一种深钻探抗高温微惯性连续测斜装置制造方法及图纸

技术编号:14009704 阅读:102 留言:0更新日期:2016-11-17 10:15
本发明专利技术公开一种深钻探抗高温微惯性连续测斜装置,元器件部分耐压外管中心孔的下端与第一转接头相连,该第一接头上端部通过第一金属绝热体与第一吸热体相连;第一吸热体上端部与第二转接头下部相连,元器件安装壳中心孔的下部装有三个相互垂直的微型石英振动陀螺仪,元器件安装壳中心孔的上部装有三个相互垂直的加速度计;元器件安装壳中心孔的上端与第三转接头下端相连,三金属绝热体上端通过连接头与电路安装壳下端相连;电路安装壳上装有解算板、加速度计信号处理板、陀螺仪信号处理板、信号传输板和电源板。本发明专利技术能在移动过程中测量任意一个点的方位角、倾角和斜度,并可以在钻探过程中连续、高效地测量方位角、倾角和斜度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要用于石油、天然气钻探与勘探领域,尤其涉及一种深钻探抗高温微惯性连续测斜装置
技术介绍
在石油、天然气钻探与勘探过程中控制钻井精度,保证钻进不要偏离设计轨迹,必须对钻进过程中井的轨迹进行测量,石油、天然气工业钻探与勘测中采用测斜测量,能够有效提高钻井效率和降低采油成本,提高采油量,且现在通常采用的测量工具就是钻探用测斜装置。现有的测斜装置采用两自由度动调陀螺,这两自由度动调陀螺对应X轴和Y轴,并通过这两个动调陀螺测量方位角、倾角和斜度。现有测斜装置主要的缺陷如下:1、由于采用两自由度动调陀螺,不能构成完整的惯性测量系统,那么只能间断地测量不同测量点的方位角、倾角和斜度,而测量时必须停止不动,不能在钻探过程中测量,且要停止较长时间才能测一次,这样不仅测量效率低,而且不能在钻探过程中连续测量。2、现有动调陀螺的电源和信号传输结构复杂、成本高,且可靠性低。3、现有的测量装置耐高温性能不甚理想,不能很好地确保在200℃环境下可靠、连续地工作。4、由于动调陀螺的抗冲击能力差,这样就不能保证测量装置有良好的抗冲击能力,由于动调陀螺体积大,影响到整体的抗压设计,使其无法承受120MPa以上的工作环境,且动调陀螺容易损坏,从而导致测量装置的使用寿命短。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种能抗高温、抗高压功能的深钻探抗高温微惯性连续测斜装置,欲在钻探过程中连续、高效地测量方位角、倾角和斜度。本专利技术的技术方案如下:一种深钻探抗高温微惯性连续测斜装置,其特征在于:包括元器件部分耐压外管(1)和封闭接头,其中元器件部分耐压外管(1)中心孔的下端与第一转接头(2)相连,并通过第一转接头(2)外圆面上的o型圈密封,该第一接头上端部通过第一金属绝热体(3)与第一吸热体(4)相连;所述第一吸热体(4)上端部与第二转接头(5)下部相连,该第二转接头上部与元器件安装壳(6)中心孔的下端部相连,且元器件安装壳(6)装在所述元器件部分耐压外管(1)的中心孔内;所述元器件安装壳(6)中心孔的下部装有三个相互垂直的微型石英振动陀螺仪(7),这三个微型石英振动陀螺仪(7)分别对应坐标系的X轴、Y轴和Z轴;所述元器件安装壳(6)中心孔的上部装有三个相互垂直的加速度计(8),这三个加速度计分别对应坐标系的X轴、Y轴和Z轴,并与三个所述微型石英振动陀螺仪(7)一一对应,且微型石英振动陀螺仪(7)和加速度计(8)配合起来形成微惯性测量单元,可以在连续移动过程中测量任意一个点的方位角、倾角和斜度;所述元器件安装壳(6)中心孔的上端与第三转接头(9)下端相连,该第三转接头上端通过第二吸热体(50)与第二金属绝热体(10)下端接触,该第二金属绝热体上端及所述元器件部分耐压外管(1)中心孔的上端同时与第四转接头(11)下部固定,且第四转接头(11)下部通过外圆面上的o型圈与元器件部分耐压外管(1)密封;所述第四转接头(11)上部同时与第三金属绝热体(12)下端及电路部分耐压外管(13)中心孔的下端固定,且第四转接头(11)上部通过外圆面上的o型圈与电路部分耐压外