一種用于隨鉆測量的光纖陀螺測斜儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于隨鉆測量的光纖陀螺測斜儀。本光纖陀螺測斜儀包括一保護總成（4），其內設有用于數據采集的探測器總成（1）和控制所述探測器總成（1）的電子倉總成（2），所述保護總成（4）包括具有連接器和貫通線的上端頭（42）和下端頭（43），上端頭（42）與電子倉總成（2）上端相連，下端頭（43）與探測器總成（1）下端相連；所述探測器總成（1）的下端和電子倉總成（2）的下端設有減震器（3）。本實用新型解決了常規磁性測斜儀無法在地磁場受到影響的油井中提供方位的難題，而且實現了隨鉆測量。
【專利說明】一種用于隨鉆測量的光纖陀螺測斜儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光纖陀螺測斜儀，在隨鉆測量中的應用，利用該光纖陀螺測斜儀可以在井眼鉆進過程中，實時反映井下鉆頭姿態角，為司鉆提供鉆進姿態參數指示和鉆井決策提供依據，實現井眼軌跡控制。
【背景技術】
[0002]測斜儀是石油天然氣鉆井工程中不可缺少的工具。目前現場使用多種類型的測斜儀器如照像單、多點測斜儀、電子單多點測斜儀、有線隨鉆測斜儀和無線隨鉆測斜儀等。有線隨鉆測斜儀和無線隨鉆測斜儀主要用于定向井和水平井的定向測量，也可以用于直井，但因費用昂貴很少在直井中應用。目前電子單多點儀器廣泛用于直井井斜的測量，但是其無法安裝在鉆鋌工具內，其抗振能力更無法滿足鉆井環境要求，無法實現隨鉆測量。
[0003]本實用新型主要應用于油田開采中的鉆井工程，可直接安裝在鉆鋌工具內，實時進行井眼軌跡測量。傳統的基于磁性測量的隨鉆測量儀器主要是用磁羅盤測量鉆孔方位角的測斜儀，有下列幾種類型:機械鎖卡單點測斜儀，地面控制多點測斜儀和單點、多點照相測斜儀，但是在高密度叢式井、叢式加密井的鉆井過程中，由于所鉆井眼與鄰井間距較小，產生磁性干擾，傳統的基于磁性測量的隨鉆測量儀器已無法正常使用。
[0004]本實用新型不僅解決了常規磁性測斜儀無法在地磁場受到影響的油井中提供方位的難題，而且實現了隨鉆測量，使其能夠在鉆井工程中直接作業，擴大了現有市場上光纖陀螺測斜儀的使用領域，解決了高密度叢式井、叢式加密井的井眼軌跡實時控制問題。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題在于，克服上述現有技術之缺陷而提供一種能夠實現隨鉆測量的光纖陀螺測斜儀。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采取以下設計方案:
[0007]—種用于隨鉆測量的光纖陀螺測斜儀，其特征在于包括一保護總成4，其內設有用于數據采集的探測器總成I和控制所述探測器總成I的電子倉總成2，所述保護總成4包括具有連接器和貫通線的上端頭42和下端頭43，上端頭42與電子倉總成2上端相連，下端頭43與探測器總成I下端相連；所述探測器總成I的下端和電子倉總成2的下端設有減震器3。
[0008]進一步的，所述探測器總成包括若干個傳感器和旋轉結構體；所述旋轉結構體包括一軸承和一步進電機；所述傳感器設置在所述軸承上；所述步進電機通過齒輪驅動該軸承。
[0009]進一步的，所述電子倉總成包括導航采集電路、傳感器驅動電路、數傳電路；所述導航采集電路包括采集單元、控制單元和慣性導航單元；其中，所述采集單元與每一所述傳感器數據連接，所述控制單元與所述步進電機數據連接，所述采集單元、控制單元和慣性導航單元分別與所述數傳電路連接；所述傳感器驅動電路與所述數傳電路、以及每一傳感器數據連接。
[0010]進一步的，所述傳感器包括若干個三軸加速度計、三軸光纖陀螺儀和編碼器。
[0011]進一步的，所述三軸加速度計為石英撓性加速度計。
[0012]進一步的，所述探測器總成I和電子倉總成2通過滑環和接插件連接。
[0013]進一步的，所述保護總成4包括一抗壓管體41，所述上端頭42、下端頭43設在所述抗壓管體41的兩端。
[0014]進一步的，所述上端頭42另一端設有一與泥漿脈沖發生器相連的連接器45，所述下端頭43的另一端設有一連接指定設備的連接器47。
[0015]本實用新型的光纖陀螺測斜儀包括探測器總成、電子倉總成以及保護總成和減震器四個部分。其中探測器總成包括三軸加速度計、三軸光纖陀螺儀、旋轉結構體；電子倉總成包括導航采集電路、傳感器驅動電路、數傳電路。
[0016]其中，所述旋轉結構體為包括步進電機、光電編碼器、軸承和齒輪。
[0017]所述保護總成包括抗壓外殼、上下端頭，上下端頭含有與其他組合儀器相連的連接器和貫通線(用于數據傳輸)。
[0018]所述導航采集電路如圖4所示，包括采集單元、控制單元和慣性導航單元。其中采集單元負責傳感器數據采集、控制單元負責旋轉結構體按設定控制率旋轉、慣性導航單元負責姿態數據解算，三個單元的信息交換通過數傳電路的總線完成。
