为了寻找地下丰富的宝藏，人们可以在地面或空中采用各种探测手段，其中从地面进行钻井探测是较常用的一种方法。目前根据工程需要，已能把井钻到五六千米，甚至更深。这么深的井，几乎不可能打得笔直，难以完全按照人们的意愿延伸。在钻探过程中，还会发生弯曲并偏离预定方向的情况，因此需要不断测量其倾斜角度，即钻井测斜。钻井测斜的另一作用，是为了保证钻斜井达到所要求的斜度指标。因为有许多工程要求钻井方向与地面形成一定倾斜角度，这就要求在钻井过程中，不断进行钻井斜度的测量，从而使钻具能按所要求的角度逐步往深处钻探。

 

　　无论是石油钻井，或是探矿钻井，利用一般测斜仪器置于井孔内进行测量难以有精确结果。因为井孔在地下，地面上常用的gps接收机无法接收到无线电信号．又如采用地面上常用的一般磁罗盘，即使不考虑地磁影响，钻探设备钢质套管也会使磁罗盘失灵。因此，高精度深井测斜通常采用陀螺测斜仪。

 

　　图1所示为国产JDT-Ⅲ型陀螺测斜仪井下仪器外形示意图。该种陀螺测斜仪的主要结构包括井下仪器和地面测量仪。地面测量仪包括信号处理和显示部分。井下仪器由定心脚、保护管、活动部分和固定框架组成。测斜时，井下仪器借助两个定心脚支撑在不同直径的测斜井或浆结管内，使仪器轴线与测斜井轴线严格一致，活动部分是整个仪器的心脏，是完成测斜任务的关键性部件。其中装有偏心活动框架和定向陀螺等敏感元件。定向陀螺是一个二自由度陀螺。由于陀螺具有定轴性，采用定向陀螺后，就使测斜仪具有了很强的抵抗干扰的方向稳定性。当在地面上启动陀螺后，记下陀螺仪轴的原始方位角，然后再放入井下测量，并且必须保证在整个测量过程中，原始方位角保持不变。测斜井偏离铅垂线的角度则是由按复摆原理制成的偏心活动框架来测定。

图1　陀螺测斜仪井下仪器

 

　　外形及示意图

 

　　偏心活动框架的原理结构如图2所示。这实际上是一个二自由度复摆。摆锤0可绕摆轴bbˊ转动，摆轴bbˊ又随框架一起绕aaˊ轴转动。在结构上aaˊ轴应与仪器轴心重合。在测井时，仪器轴心线即aaˊ线应与井心线重合或平行。因此，只要测出aaˊ线偏离铅垂线的角度θ，即等于钻井偏斜的顶角。

 

　　在框架上过aaˊ轴安装一个与框架平面垂直的竖板T，并在竖板T上偏离轴线aaˊ一定距离处装一适当重量的重块Q，以保证当轴线aaˊ偏离铅垂线后，复摆0的摆动平面仍在轴线aaˊ与铅垂线所确定的铅垂面内。在复摆摆锤上过复摆重心和转轴0装一指针，在竖板T上刻以刻度，当轴线aaˊ偏离铅垂线时，指针所指示方向即为铅垂方向，指针在T板上所指示的与aaˊ轴之间的夹角θ，即为轴线aaˊ偏离铅垂线的角度，也就是钻井轴线的偏斜顶角。在复摆轴bbˊ上装一角度传感器，将此角θ的值变为电信号输出，即可测得井轴心线的偏斜顶角。

图2　偏心活动框架

 

　　JDT—III型陀螺测斜仪的主要技术指标为：顶角测量范围0o～7o，量测精度±3′，方位漂移小于100／h，外形尺寸60×190 mm。