标定过程中进行转位误差角与脉冲计数误差值的精确补偿；安装误差角通过光电脉冲信号进行初始对准，再通过转台标定进行补偿。4根据权利要求3所述的单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法，其特征在于对电机在转动三位置输出值转位误差和安装误差进行补偿，设陀螺仪的补偿矩阵设为AG，加速度计的补偿矩阵设为AA，当电机的转动轨迹为090180时。
5、，补偿矩阵为当电机的转动轨迹为1802700时，补偿矩阵为其中EPSL为安装误差角，DELTA90为电机转位从0到90的转位误差角，DELTA180为电机转位从0到180的转位误差角，DELTA270为电机转位从0到270的转位误差角。权利要求书CN104453856A1/3页3单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法技术领域0001本发明涉及单轴光纤陀螺测斜仪在油井测斜中的三位置补偿计算方法，属于石油测井技术应用领域。背景技术0002陀螺测斜仪是用于油井、矿山、隧道等轨迹测量的一种常用仪器。石油测井方面，随着易开采石油资源的日益枯竭，在小块零散油层和大位移井、大斜度井、丛式井和水平井的勘探与。
6、开发中需要精度更高、使用上更加可靠的井迹测试定向仪器。这类测试的意义在于重新认识区块，为注采井网重新调整提供可靠依据；帮助油藏挖掘剩余油潜力，为实施增产措施提供参考依据，如校正井位，落实剩余油分布、重新落实油砂体边界、重新认识油藏构造等；减少无效投资，降低油田开发成本。0003现有的油井测斜的仪器主要有磁通门测斜仪、机械陀螺和光纤陀螺测斜仪等。传统的磁通门测斜仪本身易受地质的周围铁磁物质环境的影响，只能在无磁环境中使用本身易。传统的机械陀螺抗震性差、漂移大，极容易损坏。而光纤陀螺无机械活动部件，由电子元器件构成，具有抗震性高、不受磁性干扰、自动寻北、无机械磨损等优点，已成为目前油井测斜中的主流。
7、技术手段。0004光纤陀螺测斜仪的核心传感器是光纤陀螺元件和重力加速度元件。光纤陀螺测斜仪不依靠大地磁场来确定方位，这种测斜仪确定钻孔方位的原理是检测地球自转角速度在仪器坐标和钻孔方向上的分量，再经过复杂的计算得到钻孔的方位角。地球自转的角速度非常小，平时我们看到的钟的时针运动的角速度已经很小了，但时针运动的角速度比地球自转的角速度却还快两倍，可见要测量地球自转的角速度，要求光纤陀螺仪的精度会是多么的高。0005国内光纤陀螺测斜仪常用的方式一种是采用双轴双加速度计对转俩位置实现井迹测试，一种是采用单轴双加速度计对转四位置实现井迹测试。国内外的光纤陀螺最高工作温度不超过70，油井中温度很多超过1。
8、25，最高可达175，为了满足环境温度要求，这就需要给光纤陀螺增加保温瓶。同时光纤陀螺的精度和灵敏阈值都需要绕制的光纤环的光纤达到一定长度，否则无法满足使用要求。石油测井由于管径的限制，仪器直径都有严格限制。双轴双加速度计光纤陀螺测斜仪直径达到70以上，而油管的直径一般为62，因此双轴双加速度计光纤陀螺测斜仪只能用于套管井测试而无法用于油管的轨迹测试，同时双轴陀螺需要双光源，其发热量也很大，对保温瓶的要求更加严格，井下高温环境下的工作时间也会受到限制。单轴双加速度计光纤陀螺测斜仪在国内都采用四位置对转方式测量，分别在0、90、180、270进行测量，在270测试完成后，再与测试转位方向相反回到。
9、0进行下次测试，单点测试时间达到5分钟以上，不仅效率低下，也对高温环境下的保温提出要求。发明内容说明书CN104453856A2/3页40006本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法。0007本发明通过以下技术方案来实现上述目的本发明采用单轴光纤陀螺和单轴加速度计组成陀螺测斜仪，光纤陀螺与加速度计与转位机构的机械连接采用滑环，每一个测点只需要三位置即能计算出方位和井斜，不需要回零，可以一直按照一个方向进行转位，即按0、90、180、270、360进行周而复始的运转，而计算时所需的位置点数据只有三个，从而大大节省了仪器成本和测试时间，也意味仪器可在井下。
