[发明专利]一种超小口径三分量MEMS井中重力测量装置和系统

权利要求书

1.一种超小口径三分量MEMS井中重力测量装置，其特征在于，包括：

正交堆叠放置的三个独立的MEMS重力探头；各个所述MEMS重力探头从内至外依次包括：

MEMS传感器(13)，用于进行重力测量；

恒温恒压机构(12)，用于为所述MEMS传感器(13)提供恒温恒压环境；

伺服调平机构(11)，用于控制所述MEMS传感器(13)的指向，以使所述MEMS传感器(13)在指向准确的情况下进行井下重力探测获取重力信号；

所述三个独立的MEMS重力探头分别为：Z轴MEMS重力探头(4)，X轴MEMS重力探头(5)和Y轴MEMS重力探头(6)；

所述Z轴MEMS重力探头(4)的敏感轴方向与所述超小口径三分量MEMS井中重力测量装置(2)的轴向方向一致，所述Z轴MEMS重力探头(4)的检验质量(20)通过预拉伸弹簧(14)使其工作点(21)与内部跟随所述Z轴MEMS重力探头(4)移动的检验质量(20)的初始位置的中点不重合，以有效抵消重力作用的影响；

所述X轴MEMS重力探头(5)和所述Y轴MEMS重力探头(6)的敏感轴方向均与所述超小口径三分量MEMS井中重力测量装置(2)的轴向方向垂直，且各自的工作点(22)与其内部跟随移动的检验质量(20)的初始位置的中点重合。

2.如权利要求1所述的超小口径三分量MEMS井中重力测量装置，其特征在于，所述MEMS传感器(13)包括依次连接的：

弹簧振子结构(15)，包括：相互连接的预拉伸弹簧(14)和检验质量(20)，所述弹簧振子结构(15)用于利用所述预拉伸弹簧(14)使所述检验质量(20)在1g重力的作用下运动至位移检测的工作点(21)处，以使重力测量的非线性减弱；

平行板电容器结构，用于当所述检验质量(20)进行跟随所述MEMS重力探头位移时，电容值发生变化，将位移信号转变为电容值的改变；

位移检测电路(18)，用于测量所述电容值的变化量获取所述检验质量(20)的位移量，进而获取井内的重力信号。

3.如权利要求2所述的超小口径三分量MEMS井中重力测量装置，其特征在于，所述平行板电容器结构包括：

平板电极基板(16)和两个电容极板(17)，两个所述电容极板(17)分别处于所述平板电极基板(16)的两侧面上，所述平行板电容器结构是通过MEMS工艺制备出百微米级的梳齿阵列平行板电容器，极板间距20微米，实现高精度的电容增益。

4.如权利要求1-3任一项所述的超小口径三分量MEMS井中重力测量装置，其特征在于，所述超小口径三分量MEMS井中重力测量装置(2)的外径口小于50mm。

5.一种超小口径三分量MEMS井中重力测量系统，其特征在于，包括：

真空保温装置，用于提供真空和保温的环境；

权利要求1-4任一项所述的超小口径三分量MEMS井中重力测量装置(2)，位于真空保温装置内部，包括正交堆叠放置的三个独立的MEMS重力探头，用于进行井下重力探测以获取重力信号；

数字采集装置(7)，与所述超小口径三分量MEMS井中重力测量装置(2)连接，用于将所述三个轴向的重力探头测量到的所述重力信号转化为数字信号；

地面仪器，与所述数字采集装置(7)通信连接，用于接收所述数字信号并进行数据分析和显示。

6.如权利要求5所述的一种超小口径三分量MEMS井中重力测量系统，其特征在于，所述真空保温装置包括：

真空隔热套管(1)和吸热剂(3)，所述真空隔热套管(1)与所述吸热剂(3)形成密闭的隔热保温腔室，以使所述真空隔热套管(1)内部温度维持稳定，以抑制井眼内温度波动对所述三分量MEMS井中重力测量装置产生影响。