CN105134172B - 一种三轴无线随钻测斜仪校验架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三轴无线随钻测斜仪校验架及使用方法，其技术方案是：方位角调节基座上安装井斜角调节支架，所述井斜角调节支架通过连接架安装工具面角调节夹持装置，三轴无线随钻测斜仪校验架在方位角、井斜角和工具面角三个自由度内自由转动。方位角、井斜角和工具面角分别与其相对应的无磁光电编码器连接，无磁光电编码器将各轴的转角反馈给计算机，在轴上安装有导电滑环可保证各轴在任意位置转动时传输无磁光电编码器的数据；本发明的有益效果是：三轴无线随钻测斜仪校验架采用模块化设计，整体结构简单易实现，基座采用分体式结构便于安装，方位角、井斜角和工具面角分别与其相对应的无磁光电编码器连接实现了方位角度变化的自动化获取。

Description

一种三轴无线随钻测斜仪校验架

技术领域

本发明涉及一种无线随钻测斜仪校验支架，特别涉及一种三轴无线随钻测斜仪校验架及使用方法。

背景技术

无线随钻测斜仪是定向井、水平井施工中必备的测量仪器，它通过传感器测得井底的井斜角、方位角和工具面角等参数，利用无线传输方式把测量数据实时传输到地面，通过及时调整井眼轨迹，确保钻头按照井眼轨迹设计方向钻进，顺利达到目的层。

目前无线随钻测斜仪在使用过程中，随着时间推移和下井次数的增多，仪器中的器件及电子线路的性能会发生变化，使得无线随钻测斜仪的测量精度变差，进而影响定向施工的施工质量。必须定期应用三轴无线随钻测斜仪校验架对测斜仪进行校验，校验架的调节精度会直接影响仪器的精度，同时批量测斜仪校验时效率低，校验质量得不到保证。因此开发研制具有结构简单、易于实现、调节精度高和便于操作的三轴无线随钻测斜仪校验架，是油田钻井用随钻测斜仪进行校验的必然要求。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种三轴无线随钻测斜仪校验架及使用方法。

本发明提到的一种三轴无线随钻测斜仪校验架，其技术方案是：包括方位角调节基座、井斜角调节支架和工具面角调节夹持装置，方位角调节基座上安装井斜角调节支架，所述井斜角调节支架通过连接架安装工具面角调节夹持装置，通过连接架的转动调节井斜角度，所述的方位角调节基座主要包括支撑底座、调平垫脚、角度调节底座、第一转轮、第一蜗轮、第一蜗杆、方位无磁光电编码器、引线孔、滚珠滑道、底座连接螺栓、基座转轴和转盘，支撑底座上装有调平垫脚，通过调整调平垫脚保证方位角调节基座水平，角度调节底座通过底座连接螺栓安装固定在支撑底座上，角度调节底座的中心轴上设有基座转轴，基座转轴上安装第一蜗轮，第一蜗轮的外部连接第一蜗杆，第一蜗杆和第一蜗轮组成蜗轮蜗杆副，第一转轮与第一蜗杆连接，基座转轴的上部连接转盘，基座转轴下部安装方位无磁光电编码器，方位无磁光电编码器的数据线通过引线孔引出，通过第一转轮转动可调节方位角；

上述的井斜角调节支架主要包括支架、支架固定螺栓、第二转轮、第二蜗轮、第二蜗杆、无磁轴承、支架主动转轴、支架从动转轴、井斜无磁光电编码器和连接架，支架通过支架固定螺栓安装固定在转盘上，支架支撑部位安装无磁轴承，无磁轴承与支架主动转轴和支架从动转轴连接，支架从动转轴上安装井斜无磁光电编码器，支架主动转轴上安装第二蜗轮，第二转轮与第二蜗杆连接，第二蜗杆和第二蜗轮组成蜗轮蜗杆副，支架主动转轴和支架从动转轴上安装连接架，通过第二转轮转动可调节井斜角；

