一种用于石油测斜仪器的光纤陀螺IMU骨架制造技术

本发明专利技术公开了一种用于石油测斜仪的光纤陀螺IMU骨架，该骨架在空间上呈圆筒与框架组合的结构布局，骨架上设置有X轴向腔体、Y轴向腔体、Z轴向腔体、电路板安装腔体、光源组件安装腔体、加表组件安装腔体和IMU坐标基准导出腔体，并在外部安装有磁屏蔽圆筒外套。本发明专利技术骨架一方面通过多个安装凸台之间的正交来安装石油测斜仪上所需零件，减少了应用环境下的热影响；另一方面通过IMU基准坐标系来布局骨架，保证了石油测斜仪上所需零件的正交安装之间的坐标关系。本发明专利技术设计的骨架在用于石油测斜仪时，具有重量轻、刚度大、环境适应性强，可实现IMU基准传递的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于石油测斜仪器的光纤陀螺IMU骨架，该骨架决定了安装在其上的零件的坐标关系。
技术介绍
测斜仪是油井井眼轨迹的主要测量工具，传统的测斜仪主要采用机械陀螺作为角速度传感器测量井斜及方位角、采用加速度计(即加表组件)采集相对惯性空间的信息。随着技术的进步，光纤陀螺型石油测斜仪的研制和应用日益广泛。光纤陀螺技术应用于石油测斜领域，需要重点解决的问题是:(I)尺寸限制。测斜仪通常为筒形结构，光纤陀螺(即敏感环组件)和加表组件在测斜仪内部的布局既要保证与MU基准坐标系O-XYZ正交的一致，又要适应测斜仪轴向/径向尺寸比极大的结构特点。(2)复杂的强磁场应用环境。井下作业的地磁环境复杂，测斜仪必须有相应的抗地磁干扰措施。(3)长时间高温工作。测斜仪在井下工作时的温度相对较高，测试时间长，要保证IMU单元具有较好的温度适应性，结构设计必须要有与之适应的措施。(4)坐标基准传递。特殊的应用环境决定了测斜仪必须采用多层嵌套和分段连接的内部结构，做为核心器件的MU单元，其坐标基准必须能从测斜仪的内层有效传递到仪器的外部。光纤陀螺技术在油井测斜领域的应用，必须考虑上述行业背景和行业应用的特殊性。石油测斜仪用光纤陀螺IMU骨架的结构设计应兼顾IMU单元的技术要求和测斜仪的特点。IMU, Inertial measurement unit,惯性测量单兀。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于石油测斜仪的光纤陀螺IMU骨架。该骨架采用一体成型技术制造，空间呈筒形与框架组合的结构布局，这样的结构布局有利于实现石油测斜仪用MU骨架的组件化、模块化设计。本专利技术设计的骨架重量轻、强度高、易于加工和零件装配，能满足井下应用的温度适应性要求。结合安装在外部的磁屏蔽圆筒外套，对井下的复杂地磁条件具有较强的环境适应性。本专利技术光纤陀螺IMU骨架的优点在于:①空间呈筒形与框架组合的结构布局，这样的结构布局有利于实现石油测斜仪用IMU的组件化、模块化设计；且重量轻、强度高、易于加工。②在筒形与框架外部安装磁屏蔽圆筒外套(坡莫合金材料)，提高了光纤陀螺IMU骨架在井下复杂地磁环境的环境适应性。③骨架采用一体化加工成型，便于零件装配，这里的零件是指构成IMU单元所必须的器件，可以是光纤陀螺、加表、电路板、光源组件等。④骨架坐标保持与MU坐标系相同便于敏感环、加表组件沿坐标轴的安装，提高了测量精度，同时也使得骨架便于工业化加工生产。⑤骨架采用空间呈筒形与框架组合的结构布局，以及在骨架的两端与测斜仪其它部件固定连接的结构。在各个腔体的上通过加工有安装功能的凸台结构，使得IMU单元所需零件装配简单，各零件相互之间的传热通道保持最小，这有利于IMU单元的热均衡。⑥骨架外部安装的磁屏蔽圆筒外套可以加工为一体件，也可以加工为分段件进行套接在骨架上，在抗磁扰方面上具有结构简单、加工方便、便于装配的特点。附图说明图1是本专利技术光纤陀螺IMU骨架的正视面结构图。图1A是图1的后视图。图1B是图1的右视图。图1C是图1的左视图。图1D是图1的仰视图。图1E是图1的俯视图。图2是图1的俯视角度的结构图。图2A是图1的仰视角度的结构图。图2B是加表组件安装腔体部分的放大结构图。``图3是图1A的俯视角度的结构图。