CN203783564U - 一种用于随钻测量的光纤陀螺测斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于随钻测量的光纤陀螺测斜仪。本光纤陀螺测斜仪包括一保护总成（4），其内设有用于数据采集的探测器总成（1）和控制所述探测器总成（1）的电子仓总成（2），所述保护总成（4）包括具有连接器和贯通线的上端头（42）和下端头（43），上端头（42）与电子仓总成（2）上端相连，下端头（43）与探测器总成（1）下端相连；所述探测器总成（1）的下端和电子仓总成（2）的下端设有减震器（3）。本实用新型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，而且实现了随钻测量。

Description

一种用于随钻测量的光纤陀螺测斜仪

技术领域

本实用新型涉及一种光纤陀螺测斜仪，在随钻测量中的应用，利用该光纤陀螺测斜仪可以在井眼钻进过程中，实时反映井下钻头姿态角，为司钻提供钻进姿态参数指示和钻井决策提供依据，实现井眼轨迹控制。

背景技术

测斜仪是石油天然气钻井工程中不可缺少的工具。目前现场使用多种类型的测斜仪器如照像单、多点测斜仪、电子单多点测斜仪、有线随钻测斜仪和无线随钻测斜仪等。有线随钻测斜仪和无线随钻测斜仪主要用于定向井和水平井的定向测量，也可以用于直井，但因费用昂贵很少在直井中应用。目前电子单多点仪器广泛用于直井井斜的测量，但是其无法安装在钻铤工具内，其抗振能力更无法满足钻井环境要求，无法实现随钻测量。

本实用新型主要应用于油田开采中的钻井工程，可直接安装在钻铤工具内，实时进行井眼轨迹测量。传统的基于磁性测量的随钻测量仪器主要是用磁罗盘测量钻孔方位角的测斜仪，有下列几种类型：机械锁卡单点测斜仪，地面控制多点测斜仪和单点、多点照相测斜仪，但是在高密度丛式井、丛式加密井的钻井过程中，由于所钻井眼与邻井间距较小，产生磁性干扰，传统的基于磁性测量的随钻测量仪器已无法正常使用。

本实用新型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，而且实现了随钻测量，使其能够在钻井工程中直接作业，扩大了现有市场上光纤陀螺测斜仪的使用领域，解决了高密度丛式井、丛式加密井的井眼轨迹实时控制问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，克服上述现有技术之缺陷而提供一种能够实现随钻测量的光纤陀螺测斜仪。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种用于随钻测量的光纤陀螺测斜仪，其特征在于包括一保护总成4，其内设有用于数据采集的探测器总成1和控制所述探测器总成1的电子仓总成2，所述保护总成4包括具有连接器和贯通线的上端头42和下端头43，上端头42与电子仓总成2上端相连，下端头43与探测器总成1下端相连；所述探测器总成1的下端和电子仓总成2的下端设有减震器3。

进一步的，所述探测器总成包括若干个传感器和旋转结构体；所述旋转结构体包括一轴承和一步进电机；所述传感器设置在所述轴承上；所述步进电机通过齿轮驱动该轴承。

进一步的，所述电子仓总成包括导航采集电路、传感器驱动电路、数传电路；所述导航采集电路包括采集单元、控制单元和惯性导航单元；其中，所述采集单元与每一所述传感器数据连接，所述控制单元与所述步进电机数据连接，所述采集单元、控制单元和惯性导航单元分别与所述数传电路连接；所述传感器驱动电路与所述数传电路、以及每一传感器数据连接。

进一步的，所述传感器包括若干个三轴加速度计、三轴光纤陀螺仪和编码器。

进一步的，所述三轴加速度计为石英挠性加速度计。

进一步的，所述探测器总成1和电子仓总成2通过滑环和接插件连接。

进一步的，所述保护总成4包括一抗压管体41，所述上端头42、下端头43设在所述抗压管体41的两端。

进一步的，所述上端头42另一端设有一与泥浆脉冲发生器相连的连接器45，所述下端头43的另一端设有一连接指定设备的连接器47。

本实用新型的光纤陀螺测斜仪包括探测器总成、电子仓总成以及保护总成和减震器四个部分。其中探测器总成包括三轴加速度计、三轴光纤陀螺仪、旋转结构体；电子仓总成包括导航采集电路、传感器驱动电路、数传电路。

