基于光纤陀螺和加速度计的测斜仪.pdf

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1、第30卷第2期湖南科技大学学报(自然科学版)Vo1．30No．22015年6月JournalofHunanUniversityofScience&Technology(NaturalScienceEdition)Jun．2015doi：10．13582／j．cnki．1672—9102．2015．02．011基于光纤陀螺和加速度计的测斜仪昊川，乌效呜，文国军，韩磊，维克多·费多罗维奇·契霍特金’(1．中国地质大学工程学院，湖北武汉430074；2．中国地质大学机械与电子信息学院，湖北武汉430074；3．岩土钻掘与防护教育部工程研究中心，湖北武汉430074)摘要：岩芯钻探过程

2、中，钻孔延伸的顶角、方位角和孔底的泥浆压力是井眼的重要参数，而现有的测斜仪无论是在使用环境或使用精度方面均达不到深孔取芯钻探的使用要求．基于此，本文设计了一种基于光纤陀螺和加速度计的测斜仪，仪器应用于绳索取芯钻进，在仪器加工完成后进行了大量的室内及现场试验，试验结果表明仪器满足实际深孔取芯钻探工程的使用要求．关键词：测斜仪；光纤陀螺；加速度计；绳索取芯中图分类号：TE244文献标志码：A文章编号：1672—9102(2015)02—0068—05GradiographbasedonfiberopticgyroscopeandaccelerometerWuChuan一，WuXia

3、oming一，WenGuojun，HanLei，qHXOTKHHBnXTOpOeAoposmzt。(1．Faeul~ofEngine，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China；2．FacultyofMechanicalandElectronicInformation，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China；3．EngineeringResearchCenterofMinistryofEducationaboutRockDrillandProtection，Wuhan4300

4、74，China)Abstract：ApexAngle，azimuthangle，andthemudpressureinbottomarecriticalparameterswhiledrilling．Butthecurrentgradiographcallnotmeettheoperatingrequirementsofdeepholedrillingnotonlyinoperatingenvironmentbutalsoinprecision．So，agradiographwasdesignedwhichbasedonfiberopticgyroscopeandaccele

5、rometer，thegradiographisusedinropecoredrilling．Whencompleted，anumbersoftestswereoperated，andtheexperimentalresultprovedthattheinstrumentsatisfythedemandsofpracticalengineering．Keywords：gradiograph；fiber—opticgyroscope；accelerometer；wire—linecoring岩芯钻探过程中，钻孔延伸的顶角、方位角和孔底的泥浆压力是井眼的重要参数，而现有的测斜仪无论

6、是在使用条件(使用深度，使用温度，有无磁性干扰等)和使用精度方面均达不到深孔取芯钻探的使用要求，尤其是在方位角测量方面，现有的测斜仪测量方位角采用的是电磁计，电磁计只能应用于无磁的环境中，否则将会使测量结果错误I6J，而陀螺则是一种可测量出物体转动角速度的惯性元件，不受电磁干扰，将陀螺测量到的角速度对时间积分便可得到物体转动的角度卜mJ，基于此，本文设计了一种基于光纤陀螺和加速度计的测斜仪，仪器适用于绳索取芯钻进，可采集钻孔钻进过程中的方位角，顶角和泥浆压力．仪器与绳索取芯钻具的连接方式如图1所示，测斜仪端部通过螺纹与绳索取芯钻具的捞矛头相连接，当打捞器上的打捞钩与捞矛头连接后

7、，通过钢丝绳便可将测斜仪下放到钻孔内进行数据的采集及存储，数据采集是在仪器下放过程中进行的，当仪器下放到井底后便可将整个钻孔的数据采集完毕，随后通过钢丝绳绞车将仪器提出钻孔．仪器提出钻孔后，拧开仪器端盖，将存储数据的存储芯片拿出仪器，通过上收稿日期：2014—01—10基金项目：十二五国家重大专项(2011ZX05034一OO2)通信作者：乌效鸣(1956一)，男，浙江宁波人，博士，教授，主要从事钻井液与完井液、定向钻进技术和地质勘探仪器研究．E—mall：wuehuancug@126．co