图3A是图1A的仰视角度的结构图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于石油测斜仪器的光纤陀螺IMU骨架，其特征在于：该骨架包括有Z轴向腔体（1）、X轴向腔体（2）、Y轴向腔体（3）、电路板安装腔体（4）、光源组件安装腔体（5）、加表组件安装腔体（6）和IMU坐标基准导出腔体（7）；所述骨架在空间上呈圆筒与框架组合的结构布局，即Z轴向腔体（1）为圆筒形结构；X轴向腔体（2）为箱型框架结构；Y轴向腔体（3）为箱型框架结构；电路板安装腔体（4）为箱型框架结构；光源组件安装腔体（5）为箱型框架结构；加表组件安装腔体（6）为箱型框架结构；IMU坐标基准导出腔体（7）为圆筒形结构；Z轴向腔体（1）的底部加工有第一安装凸台（11），所述第一安装凸台（11）上设有第一固定孔（12）；Z轴向腔体（1）的第一外筒安装面板（14）上设有第二固定孔（13）、第三固定孔（15）、光纤导引槽（16）；所述光纤导引槽（16）的一端开口与腔体导通，所述光纤导引槽（16）的另一端开口与X轴向腔体（2）的第一走纤通道（23）连续；X轴向腔体（2）上下为开放式的；X轴向腔体（2）的左侧板（2A）上设有矩形通孔（2C），左侧板（2A）的上端设有第一走纤通道（23），该第一走纤通道（23）与光纤导引槽（16）为连续结构；X轴向腔体（2）的右侧板（2B）的内侧壁上设有第二安装凸台（21），第二安装凸台（21）上开有第四固定孔（22）；Y轴向腔体（3）左右为开放式的；Y轴向腔体（3）的上侧板（3A）的内侧壁上设有第三安装凸台（31），第三安装凸台（31）上开有第五固定孔（32）；Y轴向腔体（3）的下侧板（3B）的后部为第二外筒安装面板（36），上侧板（3A）的左端部设有凸棱（33），凸棱（33）与上侧板（3A）左端的端面之间留有间隙，该间隙用于第一尾纤通过，形成第二走纤通道（34）；第二走纤通道（34）与第一走纤通道（23）连续；电路板安装腔体（4）上下为开放式的；电路板安装腔体（4）的左面为左侧板（4A）、电路板安装腔体（4）的右面为右侧板（4B）；电路板安装腔体（4）内设有第四安装凸台（41），所述第四安装凸台（41）上开有第七固定孔（42）；电路板安装腔体（4）的上边与光源组件安装腔体（5）的上边连续处设有第五安装凸台（43），所述第五安装凸台（43）上开有第八固定孔（44）；电路板安装腔体（4）的下边与光源组件安装腔体（5）的下边连续处设有第六安装凸台（43A），所述第六安装凸台（43A）上开有第九固定孔（44A）；光源组件安装腔体（5）上下为开放式的；光源组件安装腔体（5）的左面为左侧板（5A）、光源组件安装腔体（5）的右面为右侧板（5B）；右侧板（5B）上设有过线孔（55）和压线孔（56），过线孔（55）和压线孔（56）用于布放和固定电信号引线；光源组件安装腔体（5）内设有第七安装凸台（51），所述第七安装凸台（51）上开有第十固定孔（52）；在光源组件安装腔体（5）的左侧板（5A）的侧部加工了第四凸棱（45），第三凸棱（45）与电路板安装腔体（4）的上板面构成了第三走纤通道（46），该第三走纤通道（46）与第二走纤通道（34）接续；加表组件安装腔体（6）下方为开放式的；加表组件安装腔体（6）上设有上侧板（6D）、左侧板（6A）、右侧板（6B）、前侧板（6C）；上侧板（6D）上开有第十二固定孔（65），上侧板（6D）的内壁上设有第九安装凸台（64）；左侧板（6A）上设有走线孔（63A）；右侧板（6B）上设有走线孔（63）和通孔，右侧板（6B）的内壁上设有第八安装凸台（61），第八安装凸台（61）上设有第十一固定孔（62）；前侧板（6C）的下端端部为圆弧形；IMU坐标基准导出腔体（7）的定位底面板（72）的中心有过线孔（75），第四外筒安装面板（71）与磁屏蔽圆筒外套的另一端固定连接；IMU坐标基准导出腔体（7）的定位圆周体上设有定位键槽（73）、第十三固定孔（74）；通过第十三固定孔（74）实现IMU骨架与石油测斜仪其它组件端头的连接固定。...

