測井用撓性陀螺的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種測井用撓性陀螺，屬于油田設備技術領域，其結構包括外殼，外殼上設置有外環力矩器和外環角度傳感器，外環力矩器和外環角度傳感器之間連接有外環，外環上設置有內環力矩器和內環角度傳感器，內環力矩器和內環角度傳感器之間連接有內環，內環上設置有轉子，轉子通過轉子驅動機構旋轉；采樣電阻R1和采樣電阻R3相對外環力矩線圈L1并聯；采樣電阻R2和采樣電阻R4相對內環力矩線圈L2并聯。該測井用撓性陀螺具備不斷電測量技術，其具有體積小、啟動快、自尋北、不用掉電分為測量和提拉兩種測試模式，極大的提高了油田生產效率。
【專利說明】
測井用撓性陀螺
技術領域
[0001]本實用新型涉及油田設備技術領域，具體地說是一種測井用撓性陀螺。
【背景技術】
[0002]—般的，近年來國內已有相關單位相繼開發出了不同類型的陀螺測斜儀應用于石油油井測量，但在具體使用過程中不斷暴露出通訊可靠性差、體積重量大、抗震性能差、只能進行點測且單點測量完成到儀器提拉期間，靜止時間過長(一般需要陀螺體斷電后兩分鐘后才能上提)測量效率低以及操作復雜等缺點。故給油田監測、生產造成不便。
【發明內容】
[0003]本實用新型的技術任務是解決現有技術的不足，提供一種測井用撓性陀螺。
[0004]本實用新型的技術方案是按以下方式實現的，該測井用撓性陀螺，其結構包括外殼，
[0005]外殼上設置有外環力矩器和外環角度傳感器，外環力矩器和外環角度傳感器之間連接有外環，
[0006]外環上設置有內環力矩器和內環角度傳感器，內環力矩器和內環角度傳感器之間連接有內環，
[0007]內環上設置有轉子，轉子通過轉子驅動機構旋轉；
[0008]外環力矩器的外環力矩線圈LI與采樣電阻Rl串聯，采樣電阻Rl接地；
[0009]外環力矩線圈LI通過KOOl位繼電器開關與采樣電阻R3串聯，采樣電阻R3接地；
[0010]采樣電阻Rl和采樣電阻R3相對外環力矩線圈LI并聯；
[0011]內環力矩器的內環力矩線圈L2與采樣電阻R2串聯，采樣電阻R2接地；
[0012]內環力矩線圈L2通過KOOl位繼電器開關與采樣電阻R4串聯，采樣電阻R4接地；
[0013]采樣電阻R2和采樣電阻R4相對內環力矩線圈L2并聯；
[0014]通信板輸出功能切換信號CR，CR信號電路串聯光耦合器Ul內部的發光二極管一，光親合器Ul內部的光敏三極管一串聯到KOOl位繼電器開關信號控制器上，KOOl位繼電器開關信號控制器連接KOOl位繼電器開關，KOOl位繼電器開關信號控制器串聯光耦合器U2內部的發光二極管二，光耦合器U2內部的光敏三極管二串聯TR信號電路。
[0015]采樣電阻Rl為300 Ω，采樣電阻R2為300 Ω，采樣電阻R3為50 Ω，采樣電阻R4為50Ω。
[0016]本實用新型與現有技術相比所產生的有益效果是:
[0017]該測井用撓性陀螺具備不斷電測量技術，其具有體積小、啟動快、自尋北、不用掉電分為測量和提拉兩種測試模式，極大的提高了油田生產效率。
[0018]該測井用撓性陀螺，在陀螺體不進行改造的情況下，采用這種測量模式，通過電路上的改進，實現了陀螺體在不需掉電靜止的情況下，進行儀器的上提或下放。這樣消除了點測后，陀螺體需靜止的時間。大大節省了單井陀螺的測井時間，減輕了儀器反復上電對電器元件的沖擊，大大延長了電器元件和陀螺的使用壽命。更加重要的是大大減輕了人員上井的勞動強度。
[0019]該測井用撓性陀螺設計合理、結構簡單、安全可靠、使用方便、易于維護，具有很好的推廣使用價值。
【附圖說明】
[0020]附圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0021]附圖2是本實用新型的通信板與伺服狀態切換和反饋信號電路圖。
[0022]附圖中的標記分別表示:
[0023]1、外殼，2、外環力矩器，3、外環角度傳感器，4、外環，
[0024]5、內環力矩器，6、內環角度傳感器，7、內環，
[0025]8、轉子，9、轉子驅動機構，
[0026]10、外環力矩線圈1^1，11、采樣電阻1?1，12、1(001位繼電器開關，13、采樣電阻1?，
