一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器制造技术

本实用新型专利技术在于提供一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器，包括探测器总成、电路总成；其中，探测器总成包括三轴加速度计、双轴陀螺仪、旋转结构体、隔温设备、保护总成；隔温设备包括保温瓶体、吸热体和隔热体，隔热体通过连接器与电路总成相连，电路总成包括导航采集电路、二次电源电路和传感器驱动电路；探测器总成和电路总成通过滑环和接插件相连；隔温设备将探测器总成和电路总成与井下高温环境相隔离，以保证仪器在可允许的温度下工作；保护总成用于提高井下仪器抗压和连接。能够适应于裸眼井和套管井所有井况的井身轨迹和方位测量，克服了现有磁性测斜仪、单点陀螺测斜仪和半连续陀螺测斜仪的使用局限性和不能组合测量的缺点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及陀螺姿态测量仪器在组合测井中的应用，利用陀螺姿态测量仪器可以为在裸眼井和套管井进行工程作业的组合测井系统提供精确的方位及斜度信息，既能实现井眼轨迹连续测量，又能实现为组合测井系统中其他仪器提供工具面及方位信息。
技术介绍
石油测井市场上陀螺姿态测量仪器主要有两类一类是在地面进行外部基准标定寻北，无法进行自对准和陀螺校漂，仪器只能进行单点测量、无法实现连续姿态更新；另一类是半连续的陀螺姿态测量仪器，其自成系统，无法与其他仪器组合使用，且连续测量一段时间，必须停止进行陀螺校漂。 本技术主要应用于油田开采中的测井工程，与成像测井仪器、声学测井仪器及核测井仪器等组合使用，在裸眼井内对油层评价提供精确方位，在套管井内为套管损伤提供精确方位，并能够连续测量完成井眼轨迹测绘，无须停止对陀螺仪进行校漂。本技术不仅解决了常规磁性测斜仪无法在地磁场受到影响的油井中提供方位的难题，而且实现了全连续组合测量，使其不仅能够在套管井内工程作业，也能在裸眼井内工程作业，弥补了现有市场上陀螺姿态测量仪器无法组合测量及全连续工作的缺点。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种能够实现全连续组合测井的陀螺姿态测量仪器。为实现上述目的，本技术采取以下技术方案—种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器，包括探测器总成、电路总成、隔温设备、保护总成；探测器总成和电路总成通过滑环和接插件相连；隔温设备将探测器总成和电路总成与井下高温环境相隔离，以保证仪器在可允许的温度下工作；保护总成用于提高井下仪器抗压和连接。其中，探测器总成包括三轴加速度计、双轴陀螺仪、旋转结构体；所述旋转结构体为包括步进电机、绝对式光电编码器、轴承和齿轮，旋转结构体将所有传感器组合一起，在步进电机的驱动下，按照特定的控制率进行旋转；隔热设备包括保温瓶体、吸热体和隔热体，隔热体通过连接器与电路总成相连，保温瓶体和隔热体组合使用防止外界环境温度进入瓶内，吸热体通过液相变化对瓶内温度进行吸收，达到降温目的；保护总成包括抗压管体、上端头、下端头，抗压管体起到抗压作用，上端头通过连接器与隔热设备相连，且通过连接器与其他仪器相连，下端头通过连接器与隔热设备相连，且通过连接器与其他仪器相连；电路总成包括导航采集电路、二次电源电路和传感器驱动电路。按照本技术提供的一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器，还具有如下附属技术特征所述陀螺仪为光纤陀螺仪。所述加速度计为石英挠性加速度计。所述旋转结构体为包括步进电机、绝对式光电编码器、轴承和齿轮。所述保温瓶体为保温真空夹层瓶体，瓶体内设有液相变化吸热体和金属真空隔热体。所述保护总成包括抗压外壳、上下端头，上下端头含有与其他组合仪器相连的连接器和贯通线。所述导航采集电路包括电子电路、采集软件、控制软件和惯性导航软件。本技术的优点是由于本技术的隔温设备、保护总成等结构，使得该专利仪器能够适应井下高温、高压和强冲击工作环境；通过控制软件和旋转结构体配合，使得三轴加速度计和双轴陀螺仪实现了姿态自寻北和全连续测量，无需测井过程中停止进行陀螺仪和姿态校漂；通过导航采集电路和惯性导航软件实现了仪器姿态井下解算，直接上传姿 态信息，达到了与其他测井仪器组合使用的目的。所以本技术具有适应恶劣工作环境、自寻北、全连续组合测量等优点，能够适应于裸眼井和套管井所有井况的井身轨迹和方位测量，具有使用范围广、测速快、精度高等特点，克服了现有磁性测斜仪、单点陀螺测斜仪和半连续陀螺测斜仪的使用局限性和不能组合测量的缺点。附图说明图I为本技术的一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器示意图；图2为本技术一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器探测器总成的结构示意图；图3为本技术一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器隔温设备部分的结构示意图；图4为本技术一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器保护总成部分的结构示意图；图5为本技术一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器电源电路的电路框图；图6为本技术一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器导航采集电路的电路框图。