【技术特征摘要】
1.一种用于石油测斜仪器的光纤陀螺頂U骨架，其特征在于:该骨架包括有Z轴向腔体(I)、X轴向腔体(2 )、Y轴向腔体(3 )、电路板安装腔体(4 )、光源组件安装腔体(5 )、加表组件安装腔体(6)和IMU坐标基准导出腔体(7)； 所述骨架在空间上呈圆筒与框架组合的结构布局，即Z轴向腔体(I)为圆筒形结构；X轴向腔体(2)为箱型框架结构；￥轴向腔体(3)为箱型框架结构；电路板安装腔体(4)为箱型框架结构；光源组件安装腔体(5)为箱型框架结构；加表组件安装腔体(6)为箱型框架结构；MU坐标基准导出腔体(7)为圆筒形结构； Z轴向腔体(I)的底部加工有第一安装凸台(11)，所述第一安装凸台(11)上设有第一固定孔(12)； Z轴向腔体(I)的第一外筒安装面板(14)上设有第二固定孔(13)、第三固定孔(15)、光纤导引槽(16);所述光纤导引槽(16)的一端开口与腔体导通,所述光纤导引槽(16)的另一端开口与X轴向腔体(2)的第一走纤通道(23)连续； X轴向腔体(2 )上下为开放式的；X轴向腔体(2 )的左侧板(2A)上设有矩形通孔(2C)，左侧板(2A)的上端设有第一走纤通道(23)，该第一走纤通道(23)与光纤导引槽(16)为连续结构；X轴向腔体(2)的右侧板(2B)的内侧壁上设有第二安装凸台(21)，第二安装凸台(21)上开有第四固定孔(22); Y轴向腔体(3)左右为开放式的；￥轴向腔体(3)的上侧板(3A)的内侧壁上设有第三安装凸台(31)，第三安装凸台(31)上开有第五固定孔(32) ;￥轴向腔体(3)的下侧板(3B)的后部为第二外筒安装面板(36)， 上侧板(3A)的左端部设有凸棱(33)，凸棱(33)与上侧板(3A)左端的端面之间留有间隙，该间隙用于第一尾纤通过，形成第二走纤通道(34);第二走纤通道(34)与第一走纤通道(23)连续； 电路板安装腔体(4)上下为开放式的；电路板安装腔体(4)的左面为左侧板(4A)、电路板安装腔体(4)的右面为右侧板(4B)； 电路板安装腔体(4)内设有第四安装凸台(41)，所述第四安装凸台(41)上开有第七固定孔(42)； 电路板安装腔体(4)的上边与光源组件安装腔体(5)的上边连续处设有第五安装凸台(43)，所述第五安装凸台(43)上开有第八固定孔(44)； 电路板安装腔体(4)的下边与光源组件安装腔体(5)的下边连续处设有第六安装凸台(43A)，所述第六安装凸台(43A)上开有第九固定孔(44...

【专利技术属性】
技术研发人员：章博，高爽，林铁，李立京，张春熹，许文渊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：