[发明专利]一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统

说明书

本发明实施例公开了一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，所述控制系统包括惯性测量单元、温度测量单元、集成微控制电路、AD模数转换电路、DSP解算电路和电源电路，惯性测量单元采集的光纤陀螺信号通过集成微控制电路中进行处理，加速度计测得的加表信号经AD模数转换电路处理，最后将处理后的光纤陀螺信号和加表信号直接传输至DSP解算电路的高效数字DSP处理器进行实时解算，解算高效快速，无需上传至地面解算平台，大大提高了数据解算速度和精度，同时具有较好的温度适应性，整体体积小、集成化设计，适用于井下狭窄空间。

技术领域

本发明实施例涉及石油开采技术领域，具体涉及一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统。

背景技术

随着油田开发程度的不断提高，易开采石油资源日益枯竭，油区环境和井况日趋复杂，为保证石油勘探开采质量，需要更加精准高效的油井井眼轨迹测量。目前国内广泛使用的测斜仪器主要采用磁通门技术和机械陀螺技术，但均有各自的缺陷和不足，产生各种弊端和限制，而光纤陀螺测斜仪，是基于光纤陀螺(FOG)捷联惯导测量技术和光纤通讯技术的新一代测斜仪器，光纤陀螺是基于Sagnec效应的新一代陀螺仪，它不需要任何机械陀螺转子等转动部件，可实现全固态结构，具有优良的抗震性能，使其在井下测量领域潜力巨大。

油井光纤陀螺测斜仪主要是利用井下传感器采集相对惯性空间的角运动和线运动参数，并通过解算算法进行数据解算之后得到表征测量套管井(油井)井眼轨迹的各处方位角、井斜角和工具面角等参数。而现有的对传感器数据的解算多通过地面(井上)平台进行处理，即将传感器采集到的数据通过电缆传输至地面计算机进行综合处理，这种方式因为井上和井下环境的差异导致存在传输信号的形变、延迟，部分参数无法及时传输，影响测量精度的问题。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，以解决现有油井光纤陀螺测斜仪的地面平台解算方式因为井上和井下环境的差异导致存在传输信号的形变、延迟，部分参数无法及时传输，影响测量精度的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，所述控制系统包括惯性测量单元、温度测量单元、集成微控制电路、AD模数转换电路、DSP解算电路和电源电路；

所述惯性测量单元包括依次设置在三轴光纤陀螺测斜仪骨架中的三组相互正交设置的光纤陀螺和三组相互正交设置的加速度计；

所述温度测量单元包括分别用于测量光纤陀螺工作温度、加速度计工作温度以及电路板温度的多组温度传感器；

所述集成微控制电路包括集成ARM微控制器，所述集成ARM微控制器用于实时采集光纤陀螺输出的角速率信息和温度测量单元输出的温度信息，并将所述角速率信息传输至DSP解算单元；

所述AD模数转换电路包括与加速度计连接的AD模数转换器，所述AD模数转换器用于实时采集加速度计输出的比力信息并进行模数转换为数字信号，并将所述数字信号传输至DSP解算单元；

所述DSP解算电路包括DSP处理器，所述DSP处理器用于对接收到的实时数据信息根据航迹推算法进行实时解算，获得表征油井井眼轨迹的参数信息；

所述电源电路用于为所述控制系统的各单元提供所需的电源。

优选的，所述集成微控制电路还包括通讯电路，所述通讯电路用于光纤陀螺与集成ARM微控制器之间的数据传输。

优选的，所述通讯电路包括分别与三组光纤陀螺连接的三组RS-422接口芯片，所述RS-422接口芯片采用MAX491EESD型接口芯片。

优选的，所述AD模数转换电路还包括与AD模数转换器连接的三组仪表放大器，所述仪表放大器用于接收加速度计输出的比力信息并放大调制后再传输至AD模数转换器进行模数转换。