動調陀螺連續測斜儀的製作方法

2023-07-28 17:21:51 3

專利名稱：動調陀螺連續測斜儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油測井行業，具體涉及一種不受地質和周圍環境影響，抗磁性幹擾，可實現連續測量井眼參數功能的動調陀螺連續測斜儀。
背景技術：
由於我國石油資源緊缺，每年需進口大量原油，因此需要老油井煥發新活力，同時在新油井開發過程提高油井的產出效費比，因此運用現代測井技術是一種必不可少的手段。陀螺測斜儀是能在油田生產中起著開窗側鑽、打水平井的一種儀器。目前國內大量使用的是點測型陀螺測斜儀，由於點測型陀螺測斜儀實際測井數據誤差大，測井效率低，儀器結構加工困難，配合件很多，生產調試周期長，因此結構設計考慮因數多，生產成功率低。由於有轉動部件且長期工作，必須適應井下高溫環境，使用過程中·故障率高，維修困難，抗振動衝擊能力低，無法適應隨鑽測斜的要求。

實用新型內容本實用新型旨在解決常規點測型陀螺測斜儀實際測井數據誤差大，測井效率低，轉動部件多，使用過程中故障率高，維修困難，抗振動衝擊能力低等問題。為解決以上技術問題，本實用新型提供的動調陀螺連續測斜儀，包括井下儀器和地面設備，兩者通過可變恆壓恆流源電源進行單芯電連接，所述井下儀器包括出線接頭、探管和罩在所述探管外側的承壓外管，所述承壓外管的前後兩端均罩有保護總成，所述出線接頭穿過承壓外管前端的保護總成與探管相連；關鍵在於所述探管包括依次布置的二次電源艙、數字電路艙、慣性電路艙、對轉電機和慣性測量組合體，所述二次電源艙和數字電路艙設置在第一電路支撐架上，慣性電路艙設置在第二電路支撐架上，所述第一電路支撐架與第二電路支撐架之間、第二電路支撐架與對轉電機之間分別通過接頭相連，對轉電機與慣性測量組合體連接，慣性測量組合體與承壓外管後端的保護總成通過接頭相連；所述慣性測量組合體包括三軸向正交的第一、第二、第三加速度計，三軸向正交的第一、第二陀螺儀，所述第一陀螺儀由兩自由度的動力調諧陀螺儀組成X、Y軸，第二陀螺儀由兩自由度的動力調諧陀螺儀組成Z軸；所述二次電源艙，數字電路艙，第一、第二、第三加速度計，第一、第二陀螺儀與地面設備之間電連接。本實用新型採用集成三軸動調陀螺、三軸加速度計的結構，無平臺轉動結構，用三軸陀螺敏感運動角速率依據慣性導航原理進行井跡參數計算和數據高速輸出，實現連續測斜功能，它以三軸動調陀螺儀、三軸加速度計為主要傳感器。通過慣性測量組合體內的三軸向正交的加速度計和三軸向正交的陀螺儀，由慣性導航原理和KALMAN濾波，實現自動尋北。信號經單芯信號傳輸系統發送和接收，由專用測井軟體利用獲得的井跡參數生成井眼軌跡的三維立體視圖、東西向或南北向的井眼軌跡剖面視圖和正對北向的井眼軌跡俯視圖。實現井斜角、井斜方位角、工具面角的測量，測量精度更高。[0009]所述第一電路支撐架與第二電路支撐架之間、第二電路支撐架與對轉電機之間、慣性測量組合體與承壓外管後端的保護總成之間的接頭中設置有接插件。通過接插件進行拔插連接，便於製造及安裝。優選為，所述井下儀器的外徑小於等於48mm，以適應小井眼要求。本實用新型的有益效果(I)與點測型陀螺測斜儀相比，本實用新型在初始對準階段，通過動力調諧陀螺儀測量地球自轉角速率分量，實現自動尋北獲得井斜方位角，通過加速度計測量井斜角、工具面角，然後進入連續測斜階段通過三軸向正交的動調陀螺敏感井下儀器的運動角速度，由慣性導航原理和KALMAN濾波實時高速計算井斜角、工具面角、井斜方位角，不受磁幹擾，穩定性好，精度高。而常規的點測型陀螺測斜儀是反覆執行初始對準階段，因此測量測井效率低，實際測量精度有限，只能靜態測量，無法實現連續測斜。 (2)動力調諧陀螺儀敏感儀器運動角速率，並與高精度加速度計進行組合來測量井跡中某點的井斜方位角，不受磁幹擾的影響，可以精確地測量井斜角、井斜方位角和工具面角。同時由於漂移小，精度高，可自動尋北，並通過保護總成、承壓外管、動調陀螺等結構和技術，提高儀器的抗壓、抗振、抗衝擊能力，可以全天候使用。(3)不受地質和周圍環境影響，抗磁性幹擾；使用方便，工作過程自動尋北，測量前後均無需校北；漂移小、精度高、體積小，可在鑽杆或油管內使用，測量數據連續實時輸出，使用效率高。可用於用於開窗側鑽、打水平井定方位、套管井複測、油井套管損傷定位、定向密集射孔等方面，是石油測井的關鍵裝備。本實用新型將有利於促進石油天然氣勘探和開發行業技術進步，有利於提升石油儀器製造行業的技術水平。

圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明一種動調陀螺連續測斜儀，由井下儀器和地面設備組成。井下儀器如圖I所示，由出線接頭I、探管2、承壓外管3和兩個保護總成4等組成。承壓外管3罩在探管2的外側，一個保護總成4罩在承壓外管3的前端，另一個保護總成4罩在承壓外管3的後端，三者組合成一個外殼將探管2包於其中，起到保護探管2的作用。出線接頭I的一端位於承壓外管3前端的保護總成4外，另一端穿過承壓外管3前端的保護總成4與探管2相連。探管2包括依次布置的二次電源艙21、數字電路艙22、慣性電路艙23、對轉電機24和慣性測量組合體25。二次電源艙21和數字電路艙22設置在第一電路支撐架5上，第一電路支撐架5起到支撐二次電源艙21和數字電路艙22的作用。慣性電路艙23設置在第二電路支撐架6上，第二電路支撐架6起到支撐慣性電路艙23的作用。第一電路支撐架5與第二電路支撐架6之間通過接頭7相連，第二電路支撐架6與對轉電機24之間通過另一接頭7相連，對轉電機24的下端與慣性測量組合體25的上端連接，慣性測量組合體25的下端與承壓外管3後端的保護總成4也通過單獨設置的接頭7相連。慣性測量組合體25由三軸向正交的第一、第二、第三加速度計8、9、10，三軸向正交的第一、第二陀螺儀11、12組成。第一陀螺儀11由兩自由度的動力調諧陀螺儀組成X、Y軸，第二陀螺儀12由兩自由度的動力調諧陀螺儀組成Z軸。二次電源艙21，數字電路艙22，第一、第二、第三加速度計8、9、10，第一、第二陀螺儀11、12與地面設備之間電連接。優選為，第一電路支撐架5與第二電路支撐架6之間的接頭7、第二電路支撐架6與對轉電機24之間的接頭7、慣性測量組合體25與承壓外管3後端的保護總成4之間的接頭7中，均設置有接插件71，通過接插件71進行拔插連接。最好是，井下儀器的外徑小於等於 48mmο地面設備和井下儀器之間通過可變恆壓恆流源電源進行單芯電連接，實現供電和信號的傳輸。
權利要求1.一種動調陀螺連續測斜儀，包括井下儀器和地面設備，兩者通過可變恆壓恆流源電源進行單芯電連接，所述井下儀器包括出線接頭(I)、探管(2)和罩在所述探管(2)外側的承壓外管(3)，所述承壓外管(3)的前後兩端均罩有保護總成(4)，所述出線接頭(I)穿過承壓外管(3)前端的保護總成(4)與探管(2)相連；其特徵在於所述探管(2)包括依次布置的二次電源艙(21)、數字電路艙(22)、慣性電路艙(23)、對轉電機(24)和慣性測量組合體(25)，所述二次電源艙(21)和數字電路艙(22)設置在第一電路支撐架(5)上，慣性電路艙(23)設置在第二電路支撐架(6)上，所述第一電路支撐架(5)與第二電路支撐架(6)之間、第二電路支撐架(6)與對轉電機(24)之間分別通過接頭(7)相連，對轉電機(24)與慣性測量組合體(25)連接，慣性測量組合體(25)與承壓外管(3)後端的保護總成(4)通過接頭(7)相連； 所述慣性測量組合體(25)包括三軸向正交的第一、第二、第三加速度計(8、9、10)，三軸向正交的第一、第二陀螺儀(11、12)，所述第一陀螺儀(11)由兩自由度的動力調諧陀螺儀組成X、Y軸，第二陀螺儀(12)由兩自由度的動力調諧陀螺儀組成Z軸； 所述二次電源艙(21)，數字電路艙(22)，第一、第二、第三加速度計(8、9、10)，第一、第二陀螺儀(11、12)與地面設備之間電連接。
2.按照權利要求I所述的動調陀螺連續測斜儀，其特徵在於所述第一電路支撐架(5)與第二電路支撐架(6)之間、第二電路支撐架(6)與對轉電機(24)之間、慣性測量組合體(25)與承壓外管(3)後端的保護總成⑷之間的接頭(7)中設置有接插件(71)。
3.按照權利要求I或2所述的動調陀螺連續測斜儀，其特徵在於所述井下儀器的外徑小於等於48mm。
專利摘要本實用新型公開了一種動調陀螺連續測斜儀，包括井下儀器和地面設備，所述井下儀器包括出線接頭、探管、承壓外管和保護總成，所述探管包括依次布置的二次電源艙、數字電路艙、慣性電路艙、對轉電機和慣性測量組合體，所述慣性測量組合體包括三軸向正交的第一、第二、第三加速度計，三軸向正交的第一、第二陀螺儀，所述第一陀螺儀由兩自由度的動力調諧陀螺儀組成X、Y軸，第二陀螺儀由兩自由度的動力調諧陀螺儀組成Z軸。漂移小，精度高，體積小，不受磁幹擾的影響，可以精確地測量井斜角、井斜方位角和工具面角，同時由於可自動尋北，儀器的抗壓、抗振、抗衝擊能力高，可以全天候使用。
文檔編號E21B47/022GK202767974SQ201220408198
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者許吉金, 陳國弘, 周強 申請人:重慶天箭傳感器有限公司