上述的工具面角调节夹持装置主要包括连接支架、摇杆、蜗轮、蜗杆、无磁轴承套、无磁轴承、夹持主动转轴、夹持从动转轴、V槽夹持座、V槽夹板、螺钉和工具面无磁光电编码器，连接架与连接支架通过螺栓连接固定，连接支架与无磁轴承套连接，无磁轴承套内安装无磁轴承，无磁轴承与夹持主动转轴和夹持从动转轴连接，夹持从动转轴上安装工具面无磁光电编码器，夹持主动转轴上安装第三蜗轮，摇杆与第三蜗杆连接，第三蜗杆和第三蜗轮组成蜗轮蜗杆副，夹持主动转轴和夹持从动转轴上安装V槽夹持座，V槽夹板通过螺钉安装在V槽夹持座上，通过调节螺钉调整对仪器的夹持定位，通过摇杆转动可调节工具面角。

上述的方位角调节基座采用分体式结构，所述的角度调节底座和转盘之间设有滚珠滑道，滚珠滑道内置入滚珠。

上述的基座转轴、支架主动转轴、夹持主动转轴上分别设有导电滑环，导电滑环将各轴在任意位置转动时传输无磁光电编码器的数据输出。

上述的V槽夹板与V槽夹持座通过螺钉安装固定，V槽夹持座的V形槽夹角小于V槽夹板凸台上的小V形槽夹角，夹持装置采用双V形槽进行夹持，增强了夹持的稳定性。

上述的三轴无线随钻测斜仪校验架可以在方位角、井斜角和工具面角三个自由度内自由转动。

本发明提到的一种三轴无线随钻测斜仪校验架的使用方法，包括以下几个步骤：

A）将无线随钻测斜仪固定在三轴无线随钻测斜仪校验架上，通过方位角调节基座调节方位角，将无线随钻测斜仪固定在转盘上，通过引线孔连接方位无磁光电编码器和基座转轴，通过调整调平垫脚保证方位角调节基座水平，通过第一转轮转动实现第一蜗杆和第一蜗轮转动实现方位角的调节，方位无磁光电编码器将基座转轴的转角反馈给计算机，在轴上安装有导电滑环可保证在任意位置转动时传输无磁光电编码器的数据，实现方位角的调节；

B）通过井斜角调节支架调节井斜角，将无线随钻测斜仪固定在转盘上，通过引线孔连接井斜无磁光电编码器和支架主动转轴、支架从动转轴，通过调整调平垫脚保证方位角调节基座水平，通过第二转轮转动实现第二蜗杆和第二蜗轮转动实现井斜角的调节，井斜无磁光电编码器将支架主动转轴、支架从动转轴的转角反馈给计算机，在支架主动转轴、支架从动转轴上安装有导电滑环可保证在任意位置转动时传输井斜无磁光电编码器的数据，实现井斜角的调节；

C）通过工具面角调节夹持装置调节工具面角，将无线随钻测斜仪固定在转盘上，通过引线孔连接工具面无磁光电编码器和夹持主动转轴、夹持从动转轴，通过调整调平垫脚保证方位角调节基座水平，通过摇杆转动实现第三蜗杆和第三蜗轮转动实现工具面角的调节，工具面无磁光电编码器将支架夹持主动转轴、夹持从动转轴转角反馈给计算机，在夹持主动转轴、夹持从动转轴上安装有导电滑环可保证在任意位置转动时传输工具面无磁光电编码器的数据，实现工具面角的调节。

本发明的有益效果是：三轴无线随钻测斜仪校验架采用模块化设计，整体结构简单易实现，基座采用分体式结构便于安装，方位角、井斜角和工具面角分别与其相对应的无磁光电编码器连接，在轴上安装有导电滑环可保证各轴在任意位置转动时传输无磁光电编码器的数据，实现了方位角度变化的自动化获取，角度调节底座和转盘之间设有滑道，滑道内置入滚珠，便于转盘转动，夹持装置采用双V形槽进行夹持增强了夹持稳定性。