[0019]與現有技術相比，本實用新型的優點是:
[0020]由于本實用新型的減振器、保護總成等結構，使得該實用新型儀器能夠適應井下強振、高壓和強沖擊的鉆井工作環境；通過控制導航采集電路和旋轉結構體配合，使得三軸加速度計和三軸陀螺儀實現了鉆井過程中的儀器姿態測量；通過數傳電路和泥漿脈沖發生器的配合，直接上傳姿態信息，達到了實時井眼軌跡控制的目的。所以本實用新型具有適應惡劣工作環境、自尋北、隨鉆測量等優點，能夠適應于鉆井工程的井身軌跡和方位測量，克服了現有磁性測斜儀和測井用陀螺測斜儀的使用局限性和不能隨鉆測量的缺點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的整體結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型探測器總成的結構示意圖；
[0023]圖3為本實用新型保護總成部分的結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型導航采集電路的電路框圖。
【具體實施方式】
[0025]參見圖1，其中示出本實用新型一種組合測井的光纖陀螺測斜儀的示意圖，包括探測器總成1、電子倉總成2、減振器3和保護總成4。其中，探測器總成I和電子倉總成2通過滑環和接插件相連；減振器3分別裝在探測器總成I的下端和電子倉總成2的下端，以保證儀器在強振鉆井環境下工作；保護總成4具有提高井下儀器抗壓和與其它儀器連接的功倉泛。
[0026]參考圖2，給出了本實用新型所述一種組合測井的光纖陀螺測斜儀所有核心傳感器組合和旋轉結構體27。傳感器組合包括三軸加速度計21、22、23以及三軸光纖陀螺儀24、一個光電編碼器25和一臺步進電機26 ;旋轉結構體27將所有傳感器通組合在一起，步進電機26驅動齒輪，帶動軸承并連接光電編碼器轉動軸，按照特定的控制率進行旋轉。
[0027]參考圖3，給出了本實用新型所述的保護總成4的結構組成，包括抗壓管體41、上端頭42、下端頭43。抗壓管體41起到抗壓作用，上端頭42通過連接器44與電子倉總成2相連，且通過連接器45與泥漿脈沖發生器相連，下端頭43通過連接器46與探測器總成I相連，且通過連接器47與其他儀器相連。
【權利要求】
1.一種用于隨鉆測量的光纖陀螺測斜儀，其特征在于包括一保護總成(4)，其內設有用于數據采集的探測器總成(I)和控制所述探測器總成(I)的電子倉總成(2)，所述保護總成(4)包括具有連接器和貫通線的上端頭(42)和下端頭(43)，上端頭(42)與電子倉總成(2)上端相連，下端頭(43)與探測器總成(I)下端相連；所述探測器總成(I)的下端和電子倉總成(2)的下端設有減震器(3)。
2.如權利要求1所述的光纖陀螺測斜儀，其特征在于所述探測器總成包括若干個傳感器和旋轉結構體；所述旋轉結構體包括一軸承和一步進電機；所述傳感器設置在所述軸承上；所述步進電機通過齒輪驅動該軸承。
3.如權利要求2所述的光纖陀螺測斜儀，其特征在于所述電子倉總成包括導航采集電路、傳感器驅動電路、數傳電路；所述導航采集電路包括采集單元、控制單元和慣性導航單元；其中，所述采集單元與每一所述傳感器數據連接，所述控制單元與所述步進電機數據連接，所述采集單元、控制單元和慣性導航單元分別與所述數傳電路連接；所述傳感器驅動電路與所述數傳電路、以及每一傳感器數據連接。
4.如權利要求2或3所述的光纖陀螺測斜儀，其特征在于所述傳感器包括若干個三軸加速度計、三軸光纖陀螺儀和編碼器。
5.如權利要求4所述的光纖陀螺測斜儀，其特征在于所述三軸加速度計為石英撓性加速度計。
6.如權利要求1或2或3所述的光纖陀螺測斜儀，其特征在于所述探測器總成(I)和電子倉總成(2)通過滑環和接插件連接。
7.如權利要求1所述的光纖陀螺測斜儀，其特征在于所述保護總成(4)包括一抗壓管體(41)，所述上端頭(42 )、下端頭(43 )設在所述抗壓管體(41)的兩端。
8.如權利要求1或7所述的光纖陀螺測斜儀，其特征在于所述上端頭(42)另一端設有一與泥漿脈沖發生器相連的連接器(45)，所述下端頭(43)的另一端設有一連接指定設備的連接器(47)。
【文檔編號】E21B47/022GK203783564SQ201420047217
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】呂偉, 劉良躍, 孫成志, 鄧建明, 范白濤, 岳步江, 王晉麟, 劉小剛, 劉寶生, 張曉麗, 李世楊 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油（中國）有限公司天津分公司, 航天科工慣性技術有限公司