管(13)之间密封;所述第三金属绝热体(12)上端通过第三吸热体(14)与电路安装壳(15)下端相连,这三个部件均装在一根元器件部分内管(16)内,该元器件部分内管同轴装在所述元器件部分耐压外管(1)内;所述电路安装壳(15)上装有解算板(17)、加速度计信号处理板(18)、陀螺仪信号处理板(19)、信号传输板(20)和电源板(21);所述电路安装壳(15)上端通过第四吸热体(23)与第四金属绝热体(100)下端相连,该第四吸热体与第四金属绝热体均装在所述元器件部分内管(16)内,且第四吸热体(100)上端通过柱塞(24)与所述电路部分耐压外管(13)中心孔的上端部固定连接;所述封闭接头装在电路部分耐压外管(13)中心孔的上端,并通过0型圈密封与电路部分耐压外管(13)密封。在上述技术方案中,微型石英振动陀螺仪和加速度计均为外购件,它们配合起来形成微惯性测量单元,通过捷联惯性导航算法,并依据井迹参数物理定义,在连续移动过程中测量任意一个点的方位角、倾角和斜度的技术为现有技术,目前一般用于飞机或航空武器的导航及制导领域,之前并没有现有技术将该技术运用至钻探勘测领域。采用上述技术后,可以在连续移动过程中测量任意一个点的方位角、倾角和斜度,这样可以大幅提高测量效率,并能在钻探过程中连续测量。同时,本案应用微惯性系统集成技术将微型石英振动陀螺仪、加速度计、解算板、加速度计信号处理板、陀螺仪信号处理板、信号传输板和电源板封装在一个密闭环境内,这样就可以抗高压和高温环境,并可在200℃以上的高温连续工作几个小时,从而大幅提高本案的抗震及抗压性能,延长使用寿命。作为本专利技术的重要优选,所述封闭接头包括出线接头(25)和螺母(33),其中出线接头(25)下端部与所述电路部分耐压外管(13)中心孔的上端相连,并通过o型圈密封;所述出线接头(25)的中心孔内同轴固设有上绝缘套(26)、中绝缘套(27)和下绝缘套(28),并在中绝缘套(27)内同轴设有一根弹簧(29),该弹簧上端套在上导电接头(30)下部的小径段外面,上导电接头中部的台阶面与所述上绝缘套(26)接触,且上导电接头(30)上部的小径段穿过该上绝缘套的中心孔;所述弹簧(29)下端套在下导电接头(31)上部的小径段外面,该下导电接头的台阶面与所述下绝缘套(28)的上端面接触,下导电接头(31)下部的小径段穿过下绝缘套(28)的中心孔后,依次套装有附加绝缘套(32)和所述螺母(33)。采用以上结构设计,所述封闭接头的结构简单,易于制造,可靠性高,具有很好的实用性,且成本低廉。作为本专利技术的重要优选,封闭接头一端连接单芯铠装电缆,封闭接头另一端通过电缆连接电源板(21)电源端,电源板(21)将电缆传输的电源转换为二次电源后,通过电源板(21)对解算板(17)、加速度计信号处理板(18)、陀螺仪信号处理板(19)、信号传输板(20)、微型石英振动陀螺仪(7)和加速度计(8)进行供电,微型石英振动陀螺仪(7)采集的振动信号通过电缆连接陀螺仪信号处理板(19)信号输入端进行信号处理,加速度计(8)采集的加速度信号通过电缆连接加速度计信号处理板(18)信号输入端进行信号处理,加速度计信号处理板(18)信号输出端和陀螺仪信号处理板(19)信号输出端连接解算板(17)信号输入端进行信号解算,解算板(17)信号输出端连接信号传输板(20)信号输入端,信号传输板(20)信号输出端通过电缆连接数据发送电路进行数据发送。采用以上电路设计,通过电源板对其他处理板和传感器进行供电,保证装置内部电控设备安全稳定运行,同时通过封闭接头将信号传递到地面设备,进行探测操作。作为本专利技术的重要优选,所述数据发送电路包括:信号传输板(20)传输的串行输入信号连接调制电路信号输入端,调制电路连接频率基准电路进行频率相位调制,调制电路输出端连接信号驱动单元信号输入端,信号驱动单元信号输出端连接信号耦合单元,信号耦合单元信号输出端通过单芯铠装电缆将信号传输到串行数据接收单元。作为本专利技术的重要优选,所述数据发送电路包括:串行数据输入端连接第1电阻一端,第1电阻另一端连接第1D型触发本文档来自技高网...