附图说明

图1是三轴无线随钻测斜仪校验架的结构示意图；

图2是方位角调节基座的结构示意图；

图3是支撑底座的结构示意图；

图4是角度调节底座的结构示意图；

图5是蜗轮蜗杆副的结构示意图；

图6是双V形槽夹持的结构示意图；

上图中：方位角调节基座1、井斜角调节支架2、工具面角调节夹持装置3、支撑底座4、调平垫脚5、角度调节底座6、第一转轮7、第一蜗轮8、第一蜗杆9、方位无磁光电编码器10、引线孔11、滚珠滑道12、底座连接螺栓13、基座转轴14、转盘15、支架16、支架固定螺栓17、第二转轮18、第二蜗轮19、第二蜗杆20、无磁轴承21、支架主动转轴22、支架从动转轴23、井斜无磁光电编码器24、连接架25、连接支架26、摇杆27、蜗轮28、蜗杆29、无磁轴承套30、无磁轴承31、夹持主动转轴32、夹持从动转轴33、V槽夹持座34、V槽夹板35、螺钉36、工具面无磁光电编码器37。

具体实施方式

结合附图1-6，对本发明作进一步的描述：

本发明提到的一种三轴无线随钻测斜仪校验架，包括方位角调节基座1、井斜角调节支架2和工具面角调节夹持装置3，方位角调节基座1上安装井斜角调节支架2，所述井斜角调节支架2通过连接架安装工具面角调节夹持装置3，通过连接架的转动调节井斜角度，所述的方位角调节基座1主要包括支撑底座4、调平垫脚5、角度调节底座6、第一转轮7、第一蜗轮8、第一蜗杆9、方位无磁光电编码器10、引线孔11、滚珠滑道12、底座连接螺栓13、基座转轴14和转盘15，支撑底座4上装有调平垫脚5，通过调整调平垫脚5 保证方位角调节基座1水平，角度调节底座6通过底座连接螺栓13安装固定在支撑底座4上，角度调节底座6的中心轴上设有基座转轴14，基座转轴14上安装第一蜗轮8，第一蜗轮8的外部连接第一蜗杆9，第一蜗杆9和第一蜗轮8组成蜗轮蜗杆副，第一转轮7与第一蜗杆9连接，基座转轴14的上部连接转盘15，基座转轴14下部安装方位无磁光电编码器10，方位无磁光电编码器10的数据线通过引线孔11引出，通过第一转轮7转动可调节方位角；

上述的井斜角调节支架2主要包括支架16、支架固定螺栓17、第二转轮18、第二蜗轮19、第二蜗杆20、无磁轴承21、支架主动转轴22、支架从动转轴23、井斜无磁光电编码器24和连接架25，支架16通过支架固定螺栓17安装固定在转盘15上，支架16支撑部位安装无磁轴承21，无磁轴承21与支架主动转轴22和支架从动转轴23连接，支架从动转轴23上安装井斜无磁光电编码器24，支架主动转轴22上安装第二蜗轮19，第二转轮18与第二蜗杆20连接，第二蜗杆19和第二蜗轮20组成蜗轮蜗杆副，支架主动转轴22和支架从动转轴23上安装连接架25，通过第二转轮18转动可调节井斜角；

上述的工具面角调节夹持装置3主要包括连接支架26、摇杆27、蜗轮28、蜗杆29、无磁轴承套30、无磁轴承31、夹持主动转轴32、夹持从动转轴33、V槽夹持座34、V槽夹板35、螺钉36和工具面无磁光电编码器37，连接架25与连接支架26通过螺栓连接固定，连接支架26与无磁轴承套30连接，无磁轴承套30内安装无磁轴承31，无磁轴承31与夹持主动转轴32和夹持从动转轴33连接，夹持从动转轴33上安装工具面无磁光电编码器37，夹持主动转轴32上安装第三蜗轮28，摇杆27与第三蜗杆29连接，第三蜗杆29和第三蜗轮28组成蜗轮蜗杆副，夹持主动转轴32和夹持从动转轴33上安装V槽夹持座34，V槽夹板35通过螺钉36安装在V槽夹持座34上，通过调节螺钉36调整对仪器的夹持定位，通过摇杆27转动可调节工具面角。所述三轴无线随钻测斜仪校验架所有的材料均采用铝合金、铍青铜、纯铜、钛合金、聚四氟乙烯等无磁材料制造，底座支架等框体主要采用铝合金制造，转动轴采用铍青铜制造，无磁轴承采用耐磨塑料轴承。