[0027]14、內環力矩線圈L2，15、采樣電阻R2，16、采樣電阻R4，
[0028]17、通信板，18、CR信號電路，19、光耦合器Ul，20、發光二極管一，21、光敏三極管一，22、K001位繼電器開關信號控制器，
[0029 ] 23、光耦合器U2，24、發光二極管二，25、光敏三極管二，26、TR信號電路。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型的測井用撓性陀螺作以下詳細說明。
[0031]如附圖所示，本實用新型的測井用撓性陀螺，其結構包括外殼I，
[0032]外殼I上設置有外環力矩器2和外環角度傳感器3，外環力矩器2和外環角度傳感器3之間連接有外環4，
[0033]外環4上設置有內環力矩器5和內環角度傳感器6，內環力矩器5和內環角度傳感器6之間連接有內環7，
[0034]內環7上設置有轉子8，轉子8通過轉子驅動機構9旋轉；
[0035]外環力矩器2的外環力矩線圈LI10與采樣電阻Rl 11串聯，采樣電阻Rl 11接地；
[0036]外環力矩線圈LI 10通過KOOl位繼電器開關12與采樣電阻R3 13串聯，采樣電阻R3 13接地；
[0037]采樣電阻Rl11和采樣電阻R3 13相對外環力矩線圈LI 10并聯；
[0038]內環力矩器5的內環力矩線圈L214與采樣電阻R2 15串聯，采樣電阻R2 15接地；
[0039]內環力矩線圈L214通過KOOl位繼電器開關12與采樣電阻R4 16串聯，采樣電阻R4 16接地；
[0040]采樣電阻R2 15和采樣電阻R4 16相對內環力矩線圈L2 14并聯；
[0041]通信板17輸出功能切換信號CR，CR信號電路18串聯光耦合器Ul19內部的發光二極管一 20，光耦合器Ul內部的光敏三極管一 21串聯到KOOl位繼電器開關信號控制器22上，KOOl位繼電器開關信號控制器22連接KOOl位繼電器開關12，K001位繼電器開關信號控制器22串聯光耦合器U2 23內部的發光二極管二 24，光耦合器U2內部的光敏三極管二 25串聯TR信號電路26。
[0042]采樣電阻Rl為300 Ω，采樣電阻R2為300 Ω，采樣電阻R3為50Ω，采樣電阻R4為50Ω。
[0043]繞一個支點高速轉動的剛體稱為陀螺。通常所說的陀螺是特指對稱陀螺，它是一個質量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體，其幾何對稱軸就是它的自轉軸。由蒼蠅后翅(特化為平衡棒)仿生得來。陀螺儀的原理就是，一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。人們根據這個道理，用它來保持方向，制造出來的東西就叫陀螺儀。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒，因為車軸有一股保持水平的力量。陀螺儀在工作時要給它一個力，使它快速旋轉起來，一般能達到每分鐘幾十萬轉，可以工作很長時間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數據信號傳給控制系統。在現實生活中，陀螺儀發生的進給運動是在重力力矩的作用下發生的。
[0044]根據陀螺高速旋轉的特性，改進陀螺測井儀的工作狀態儀器。可以根據上位機的指令控制陀螺儀工作于大速率模式和小速率模式，大速率模式為提拉模式，井下儀不采集數據，減小功耗，延長儀器的使用壽命;小速率模式，井下儀控制陀螺的對轉點擊，分別在0°和180°采集多組數據，采用數據處理的方法，選取有用的數據計算方位、井斜等，利用對轉特性消除誤差；
[0045]功能切換信號CR信號由通訊板發出，用于控制產品狀態切換(“I”為3.3V~5V電壓，“O”為小于0.5V電壓，以DGND為參考地)XR信號為“I”時則陀螺進入點測模式，即測井狀態(該狀態下陀螺用于分辨地球角速率信號，無法跟蹤大的輸入角速率，其允許輸入角速率S3%)； CR信號為“O”時則陀螺進入提拉模式(該狀態下陀螺分辨率降低，無法分辨地球角速率，但存在更大的角速率輸入，保證陀螺提拉過程中受到的振動和沖擊對陀螺不會產生損壞)。
