1.光纖陀螺鉆孔測斜儀

陀螺鉆孔測斜儀是一種不受地磁干擾和周圍境磁性影響的鉆孔軌跡測量儀器，主要用于磁性礦區鉆孔、套管、鉆桿等進行鉆孔軌跡測量，當然也可在其他不受磁干擾的鉆孔中進行軌跡測量。測井用陀螺儀較之航空器用陀螺儀，受其使用環境的影響具有以下特點。 

◆ 體積要求嚴格，尤其直徑要小，要求形成儀器后適應套管井井徑要求，甚至能在開天窗時從鉆桿投入；

◆ 較強的抗振性，測鉆開天窗或投入井底時，不會損壞陀螺本體;

◆ 寬溫要求，即儀器能在125°環境中正常工作至少2小時且在環境溫度-10-125°范圍內儀器總體精度滿足設計要求。

陀螺儀從結構和制造工藝上陀螺儀可以分為機械陀螺、光學陀螺、半導體陀螺。其中機械陀螺又有框架陀螺、動力調諧陀螺、液浮速率積分陀螺、靜電陀螺。光學陀螺主要有激光和光纖陀螺2種。

綜合比較以上各種陀螺的特點，光纖陀螺在井下測斜方面具有無可比擬的優勢。光纖陀螺儀現代光纖陀螺儀是根據sagnac理論發展起來的。sagnac理論的要點是：當光束在一個環形的通道中前進時，如果環形通道本身具有一個轉動速度，那么光線沿著通道轉動的方向前進所需要的時間要比沿著這個通道轉動相反的方向前進所需要的時間要多。也就是說當光學環路轉動時，在不同的前進方向上，光學環路的光程相對于環路在靜止時的光程都會產生變化。利用這種光程的變化，如果使不同方向上前進的光之間產生干涉來測量環路的轉動速度，這樣就可以制造出干涉式光纖陀螺儀。光纖陀螺儀的基本光學器件有光源、耦合器、起偏器，光纖線圈、檢測器等。光纖陀螺組件多為半導體器件，相互之間靠接插連接，并直接焊接在印刷電路板上。光纖陀螺使用在石油儀器上克服了機械式陀螺的幾乎所有缺點，諸如抗振性差、磁場變化、漂移力矩因素多、工作受環境溫度影響大等。光纖陀螺是十分適用于陀螺測斜儀的方位傳感器。 光纖陀螺的重要本體缺陷是組成器件造價昂貴，抗 高溫能力較差。且為了保證精度，采用越來越多的光纖 匝數，因而導致體積相對較大。解決的方法是通過外加裝高效保溫瓶，使光纖陀螺儀最高工作環境溫度保證在80°以下，這樣可以基本滿足4000米以內井深的測量需求。對應于油井井徑限制，通過改變光纖纏繞方式， 可以使其直徑得到有效縮小，滿足放置在鉆桿中的要求。由無錫慧聯科技有限公司和北京大學合作研制的AgileLight-IM系列光纖陀螺是專門為油井測斜所定制的光纖陀螺，該陀螺外徑只有32mm， 量程±4°，零偏0.5°/hr(熱平衡下0.2°/hr)， 比例因子0.000125， 帶寬10Hz?？箾_擊100g，使用溫度范圍-40°～+75，壽命55000小時，在運輸和使用過程中對環境沒有特殊要求，非常適宜在測斜儀中使用。

測斜儀組成和原理測斜儀主要包括地面部分和井下部分，地面部分和井下部分通過測井電纜相連。測斜儀結構圖地面部分地面部分主要包括信號接收和解碼電路、深度顯示、地面電源和計算機。信號接收和解碼電路的作用是接收從井下發送到地面的信號，解碼后再轉發到地面計算機進行處理。深度顯示部分是接收絞車控制系統的光電脈沖信號，將其轉變成深度值并顯示。地面電源的功能是將交流電源轉變成直流電源，供井下傳感器和電路部分使用，與信號接收和解碼電路以及深度顯示等組裝在一起，成為地面控制箱。地面計算機的功能是根據井下發送到地面的陀螺和加速度計信號值，計算出儀器所在鉆孔位置的空間方位，即頂角、方位角和工具面角，同時通過其發出控制指令對井下儀器進行不同的操作。井下部分井下部分包括光纖陀螺和加速度計傳感器組成的慣性體組件、電機、井下二次電源、數據采集及編碼電路和陀螺、加速度計二次電路等。