具体实施方案下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。在本技术的描述中，术语“内侧”、“外侧”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。参见图1，其中示出本技术一种组合测井的陀螺姿态测量仪器的示意图，包括探测器总成I、电路总成2、隔温设备3和保护总成4。其中，探测器总成I和电路总成2通过滑环和接插件相连；隔温设备3可以将探测器总成I和电路总成2与井下高温环境相隔离，以保证仪器在可允许的温度下工作；保护总成4具有提高井下仪器抗压和与组合测量仪器连接的功能。参考图2，给出了本技术所述一种组合测井的陀螺姿态测量仪器所有核心传感器组合和旋转结构体27。传感器组合包括三轴加速度计21、22、23以及双轴陀螺仪24、一轴光电编码器25和一台步进电机26 ;旋转结构体27将所有传感器组合一起，在步进电机26的驱动下，按照特定的控制率进行旋转。三轴加速度计21、22、23通过螺钉紧固的方式固定在双轴陀螺仪24的上端结构本体上，双轴陀螺仪24的下端结构本体通过螺钉紧固的方式与旋转结构体27相连，旋转结构体27上端通过轴承与光电编码器25相连，旋转结构体27下端通过轴承和齿轮与步进电机26相连。参考图3，给出了本技术所述的隔热设备3的结构组成，包括保温瓶体31、吸热体32和隔热体33，隔热体33通过连接器34与电路总成相连。保温瓶体31和隔热体33组合使用防止外界环境温度进入瓶内，吸热体32通过液相变化对瓶内温度进行吸收，达到降温目的。吸热体32下端与隔热体33上端通过螺钉紧固的方式相连，隔热体33下端通过连接器34与电路总成相连，吸热体32上端通过螺纹方式与保温瓶体31相连。 参考图4，给出了本技术所述的保护总成4的结构组成，包括抗压管体41、上端头42、下端头43。抗压管体41起到抗压作用，上端头42通过连接器44与隔温设备3相连，且通过连接器45与组合测井中的其他仪器相连，下端头43通过连接器46与隔温设备3相连，且通过连接器47与组合测井中的其他仪器相连。上端头42通过螺纹与抗压管体41上端相连，下端头43通过螺纹与抗压管体41下端相连。参考图5，给出了电路总成中电源电路的原理框图，该电路实现了传感器及电路工作所需要的直流电源。其中，通过变压转换将输入交流电转换为直流电，通过降噪电路将电源中的交流噪声成分降低，通过DC/DC电路将直流电转换成不同电压幅值的直流电源，通过滤波电路进一步提升输出直流电源的品质，最终输出传感器及电路工作所需要的直流电源(±5V、±12V)。参考图6，给出了电路总成中导航采集电路的原理框图，该电路实现了传感器数据采集、导航解算及控制系统运行。其中，信号处理单元将传感器数据进行预处理，采集单元对传感器数据进行采集，并将模拟信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器，其特征在于，包括探测器总成(1)、电路总成(2)、隔温设备(3)、保护总成(4)；探测器总成(1)和电路总成(2)通过滑环和接插件相连；隔温设备(3)将探测器总成(1)和电路总成(2)与井下高温环境相隔离，以保证仪器在可允许的温度下工作；保护总成(4)用于提高井下仪器抗压和连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器，其特征在于，包括探测器总成(I)、电路总成(2)、隔温设备(3)、保护总成(4);探测器总成⑴和电路总成(2)通过滑环和接插件相连；隔温设备⑶将探测器总成⑴和电路总成⑵与井下高温环境相隔离，以保证仪器在可允许的温度下工作；保护总成(4)用于提高井下仪器抗压和连接。2.根据权利要求I所述的一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器，其特征在于，探测器总成(I)包括三轴加速度计(21、22、23)、双轴陀螺仪(24)、旋转结构体(27);所述旋转结构体(27)为包括步进电机(26)、绝对式光电编码器(25)、轴承和齿轮，旋转结构体(27)将所有传感器组合一起，在步进电机(26)的驱动下，按照特定的控制率进行旋转，三轴加速度计(21、22、23)固定在双轴陀螺仪(24)的上端结构本体上，双轴陀螺仪(24)的下端结构本体与旋转结构体(27)相连，旋转结构体(27)上端通过轴承与光电编码器(25)相连，旋转结构体(27)下端通过轴承和齿轮与步进电机(26)相连。3.根据权利要求I所述的一种用于组合测井的陀螺姿态测量仪器，其特征在于，隔温设备(3)包括保温瓶体(31)、吸热体(32)和隔热体(33)，隔热体(33)通过连接器(34)与电路总成⑵相连，保温瓶体(31)和隔热体(33)组合使用防止外界环境温度进入瓶...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕伟，张龙，张晓丽，刘庆成，郭秋芬，唐雅琴，姜洪雷，胡雄，
申请(专利权)人：航天科工惯性技术有限公司，
类型：实用新型
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