[0046]狀態反饋信號TR由伺服電路板發出，用于向系統反應產品當時的工作狀態；“I”表示產品工作在點測模式，“O”表示你產品工作在提拉模式(“I”為3.3V~5V電壓信號，“O”為小于0.5V電壓信號，以DGND為參考地)。
[0047]陀螺輸出主要通過在陀螺力矩器上串聯采樣電阻，將力矩器電流轉化為電壓輸出。測井狀態時，采樣電阻設計為300 Ω，此時陀螺擁有較高的分辨率，可以分辨出地球角速度從而用于方位結算，但由于伺服功放電壓最大值為15V，因此可以為力矩器提供的最大電流收到限制，因此陀螺無法跟蹤較大的輸入角速率;提拉模式時，采樣電阻變為50 Ω，陀螺分辨率降低，但由于采樣電阻減小，15V功放可為力矩器提供更大的工作電流，因此陀螺可根據大的角速率輸入而保證陀螺不被損壞。
[0048]圖2中L1、L2為動調陀螺儀力矩線圈(20±2Ω )。當陀螺儀存在角速度輸入時，伺服回路向力矩器線圈施加控制電流，形成控制力矩，使陀螺測量元件跟蹤輸入角速度，形成閉合回路。通過L1、L2的電流即可表征陀螺儀敏感角速率的大小，采樣電阻Rl、R2、R3、R4將L1、L2的電流信號轉化為電壓信號作為陀螺儀敏感角速率的輸出信號。
[0049]YLH、YLL、XLH、XLL分別表示動調陀螺儀兩路力矩器的高低端。Ul和U2為光耦和器(內部由發光二極管和光敏三極管組成)，由于內部無物理連接，可以很好的抑制噪聲，具有體積小、無觸點、抗干擾強等優點。KOOl位繼電器，通過控制信號的高低進行開關切換。R1、R2、R3、R4為采樣電阻。當通信板CR信號為“I”時，Ul內部的二極管不導通，致使Ul不工作，YLL和XLL通過電阻R1(300Q)和R2(300Q)分別接地，TR信號由于U2輸入信號為低電平，是得U2不工作，TR信號始終保持在高電平狀態，即“I”狀態，從而陀螺保持在點測模式，S剛井狀態老黨通信板CR信號為“O”時，Ul工作，YLL和XLL通過電阻R3(50Q )和R4(50Q)接地，U2輸入端有高電平信號，使得U2工作，TR信號拉低變為低電平，即為“O”，陀螺工作在提拉模式。
[0050]可知，跟蹤角速率與采樣RC成反比，當RC越小時，電流越大，跟蹤的角速率越大，反之亦然;即點測模式下跟蹤速率小，提拉模式下跟蹤速率大。
[0051]該測井用撓性陀螺，在陀螺體不進行改造的情況下，采用這種測量模式，通過電路上的改進，實現了陀螺體在不需掉電靜止的情況下，進行儀器的上提或下放。這樣消除了點測后，陀螺體需靜止的時間。大大節省了單井陀螺的測井時間，減輕了儀器反復上電對電器元件的沖擊，大大延長了電器元件和陀螺的使用壽命。更加重要的是大大減輕了人員上井的勞動強度。
【主權項】
1.測井用撓性陀螺，其特征在于包括外殼， 外殼上設置有外環力矩器和外環角度傳感器，外環力矩器和外環角度傳感器之間連接有外環， 外環上設置有內環力矩器和內環角度傳感器，內環力矩器和內環角度傳感器之間連接有內環， 內環上設置有轉子，轉子通過轉子驅動機構旋轉； 外環力矩器的外環力矩線圈LI與采樣電阻Rl串聯，采樣電阻Rl接地； 外環力矩線圈LI通過KOOl位繼電器開關與采樣電阻R3串聯，采樣電阻R3接地； 采樣電阻Rl和采樣電阻R3相對外環力矩線圈LI并聯； 內環力矩器的內環力矩線圈L2與采樣電阻R2串聯，采樣電阻R2接地； 內環力矩線圈L2通過KOOl位繼電器開關與采樣電阻R4串聯，采樣電阻R4接地； 采樣電阻R2和采樣電阻R4相對內環力矩線圈L2并聯； 通信板輸出功能切換信號CR，CR信號電路串聯光耦合器Ul內部的發光二極管一，光耦合器Ul內部的光敏三極管一串聯到KOOl位繼電器開關信號控制器上，KOOl位繼電器開關信號控制器連接KOOl位繼電器開關，KOOl位繼電器開關信號控制器串聯光耦合器U2內部的發光二極管二，光耦合器U2內部的光敏三極管二串聯TR信號電路。2.根據權利要求1所述的測井用撓性陀螺，其特征在于:采樣電阻Rl為300Ω，采樣電阻R2為300Ω，采樣電阻R3為50Ω，采樣電阻R4為50Ω。
【文檔編號】G01C19/02GK205482966SQ201620092978
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月30日
【發明人】于濤
【申請人】勝利油田東強儀器儀表制造有限責任公司