[发明专利]一种井下观测仪器及井下定向系统

说明书

本发明公开了一种井下观测仪器及井下定向系统，包括：光纤陀螺仪，按预设顺序采集指定位置的光纤测量加速度值；角度控制结构，设置于所述光纤陀螺仪上方；所述角度控制结构连接所述光纤陀螺仪；井下总控模块，连接所述角度控制结构，所述井下总控模块通过角度控制接口控制所述光纤陀螺仪按照预设的角度旋转，且所述井下总控模块接收所述光纤陀螺仪采集的光纤测量加速度值，根据所述光纤测量加速度值及当前所在位置的参数计算方位角。本发明所提供的井下测量仪及井下定向系统在提高测量精度的同时实现井下观测仪器的小型化，施工难度小且读数方便、适应性广。

技术领域

本发明涉及井下观测技术领域，尤其涉及一种井下观测仪器及井下定向系统。

背景技术

精确确定地震观测仪器的安装方位，对于地震观测的数据分析和应用具有重要的意义。井下地震仪等精细井下观测勘探仪器更是需要精准的定向，但以往的传统井下仪器的定向方法使用不便利，限制条件也较多，得到精确的井下仪器的定向信息也颇为困难。

井下地面观测安装方位通常采用机械罗盘以及指北仪等方式来确定。但由于机械陀螺和电子罗盘的体积都较大，并且电子罗盘容易受到周围环境的电磁干扰或屏蔽，不便于进行井下的仪器的定向寻北。早期的井底定向采用井底安装好一个基座，通过井下陀螺仪等方式对好基座的方位，再将地震计安装在此基座上。虽然此种定向方式存在读数误差和测量的不方便性，但对于0～300米以内的观测井，也不失一种可行的定向方案。对于500～1000米观测井，采用底座定向的方式施工难度大，且读数不便，不能二次复验，亟需一种施工难度较小、读数比较方便的定向方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种井下观测仪器，以光纤陀螺仪为核心，施工难度小且读数方便、测量精度高。

本发明的目的之二在于提供一种井下定向系统，包括上述的井下观测仪器，以光纤陀螺仪为核心，施工难度小且读数方便、测量精度高。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种井下观测仪器，包括：

光纤陀螺仪，按预设顺序采集指定位置的光纤测量加速度值；

角度控制结构，设置于所述光纤陀螺仪上方；所述角度控制结构连接所述光纤陀螺仪；

井下总控模块，连接所述角度控制结构，所述井下总控模块通过角度控制接口控制所述光纤陀螺仪按照预设的角度旋转，且所述井下总控模块接收所述光纤陀螺仪采集的光纤测量加速度值，根据所述光纤测量加速度值及当前所在位置的参数计算方位角。

进一步地，所述光纤陀螺仪按预设顺序采集指定位置的光纤测量加速度值，具体为，所述光纤陀螺仪按照0°、180°、270°、90°或0°、180°、90°、270°的顺序采集指定位置的光纤测量加速度值。

进一步地，还包括倾角仪，所述倾角仪通过所述角度控制结构连接所述井下总控模块，所述倾角仪测量观测井的倾角倾向；所述井下总控模块结合所述倾角倾向、光纤陀螺仪采集到的光纤测量、加速度值及当前所在位置的参数计算方位角。

进一步地，所述井下总控模块通过以下公式计算方位角：

其中，ω1＝ω₀cosα*cosL*K+ω′+ε(t₁)

ω2＝ω₀cos(α+90°)*cosL*K+ω′+ε(t₂)＝-ω₀sinα*cosL*K+ω′+ε(t₂)

ω3＝ω₀cos(α+180°)*cosL*K+ω′+ε(t₃)＝-ω₀cosα*cosL*K+ω′+ε(t₃)