一种深钻探抗高温微惯性连续测斜装置

【技术保护点】
一种深钻探抗高温微惯性连续测斜装置,其特征在于:包括元器件部分耐压外管(1)和封闭接头,其中元器件部分耐压外管(1)中心孔的下端与第一转接头(2)相连,并通过第一转接头(2)外圆面上的o型圈密封,该第一接头上端部通过第一金属绝热体(3)与第一吸热体(4)相连;所述第一吸热体(4)上端部与第二转接头(5)下部相连,该第二转接头上部与元器件安装壳(6)中心孔的下端部相连,且元器件安装壳(6)装在所述元器件部分耐压外管(1)的中心孔内;所述元器件安装壳(6)中心孔的下部装有三个相互垂直的微型石英振动陀螺仪(7),这三个微型石英振动陀螺仪(7)分别对应坐标系的X轴、Y轴和Z轴;所述元器件安装壳(6)中心孔的上部装有三个相互垂直的加速度计(8),这三个加速度计分别对应坐标系的X轴、Y轴和Z轴,并与三个所述微型石英振动陀螺仪(7)一一对应,且微型石英振动陀螺仪(7)和加速度计(8)配合起来形成微惯性测量单元,可以在连续移动过程中测量任意一个点的方位角、倾角和斜度;所述元器件安装壳(6)中心孔的上端与第三转接头(9)下端相连,该第三转接头上端通过第二吸热体(50)与第二金属绝热体(10)下端接触,该第二金属绝热体上端及所述元器件部分耐压外管(1)中心孔的上端同时与第四转接头(11)下部固定,且第四转接头(11)下部通过外圆面上的o型圈与元器件部分耐压外管(1)密封;所述第四转接头(11)上部同时与第三金属绝热体(12)下端及电路部分耐压外管(13)中心孔的下端固定,且第四转接头(11)上部通过外圆面上的o型圈与电路部分耐压外管(13)之间密封;所述第三金属绝热体(12)上端通过第三吸热体(14)与电路安装壳(15)下端相连,这三个部件均装在一根元器件部分内管(16)内,该元器件部分内管同轴装在所述元器件部分耐压外管(1)内;所述电路安装壳(15)上装有解算板(17)、加速度计信号处理板(18)、陀螺仪信号处理板(19)、信号传输板(20)和电源板(21);所述电路安装壳(15)上端通过第四吸热体(23)与第四金属绝热体(100)下端相连,该第四吸热体与第四金属绝热体均装在所述元器件部分内管(16)内,且第四吸热体(100)上端通过柱塞(24)与所述电路部分耐压外管(13)中心孔的上端部固定连接;所述封闭接头装在电路部分耐压外管(13)中心孔的上端,并通过0型圈密封与电路部分耐压外管(13)密封。...

