[发明专利]井下多分量测量仪器的光纤惯导系统及其数据处理方法

权利要求书

1.一种井下多分量地球物理测量仪器的光纤惯导定位定向系统，其特征在于，包括：光纤惯导定位定向系统、井下多分量地球物理测量仪器以及地面多通道控制和数据采集子系统；所述井下多分量地球物理测量仪器包括多分量传感器；所述光纤惯导定位定向系统固定于多分量传感器旁，当多分量传感器工作时，光纤惯导定位定向系统实时记录多分量传感器的实时位置、速度和姿态信息；

井下多分量地球物理测量仪器为井下三分量发射三分量阵列接收感应测井仪器、井下单级综合地球物理数据采集系统、多级阵列式综合地球物理数据采集系统、单级综合地球物理梯度数据采集系统、三分量发射三分量接收随钻感应测井仪器中的一种；

当井下多分量地球物理测量仪器与地面多通道控制和数据采集子系统通信连接时，井下多分量地球物理测量仪器的多分量传感器将实测的多分量地球物理数据上传到地面控制和数据采集处理子系统，光纤惯导定位定向系统将实测的多分量传感器的实时位置、速度和姿态信息上传到地面控制和数据采集处理子系统；还包括：光电转换电路、32位模数转换电路，井下多分量地球物理测量仪器的多分量传感器与32位模数转换电路输入端相连，光纤惯导定位定向系统通过光电转换电路与32位模数转换电路输入端相连，32位模数转换电路输出端与存储器相连；所述32位模数转换电路输出端还与光电转换电路输入端相连，所述光电转换电路输出端链接铠装光电复合缆；

当井下多分量地球物理测量仪器与地面多通道控制和数据采集子系统没有通信连接时，至少包括：存储器与授时模块，井下多分量地球物理测量仪器的多分量传感器将实测的多分量地球物理数据存储在存储器中；光纤惯导定位定向系统将实测的多分量传感器的实时位置、速度和姿态信息经授时器授时后存储在存储器中；当井下多分量地球物理测量仪器从井下取出后，将存储器中的数据传输至地面多通道控制和数据采集子系统。

2.根据权利要求1所述的一种井下多分量地球物理测量仪器的光纤惯导定位定向系统，其特征在于，与地面多通道控制和数据采集子系统通信连接的井下多分量地球物理测量仪器为井下三分量发射三分量阵列接收感应测井仪器，包括：井下多分量仪器外壳、三分量电磁发射线圈、三分量电磁接收线圈以及垂直电场分量传感器；光纤惯导定位定向系统安装在三分量电磁发射线圈和阵列三分量电磁接收线圈之间；所述垂直电场分量传感器输出端接32位模数转换电路输入端；所述垂直电场分量传感器采用不极化电极实现。

3.根据权利要求1所述的一种井下多分量地球物理测量仪器的光纤惯导定位定向系统，其特征在于，与地面多通道控制和数据采集子系统通信连接的井下多分量地球物理测量仪器为单级阵列式综合地球物理数据采集系统，包括：井下多分量仪器外壳，三分量重力传感器和三分量磁场传感器；光纤惯导定位定向系统安装在三分量重力传感器和三分量磁场传感器之间。

4.根据权利要求3所述的一种井下多分量地球物理测量仪器的光纤惯导定位定向系统，其特征在于，与地面多通道控制和数据采集子系统通信连接的井下多分量地球物理测量仪器为多级阵列式综合地球物理数据采集系统，包括若干个单级阵列式综合地球物理数据采集系统，所述若干个单级阵列式综合地球物理数据采集系统串联。

5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种井下多分量地球物理测量仪器的光纤惯导定位定向系统，其特征在于，所述光纤惯导定位定向系统为干涉型光纤陀螺仪构成的惯导系统、谐振式光纤陀螺仪构成的惯导系统、受激布里渊散射光纤陀螺仪构成的惯导系统、光纤陀螺捷联惯导系统、光纤光栅捷联惯导系统、光纤陀螺与微机械陀螺组合的惯导系统中的一种。

6.一种基于权利要求5所述的一种井下多分量地球物理测量仪器的光纤惯导定位定向系统的井下多分量地球物理测量仪器的光纤惯导定位定向数据处理方法，其特征在于，包括：

S1、根据光纤惯导定位定向系统测量得到的井下多分量地球物理测量仪器的多分量传感器的倾角、方位角和倾向，对相应的多分量地球物理数据进行旋转处理；步骤S1具体为：

S11、把测量的三分量地球物理数据值旋转到倾角为零度的位置；

S12、根据此测点的方位角将步骤S11旋转后的三分量地球物理数据值旋转到方位角为零度的位置；

S13、如果需要把三分量地球物理数据旋转到已知地质体的走向或既定剖面方向，则在进行水平分量的旋转处理时，只需将平行于地面的水平分量旋转到其中一个水平分量的方位角与地质体的走向或既定剖面的方向的夹角为零的位置；

S2、根据步骤S1旋转处理后的多分量地球物理数据，提取与弹性性质有关的井中岩石或地层的三分量地震波速度数据、衰减系数和各向异性系数，提取与电磁特性有关的岩石或地层的三分量电阻率数据，提取与重力性质有关的岩石或地层的三分量重力值、密度参数，提取与地层磁性性质有关的岩石或地层的三分量磁性参数；

S3、根据步骤S2提取的三分量地震波速度数据、三分量电阻率数据、三分量重力值、三分量磁场值进行反演成像，获取测点位置距离范围内的岩石或地层的弹性参数、电性参数、密度值和磁场强度的分布规律。