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第二节测斜仪器的工作原理一、井斜的测量原理1、磁性测斜仪测量井斜的原理原理：利用摆锤测量井斜角，利用罗盘测量方位角。磁性测斜仪的问题：（1）在磁性测斜仪中，磁罗盘对地球磁场产生感应。因此，保证罗盘读数不受钻柱上的局部磁场影响是很重要的。钢钻铤和钻头都可能被磁化，尤其容易在联结处产生磁极。为避免磁罗盘产生可能的误差，测斜仪所在的钻铤由含有铜、镍、铬和其他金属的合金制成，称为无磁钻铤。（2）由于测量区域不同，磁北和真北之间有一定的角度偏差。对于磁性测斜仪，测量的方位结果还需进行磁偏角校正，所有测量结果都应以真北方向报告。偏角的大小由地理位置决定。2.照相测斜仪2、陀螺仪的测量井斜的原理当用磁性罗盘在下完套管的井内进行测量时，由于钢套管的存在将会得出错误的结果。即使在裸眼井中，如果邻近井下有套管，结果也是这样。在丛式井平台上的定向造斜过程中，由于邻井很接近，磁单点测斜仪的测量结果是不可靠的。在这些情况下，就应使用不受磁场影响的陀螺罗盘来代替磁罗盘。陀螺仪由一个坐在水平轴上的旋转轮组成，轮子由电机驱动，转数高达400OOr/min。由于自身的转动惯量，陀螺旋转的方向保持不变，所以可以用来作测量方位的参考。陀螺测斜仪的测斜原理：利用摆锤测量井斜角，利用高速陀螺的方位不变的特性测量方位角。陀螺仪示意图3、电子侧斜仪的测斜原理1）电子测斜仪的工作原理从数学的角度可知，任何空间矢量皆可分解为三个相互垂直的分矢量：321iiii如果已知矢量的大小和主矢量的方向，那么，很容易计算出分矢量与主矢量的夹角。重力加速度和地磁场都可分解为三个相互垂直方向的分量。测得这三个分量的大小，可精确计算出分量的空间方向。如果将某一分量至于井眼轴线方向，那么可精确得到井眼的井斜角和方位角。北极方向重力加速度为测得重力加速度和地磁场三个相互垂直方向的分量的大小，人们利用电磁原理发明了加速度传感器和磁力仪，精确测得重力场和磁力场的分量。2）井斜角测量元件—加速度计传感器工作原理加速度计工作原理示意如图。它利用一个石英铰固定一个测试体，使该物体只能沿一个轴运动。当仪器下井后，沿该轴作用的重力分量将推动测试体运动。测试体的移动在电容器之间产生不平衡，由伺服放大器检测出来。然后在线圈内通电，产生一个反力，使测试体恢复原来位置。重力分量越大，所需要的产生反力的电流就越大。测量已知电阻上的电压降，就可直接得到重力分量值。加速度计工作原理示意图3）方位角测量元件—磁力仪工作原理磁力仪是检测固定轴向的地磁场强度的传感器。其原理如图：一个有环绕线圈的软铁磁心，放在变化的磁场中时，则磁通量将集中在螺线管内，并在线圈内产生电流。电流的大小取决于暴露在磁场中的导磁物质的量。线圈环与磁力线成90ْ时电流较大。当线圈环转动到以较小的面积暴露在磁场中时，电流就会减少。因此，线圈中获得的电流大小可以用作测量磁场和线圈之间角度的一种方法。磁力仪测量方位角原理示意图：