[发明专利]一种用于小井斜下光纤陀螺测斜仪的方位角和工具面角的精度提高方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种石油行业中应用的光纤陀螺测斜仪，更特别地说，是指一种使用光纤陀螺测斜仪进行姿态测量，对获得的测量数据（井斜角、方位角和工具面角）进行再次处理的方法，属于光纤陀螺测斜仪技术领域。

背景技术

测斜仪是一种井眼轨迹测量系统，通过沿被测井眼井筒的运行测量被测井眼不同深度处的井斜、方位信息，结合深度信息可达到监测和绘制井眼轨迹的目的，从而提供有效的井眼轨迹工程参数。其应用领域包括石油勘探开发测井、水工环测井、固体矿产测井等。

目前，根据测量原理不同，现有油井测斜仪主要有两类：一类是利用磁通门和加速度计作为测量元件的测斜仪；另一类是采用陀螺和加速度计作为测量元件的测斜仪。磁通门测斜仪对要求磁通门周围5m内不能有任何铁磁物质，在地磁信号弱或存在铁磁物质干扰的条件下，尤其是油井中含有铁磁物质时会导致仪器精度下降甚至完全无法工作，这种局限性限制了磁通门的广泛应用。

陀螺测斜仪是利用陀螺测量仪器的角速度，加速度计测量仪器的加速度分量，通过导航解算得到仪器运动轨迹，即井眼轨迹。陀螺能够在有磁场干扰的情况下进行井眼轨迹有关参数的测量，可以有效的提高油井测斜系统测量结果的准确性。光纤陀螺连续测斜仪是基于光纤陀螺捷联惯性测量技术的油井井眼轨迹测量仪器，该仪器利用正交安置的光纤陀螺和加速度计传感器组件，敏感仪器相对惯性空间的角运动和线运动参数，并进行实时解算得到油井井眼轨迹参数，包括方位角、井斜角、工具面角等，再经编码调制后由电缆实时传输至地面工作站并绘制出井眼轨迹曲线。

石油行业中应用的光纤陀螺测斜仪复现井眼轨迹参数定义：

1）方位角ψ：光纤陀螺测斜仪的轴向中心轴线在水平面上的投影沿逆时针方向与北向的夹角，可在0°～360°之间变化；

2）井斜角θ：光纤陀螺测斜仪的轴向（井眼方向）沿顺时针方向与重力垂线之间的夹角，可在0°～180°之间变化；

3）工具面角φ：在X轴、Y轴组成的平面坐标系中，X轴沿顺时针方向与光纤陀螺测斜仪的纵向中心线的夹角，可在0°～360°之间变化。

光纤陀螺测斜仪作为光纤捷联测量系统在石油行业中应用时，参见图1、图2所示，以地理坐标系O_tX_tY_tZ_t作为导航坐标系建立姿态矩阵为：

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