10、工作更长时间，其发热量也比其它两种方式要小。三位置转位能成功应用的基础是其核心算法，通过对转位误差和安装误差进行补偿来得到陀螺加速度计的输出值。0008在测井过程中，传统的点测陀螺测斜仪中都是在安装了一个陀螺仪和两个加速度计的情况下，通过电机转动四个位置分别记录这四个位置陀螺和加速度计的输出值来计算油井的斜度和方位。本发明的三位置测试每个点的转位电机仅需要带动陀螺加速度计转动两次记录三个位置的输出值，测试两个点电机刚好转动四次重新回零，可循环测试。三位置测试陀螺加速度计转位相比四位置（需要每次回零位）减少两次，单点测试时间节约一半。0009测得的三位置陀螺加速度计的输出值，采用对其值进行电机在。
11、转位过程中的转位误差补偿、陀螺和加速度计之间的安装误差补偿来计算，消除光纤陀螺和加速度计的时间漂移。电机转位过程中，利用光电编码进行脉冲计数，利用PWM技术精确控制转位的角度，同时在标定过程中进行转位误差角与脉冲计数误差值的精确补偿。安装误差角通过光电脉冲信号进行初始对准，再通过转台标定进行补偿。0010本发明采用一个陀螺仪和一个加速度计的安装结构，采用对输出值进行补偿计算法，用一个加速度计通过电机转位过程来记录其值，如果电机在0时是X轴的输出值，那么90时就相当于Y轴的输出值，只要对他们的误差补偿的合适就能达到精度要求。与四位置相比较，不仅简化了结构和电路的设计，还节约了一个加速度计的成本。。
12、0011本发明标定的过程比四位置法复杂，时间相对较长。主要体现在对转位误差角以及安装误差角的反复确定上，但仪器生产只标定一次，后续使用不再标定，用户在使用过程中能节约很多时间。0012由于采用了本发明的技术方案，本发明的这种单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置的处理方法能缩短测试时间，节约仪器成本。该算法为陀螺测斜仪在石油测井、矿山勘探等领域斜度、方位的确定而设计，值得推广应用。附图说明0013图1是电机转位示意图。具体实施方式0014下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。0015图1展示了本发明的单轴光纤陀螺在油井测斜时电机转位示意图，本发明是采用一个陀螺仪和一个加速度计的安装结构，采。
13、用对输出值进行补偿计算法，用一个加速度计通过电机转位过程来记录其值；采用单轴光纤陀螺和单轴加速度计组成陀螺测斜仪，光纤陀螺与加速度计与转位机构的机械连接采用滑环，每一个测点用三位置计算出方位和井说明书CN104453856A3/3页5斜，不需要回零，按照一个方向进行转位，按0、90、180、270、360进行周而复始的运转，计算时所需的位置点数据只有三个。0016三位置测试每个点的转位电机带动陀螺加速度计转动两次记录三个位置的输出值，测试两个点电机刚好转动四次重新回零，并循环测试。0017测得的三位置陀螺加速度计的输出值，采用对其值进行电机在转位过程中的转位误差补偿、陀螺和加速度计之间的安装误。
14、差补偿来计算，消除光纤陀螺和加速度计的时间漂移；电机转位过程中，利用光电编码进行脉冲计数，利用PWM技术精确控制转位的角度，同时在标定过程中进行转位误差角与脉冲计数误差值的精确补偿；安装误差角通过光电脉冲信号进行初始对准，再通过转台标定进行补偿。0018对电机在转动三位置输出值转位误差和安装误差进行补偿，设陀螺仪的补偿矩阵设为AG，加速度计的补偿矩阵设为AA，当电机的转动轨迹为090180时，补偿矩阵为其中EPSL为安装误差角，DELTA90为电机转位从0到90的转位误差角，DELTA180为电机转位从0到180的转位误差角，DELTA270为电机转位从0到270的转位误差角。0019本发明采用单陀螺、单加速度计的设计结构，把陀螺的敏感轴安装在X轴，把加速度计的敏感轴也安装在X轴上，对输出的结果采用上面的公式对其补偿。0020当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。说明书CN104453856A1/1页6图1说明书附图CN104453856A。