陀螺測斜儀是利用慣性導航技術來進行鉆孔測量，它利用了慣性導航裝置自主性強、導航精度高、可靠性好的特點，采用光纖陀螺和加速度計傳感器組成的捷聯式尋北系統，通過陀螺測量出地球自轉角速率的分量、通過加速度計測量地球重力加速度分量，再通過相關公式計算出鉆孔頂角、方位角和工具面角。陀螺測斜儀具有以下特點：

◆ 漂移小、精度高、各測點之間的數據沒有關聯，消除了以往陀螺測斜儀的累計誤差，有效地提高 了鉆孔軌跡測量結果的準確性。

◆ 工作過程自動尋北，不需要地面初始定向，測量前后均無需校北，消除了人為誤差。

◆ 不受地質和周圍環境影響，抗磁性干擾，可在鉆桿、磁性套管及磁性礦區使用。

光纖陀螺測斜儀克服了以往陀螺測斜儀的所有不足，山東盛和電子的系列光纖陀螺儀專門為測斜儀定制，性價比高，使用方便，質量可靠，經多家使用單位測試，性能完全滿足要求，是廣大測斜儀廠家的理想選擇。

2.高精度雙軸傾角傳感器

      鉆孔測斜儀是地球物理測井技術的重要組成部分。通用測斜儀采用重力加速度計來測量傾角，其溫度性能、抗振動能力差且價格高昂，無法滿足井下作業需要。山東盛和電子有限公司的高精度雙軸傾角傳感器，其體積小、抗跌落性和抗振動性均優于通用的重力加速度計。
山東盛和電子有限公司基于傾角傳感器的鉆孔測斜儀產品優勢如下：
    ◆ 采用傾角傳感器代替通用重力加速度計，其體積小，抗跌落性和抗振動性及成本等指標均有很大改進。
    ◆ 用一個雙軸傾角傳感器代替通用的3個重力加速度計，使安裝結構簡化。

       由于該傳感器測量傾角時對溫度特性、穩定性和對稱性有一定要求，安裝傳感器時要盡量保證位置的精確性，確保每次測量時3個軸位置的一致性，避免安裝不當帶來的測量誤差。
    ◆ 傾角傳感器能夠進行全方位測量。
    ◆ 通過應用實際測量得到的標定數據對散點圖進行分析，得出傾角推算值的回歸模型。借助提出的算法對數據進行誤差補償。

       光纖傾角傳感器性能指標：
    ◆ 測量范圍為1 g，應用在測斜儀中，具有過阻尼敏感元，能避免振動的影響。通過使用單獨的溫度補償，以及通過補償傾斜面中的角度安裝誤差，能使測量非常準確。

    ◆ 雙軸傾角傳感器；

    ◆ 測量范圍±90度；

    ◆ 內置溫度傳感器；

    ◆ 長期穩定性能指標優于0.002度，抗沖擊能力強；

    ◆ 高分辨率，低噪聲，工作溫度范圍寬；

    ◆ 有過阻尼感應元件，能夠承受大于20000g的機械振動。
       由于實測方法、實驗環境等一些外界因素的影響，不可避免地會產生隨機干擾和誤差。在進行補償函數的分析方法中，數據擬合與插值都是用來找出自變量與因變量的關系。其中插值對于初始數據有誤差時也將繼承其誤差并且高次插值會導致計算復雜度增大且整體趨勢性不好。而擬合具有很好的整體相似性，且比插值函數有更好的趨勢性。
       對數據進行擬合時，決定自變量與因變量的關系，原則上首先是根據理論上是什么關系，然后盡可能地將其變換為線性關系進行擬合，因此自變量與因變量的確定對補償函數的精確度起著重要的作用。將雙軸傾角傳感器應用在鉆孔測斜儀中測量傾角，工程上要求誤差補償的結果應保證傾角在±40度時使實際誤差盡可能小。