● 摘要
光纤陀螺连续测斜仪是采用缆长/惯导组合测量方法测量油井井眼轨迹参数的精密仪器。测井电缆缆长作为组合系统关键外部信息源，其精度已成为限制测斜仪解算精度的技术瓶颈。因此有必要研究缆长误差模型，提高缆长测量精度，并根据测斜仪的工程应用需求，完成测斜仪与中石油EILOG(Express&Imagging Logging System)综合测井系统的配接。本文在国家863计划项目“高精度光纤惯性组合测斜技术研究”(2007AA06Z101)支持下，以实现缆长信息的高精度测量及测斜仪与EILOG的配接为目标，开展了缆长模型及在高精度组合测斜系统中的应用研究。全文研究内容如下：1．开展缆长误差分析，建立缆长误差模型。首先研究了光电编码器法测量缆长的原理，结合测井电缆的机械特性和工作特点，对引起缆长测量误差的各因素进行详细分析，利用材料力学和数学方法推导了缆长误差公式，建立了缆长误差模型。最后对模型的适用性、实时性和可行性进行分析和讨论。2．利用ABAQUS有限元分析对缆长模型进行仿真验证。利用Matlab工具对缆长误差方程求出数学解，在相同参数条件下应用ABAQUS有限元软件对缆长误差进行仿真分析，将仿真结果与方程数学解进行对比，以测斜仪对缆长精度的要求为指标，对缆长误差模型进行验证。3．构建缆长误差补偿平台，实现对缆长测量的控制和缆长误差的实时补偿。以光电编码器为传感器，以FPGA为核心进行缆长测量硬件单元的设计；将误差模型集成于软件中，利用Labview软件进行上位机软件设计，并进行实验室功能测试。4．构建井下高速数据总线，完成测斜仪与EILOG的配接。根据工程应用要求，对总线技术进行研究，完成测斜仪CAN总线节点的软硬件设计，制定数据传输协议，实现缆长数据下传和导航数据上传，并解决了二者的时间同步问题。最后进行了实验室测试和油田现场下井实验，取得了预期实验效果。