CN102337881B - 一种用于连续测斜仪中惯性测量组件的组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油测井领域，涉及一种测井仪器关键结构组件的连续测斜仪中惯性测量组件的组装方法。该结构将2个挠性陀螺、3个加速度计、1个旋转变压器和1个直流力矩电机合理地组合安装在一起，将挠性陀螺和加速度计，部分安装于传感器固联框架，部分安装于传感器转位框架，减小了转位机构负载，提高了控制稳定性；隔离了陀螺传感器之间的振动和温度场干扰，提高了传感器信号的稳定性；缩小了整支仪器的外形尺寸达到Φ42mm，达到国内最高水平，满足了石油仪器特殊外径尺寸要求。

Description

一种用于连续测斜仪中惯性测量组件的组装方法
技术领域
本发明属于石油测井领域，涉及一种测井仪器关键结构组件的连续测斜仪中惯性测量组件的组装方法。
背景技术
陀螺测斜仪是当前石油测井领域中广泛应用的一种定向测斜仪器。该种仪器是基于惯性导航技术的惯性测量***,是一种不依赖任何外部设备,完全自主的实时而快速的测量仪器，且不受外界磁场干扰。如图2所示，现有的测斜仪常用的安装方法是将Z向加速度计20、X向加速度计21、Y向加速度计22和Z向挠性陀螺23、XY向挠性陀螺24全部安装于惯性测量组件传感器转位框架28上；惯性测量组件传感器转位框架28两端通过旋转变压器转动轴29和电机转动轴26分别与旋转变压器19和直流力矩电机25进行精密连接；最后，在其外部装配上转位支承外框架27，组成完整的惯性测量组件。此种方法虽然结构简单、易于装配，但是，会造成转位机构负载过大，连续测量时抗冲击振动能力差；陀螺传感器之间的振动和温度场干扰难以隔离，传感器信号稳定性受影响；整支仪器的外径尺寸受传感器外形限制难以做小，不能很好满足油井测量应用环境。
发明内容
本发明的目的是：提出一种结构刚度好，传感器信号稳定，并缩小整支仪器外形尺寸的一种用于连续测斜仪中惯性测量组件的组装方法。
本发明的技术解决方案是：
（a）将Z向挠性陀螺安装于惯性测量组件传感器固联框架的一个安装面上，Z向加速度计安装于惯性测量组件传感器固联框架的另一个安装面上，两个安装面之间的垂直度小于0.02mm，Z向挠性陀螺的陀螺轴与惯性测量组件传感器固联框架轴的同轴度达到小于Φ0.05mm，以满足测斜仪对惯性测量组件传感器各轴间正交性要求；
（b）将X、Y向加速度计和XY向挠性陀螺正交安装于惯性测量组件传感器转位框架的三个安装面上，惯性测量组件传感器三个安装面之间的垂直度小于0.02mm，XY向挠性陀螺安装面与惯性测量组件传感器转位框架轴的垂直度小于0.02mm，以满足测斜仪对惯性测量组件传感器各轴间的正交性要求；
（c）惯性测量组件传感器转位框架的一端通过旋转变压器转动轴与旋转变压器相接，旋转变压器转动轴与惯性测量组件传感器转位框架的同轴度小于Φ0.02mm，惯性测量组件传感器转位框架的另一端通过电机转动轴与直流力矩电机，电机转动轴与惯性测量组件传感器转位框架的同轴度小于Φ0.02mm，惯性测量组件传感器转位框架置于转位支承外框架内，通过惯性测量组件传感器转位框架两端的旋转变压器和直流力矩电机与转位支承外框架相连。
（d）惯性测量组件传感器固联框架与转位支承外框架通过对接安装面组装在一起，惯性测量组件传感器固联框架轴与转位支承外框架轴的同轴度小于Φ0.02mm。所述的惯性测量组件传感器固联框架与转位支承外框架装有旋转变压器的一端进行组装。
本发明具有的优点和有益效果是，该结构将2个挠性陀螺、3个加速度计、1个旋转变压器和1个直流力矩电机合理地组合安装在一起，将挠性陀螺和加速度计，部分安装于传感器固联框架，部分安装于传感器转位框架，减小了转位机构负载，提高了控制稳定性；隔离了陀螺传感器之间的振动和温度场干扰，提高了传感器信号的稳定性；缩小了整支仪器的外形尺寸达到Φ42mm，达到国内最高水平，满足了石油仪器特殊外径尺寸要求。
附图说明
图1是惯性测量组件本发明的结构和装配状态示意图；
图2是惯性测量组件现有的结构和装配状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。本发明包括2个挠性陀螺、3个加速度计、1个旋转变压器、1个直流力矩电机以及3个机械框架。通过旋转变压器、直流力矩电机、惯性测量组件传感器转位框架以及转位支承外框架构成稳定转位机构；惯性测量组件传感器转位框架中安装X、Y向加速度计和XY向挠性陀螺，满足自寻北的结构技术要求；在惯性测量组件传感器固联框架中安装Z向挠性陀螺和Z向加速度计，构成固联框架；固联框架与稳定转位机构精确对接后实现完整的惯性测量组件结构，满足连续测量的结构技术要求。其安装方法是，
（1）将Z向挠性陀螺1安装于惯性测量组件传感器固联框架18的Z向陀螺安装面2上，Z向加速度计3安装于惯性测量组件传感器固联框架18的Z向加速度计安装面4上，两个安装面之间的垂直度小于0.02mm，Z向挠性陀螺1的陀螺轴与惯性测量组件传感器固联框架轴的同轴度小于Φ0.05mm，以满足测斜仪对惯性测量组件传感器各轴间正交性要求；
（2）将X向加速度计6安装于惯性测量组件传感器转位框架14的X向加速度计安装面15上，将Y向加速度计7安装于惯性测量组件传感器转位框架14的Y向加速度计安装面12上，将XY向挠性陀螺8安装于惯性测量组件传感器转位框架14的XY向挠性陀螺安装面11上，惯性测量组件传感器的三个安装面之间的垂直度小于0.02mm，XY向挠性陀螺安装面11与惯性测量组件传感器转位框架轴的垂直度小于0.02mm，以满足测斜仪对惯性测量组件传感器各轴间的正交性要求；
（3）惯性测量组件传感器转位框架14的一端通过旋转变压器转动轴16与旋转变压器5相接，旋转变压器转动轴16与惯性测量组件传感器转位框架轴的同轴度小于Φ0.02mm，惯性测量组件传感器转位框架14的另一端通过电机转动轴10与直流力矩电机9相连，电机转动轴10与惯性测量组件传感器转位框架轴的同轴度小于Φ0.02mm；同轴度的较高要求有利于减小陀螺与g有关项标定的误差和双位置寻北误差，从而提高仪器测量精度；惯性测量组件传感器转位框架14置于转位支承外框架13内，通过惯性测量组件传感器转位框架14两端的旋转变压器5和直流力矩电机9与转位支承外框架13相连；整个转位机构减少了Z向挠性陀螺、Z向加速度计和部分框架的重量，提高了仪器连续测量的抗冲击、振动的能力。
（4）惯性测量组件传感器固联框架18与转位支承外框架13通过对接安装面17组装在一起，惯性测量组件传感器固联框架轴与转位支承外框架轴的同轴度小于Φ0.02mm；同轴度的较高要求有利于减小整支仪器的初始误差角，从而为油井轨迹测量提供更为准确、可靠的姿态参数。