【技术特征摘要】
1.一种深钻探抗高温微惯性连续测斜装置,其特征在于:包括元器件部分耐压外管(1)和封闭接头,其中元器件部分耐压外管(1)中心孔的下端与第一转接头(2)相连,并通过第一转接头(2)外圆面上的o型圈密封,该第一接头上端部通过第一金属绝热体(3)与第一吸热体(4)相连;所述第一吸热体(4)上端部与第二转接头(5)下部相连,该第二转接头上部与元器件安装壳(6)中心孔的下端部相连,且元器件安装壳(6)装在所述元器件部分耐压外管(1)的中心孔内;所述元器件安装壳(6)中心孔的下部装有三个相互垂直的微型石英振动陀螺仪(7),这三个微型石英振动陀螺仪(7)分别对应坐标系的X轴、Y轴和Z轴;所述元器件安装壳(6)中心孔的上部装有三个相互垂直的加速度计(8),这三个加速度计分别对应坐标系的X轴、Y轴和Z轴,并与三个所述微型石英振动陀螺仪(7)一一对应,且微型石英振动陀螺仪(7)和加速度计(8)配合起来形成微惯性测量单元,可以在连续移动过程中测量任意一个点的方位角、倾角和斜度;所述元器件安装壳(6)中心孔的上端与第三转接头(9)下端相连,该第三转接头上端通过第二吸热体(50)与第二金属绝热体(10)下端接触,该第二金属绝热体上端及所述元器件部分耐压外管(1)中心孔的上端同时与第四转接头(11)下部固定,且第四转接头(11)下部通过外圆面上的o型圈与元器件部分耐压外管(1)密封;所述第四转接头(11)上部同时与第三金属绝热体(12)下端及电路部分耐压外管(13)中心孔的下端固定,且第四转接头(11)上部通过外圆面上的o型圈与电路部分耐压外管(13)之间密封;所述第三金属绝热体(12)上端通过第三吸热体(14)与电路安装壳(15)下端相连,这三个部件均装在一根元器件部分内管(16)内,该元器件部分内管同轴装在所述元器件部分耐压外管(1)内;所述电路安装壳(15)上装有解算板(17)、加速度计信号处理板(18)、陀螺仪信号处理板(19)、信号传输板(20)和电源板(21);所述电路安装壳(15)上端通过第四吸热体(23)与第四金属绝热体(100)下端相连,该第四吸热体与第四金属绝热体均装在所述元器件部分内管(16)内,且第四吸热体(100)上端通过柱塞(24)与所述电路部分耐压外管(13)中心孔的上端部固定连接;所述封闭接头装在电路部分耐压外管(13)中心孔的上端,并通过0型圈密封与电路部分耐压外管(13)密封。2.根据权利要求1所述的深钻探抗高温微惯性连续测斜装置,其特征在于:所述封闭接头包括出线接头(25)和螺母(33),其中出线接头(25)下端部与所述电路部分耐压外管(13)中心孔的上端相连,并通过o型圈密封;所述出线接头(25)的中心孔内同轴固设有上绝缘套(26)、中绝缘套(27)和下绝缘套(28),并在中绝缘套(27)内同轴设有一根弹簧(29),该弹簧上端套在上导电接头(30)下部的小径段外面,上导电接头中部的台阶面与所述上绝缘套(26)接触,且上导电接头(30)上部的小径段穿过该上绝缘套的中心孔;所述弹簧(29)下端套在下导电接头(31)上部的小径段外面,该下导电接头的台阶面与所述下绝缘套(28)的上端面接触,下导电接头(31)下部的小径段穿过下绝缘套(28)的中心孔后,依次套装有附加绝缘套(32)和所述螺母(33)。3.根据权利要求1所述的深钻探抗高温微惯性连续测斜装置,其特征在于:还包括:封闭接头一端连接单芯铠装电缆,封闭接头另一端通过电缆连接电源板(21)电源端,电源板(21)将电缆传输的电源转换为二次电源后,通过电源板(21)对解算板(17)、加速度计信号处理板(18)、陀螺仪信号处理板(19)、信号传输板(20)、微型石英振动陀螺仪(7)和加速度计(8)进行供电,微型石英振动陀螺仪(7)采集的振动信号通过电缆连接陀螺仪信号处理板(19)信号输入端进行信号处理,加速度计(8)采集的加速度信号通过电缆连接加速度计信号处理板(18)信号输入端进行信号处理,加速度计信号处理板(18)信号输出端和陀螺仪信号处理板(19)信号输出端连接解算板(17)信号输入端进行信号解算,解算板(17)信号输出端连接信号传输板(20)信号输入端,信号传输板(20)信号输出端通过电缆连接数据发送电路进行数据发送。4.根据权利要求3所述的深钻探抗高温微惯性连续测斜装置,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈国弘邓云周强刘勇赵娟
申请(专利权)人:重庆天箭惯性科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:重庆;50

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