其中，所述旋转结构体为包括步进电机、光电编码器、轴承和齿轮。

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（用于数据传输）。

所述导航采集电路如图4所示，包括采集单元、控制单元和惯性导航单元。其中采集单元负责传感器数据采集、控制单元负责旋转结构体按设定控制率旋转、惯性导航单元负责姿态数据解算，三个单元的信息交换通过数传电路的总线完成。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

由于本实用新型的减振器、保护总成等结构，使得该实用新型仪器能够适应井下强振、高压和强冲击的钻井工作环境；通过控制导航采集电路和旋转结构体配合，使得三轴加速度计和三轴陀螺仪实现了钻井过程中的仪器姿态测量；通过数传电路和泥浆脉冲发生器的配合，直接上传姿态信息，达到了实时井眼轨迹控制的目的。所以本实用新型具有适应恶劣工作环境、自寻北、随钻测量等优点，能够适应于钻井工程的井身轨迹和方位测量，克服了现有磁性测斜仪和测井用陀螺测斜仪的使用局限性和不能随钻测量的缺点。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型探测器总成的结构示意图；

图3为本实用新型保护总成部分的结构示意图；

图4为本实用新型导航采集电路的电路框图。

具体实施方式

参见图1，其中示出本实用新型一种组合测井的光纤陀螺测斜仪的示意图，包括探测器总成1、电子仓总成2、减振器3和保护总成4。其中，探测器总成1和电子仓总成2通过滑环和接插件相连；减振器3分别装在探测器总成1的下端和电子仓总成2的下端，以保证仪器在强振钻井环境下工作；保护总成4具有提高井下仪器抗压和与其它仪器连接的功能。

参考图2，给出了本实用新型所述一种组合测井的光纤陀螺测斜仪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以及三轴光纤陀螺仪24、一个光电编码器25和一台步进电机26；旋转结构体27将所有传感器通组合在一起，步进电机26驱动齿轮，带动轴承并连接光电编码器转动轴，按照特定的控制率进行旋转。

参考图3，给出了本实用新型所述的保护总成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与电子仓总成2相连，且通过连接器45与泥浆脉冲发生器相连，下端头43通过连接器46与探测器总成1相连，且通过连接器47与其他仪器相连。

Claims (8)

1.一种用于随钻测量的光纤陀螺测斜仪，其特征在于包括一保护总成（4），其内设有用于数据采集的探测器总成（1）和控制所述探测器总成（1）的电子仓总成（2），所述保护总成（4）包括具有连接器和贯通线的上端头（42）和下端头（43），上端头（42）与电子仓总成（2）上端相连，下端头（43）与探测器总成（1）下端相连；所述探测器总成（1）的下端和电子仓总成（2）的下端设有减震器（3）。

2.如权利要求1所述的光纤陀螺测斜仪，其特征在于所述探测器总成包括若干个传感器和旋转结构体；所述旋转结构体包括一轴承和一步进电机；所述传感器设置在所述轴承上；所述步进电机通过齿轮驱动该轴承。

3.如权利要求2所述的光纤陀螺测斜仪，其特征在于所述电子仓总成包括导航采集电路、传感器驱动电路、数传电路；所述导航采集电路包括采集单元、控制单元和惯性导航单元；其中，所述采集单元与每一所述传感器数据连接，所述控制单元与所述步进电机数据连接，所述采集单元、控制单元和惯性导航单元分别与所述数传电路连接；所述传感器驱动电路与所述数传电路、以及每一传感器数据连接。

4.如权利要求2或3所述的光纤陀螺测斜仪，其特征在于所述传感器包括若干个三轴加速度计、三轴光纤陀螺仪和编码器。

5.如权利要求4所述的光纤陀螺测斜仪，其特征在于所述三轴加速度计为石英挠性加速度计。

6.如权利要求1或2或3所述的光纤陀螺测斜仪，其特征在于所述探测器总成（1）和电子仓总成（2）通过滑环和接插件连接。

7.如权利要求1所述的光纤陀螺测斜仪，其特征在于所述保护总成（4）包括一抗压管体（41），所述上端头（42）、下端头（43）设在所述抗压管体（41）的两端。

8.如权利要求1或7所述的光纤陀螺测斜仪，其特征在于所述上端头（42）另一端设有一与泥浆脉冲发生器相连的连接器（45），所述下端头（43）的另一端设有一连接指定设备的连接器（47）。