Claims (2)

1.一种用于连续测斜仪中惯性测量组件的组装方法，其特征是，
(a)将Z向挠性陀螺（1）安装于惯性测量组件传感器固联框架(18)的Z向陀螺安装面(2)上，Z向加速度计(3)安装于惯性测量组件传感器固联框架(18)的Z向加速度计安装面(4)上，两个安装面之间的垂直度小于0.02mm，Z向挠性陀螺（1）的陀螺轴与惯性测量组件传感器固联框架轴的同轴度小于Φ0.05mm；
(b)将X向加速度计(6)安装于惯性测量组件传感器转位框架(14)的X向加速度计安装面(15)上，将Y向加速度计(7)安装于惯性测量组件传感器转位框架(14)的Y向加速度计安装面(12)上，将XY向挠性陀螺(8)安装于惯性测量组件传感器转位框架(14)的XY向挠性陀螺安装面(11)上，惯性测量组件传感器的三个安装面之间的垂直度小于0.02mm，XY向挠性陀螺安装面(11)与惯性测量组件传感器转位框架轴的垂直度小于0.02mm；
(c)惯性测量组件传感器转位框架(14)的一端通过旋转变压器转动轴(16)与旋转变压器(5)相接，旋转变压器转动轴(16)与惯性测量组件传感器转位框架轴的同轴度小于Φ0.02mm，惯性测量组件传感器转位框架(14)的另一端通过电机转动轴(10)与直流力矩电机(9)相连，电机转动轴(10)与惯性测量组件传感器转位框架轴的同轴度小于Φ0.02mm，惯性测量组件传感器转位框架(14)置于转位支承外框架(13)内，通过惯性测量组件传感器转位框架(14)两端的旋转变压器(5)和直流力矩电机(9)与转位支承外框架(13)相连。
(d)惯性测量组件传感器固联框架(18)与转位支承外框架(13)通过对接安装面(17)组装在一起，惯性测量组件传感器固联框架轴与转位支承外框架轴的同轴度小于Φ0.02mm。
2.根据权利要求1所述的一种用于连续测斜仪中惯性测量组件的组装方法，其特征是，所述的惯性测量组件传感器固联框架与转位支承外框架装有旋转变压器的一端进行组装。 
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