其中，方位角调节基座1采用分体式结构，所述的角度调节底座6和转盘15之间设有滚珠滑道12，滚珠滑道12内置入滚珠。

其中，基座转轴14、支架主动转轴22、夹持主动转轴32上分别设有导电滑环，导电滑环将各轴在任意位置转动时传输无磁光电编码器的数据输出。

其中，V槽夹板35与V槽夹持座34通过螺钉安装固定，V槽夹持座34的V形槽夹角角度小于和V槽夹板35凸台上的小V形槽夹角角度，夹持装置采用双V形槽进行夹持增强了夹持稳定性。

其中，三轴无线随钻测斜仪校验架可以在方位角、井斜角和工具面角三个自由度内自由转动。

本发明提到的一种三轴无线随钻测斜仪校验架的使用方法，包括以下几个步骤：

A）将无线随钻测斜仪固定在三轴无线随钻测斜仪校验架上，通过方位角调节基座1调节方位角，将无线随钻测斜仪固定在转盘15上，通过引线孔11连接方位无磁光电编码器10和基座转轴14，通过调整调平垫脚5 保证方位角调节基座1水平，通过第一转轮7转动实现第一蜗杆9和第一蜗轮8转动实现方位角的调节，方位无磁光电编码器10将基座转轴14的转角反馈给计算机，在轴上安装有导电滑环可保证在任意位置转动时传输无磁光电编码器的数据，实现方位角的调节；

B）通过井斜角调节支架2调节井斜角，将无线随钻测斜仪固定在转盘15上，通过引线孔11连接井斜无磁光电编码器24和支架主动转轴22、支架从动转轴23，通过调整调平垫脚5 保证方位角调节基座1水平，通过第二转轮18转动实现第二蜗杆19和第二蜗轮20转动实现井斜角的调节，井斜无磁光电编码器24将支架主动转轴22、支架从动转轴23的转角反馈给计算机，在支架主动转轴22、支架从动转轴23上安装有导电滑环可保证在任意位置转动时传输井斜无磁光电编码器24的数据，实现井斜角的调节；

C）通过工具面角调节夹持装置3调节工具面角，将无线随钻测斜仪固定在转盘15上，通过引线孔11连接工具面无磁光电编码器37和夹持主动转轴32、夹持从动转轴33，通过调整调平垫脚5 保证方位角调节基座1水平，通过摇杆27转动实现第三蜗杆29和第三蜗轮28转动实现工具面角的调节，工具面无磁光电编码器37将支架夹持主动转轴32、夹持从动转轴33转角反馈给计算机，在夹持主动转轴32、夹持从动转轴33上安装有导电滑环可保证在任意位置转动时传输工具面无磁光电编码器37的数据，实现工具面角的调节。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种三轴无线随钻测斜仪校验架，其特征是：包括方位角调节基座（1）、井斜角调节支架（2）和工具面角调节夹持装置（3），方位角调节基座（1）上安装井斜角调节支架（2），所述井斜角调节支架（2）通过连接架安装工具面角调节夹持装置（3），通过连接架的转动调节井斜角度，所述的方位角调节基座（1）主要包括支撑底座（4）、调平垫脚（5）、角度调节底座（6）、第一转轮（7）、第一蜗轮（8）、第一蜗杆（9）、方位无磁光电编码器（10）、引线孔（11）、滚珠滑道（12）、底座连接螺栓（13）、基座转轴（14）和转盘（15），支撑底座（4）上装有调平垫脚（5），通过调整调平垫脚（5）保证方位角调节基座（1）水平，角度调节底座（6）通过底座连接螺栓（13）安装固定在支撑底座（4）上，角度调节底座（6）的中心轴上设有基座转轴（14），基座转轴（14）上安装第一蜗轮（8），第一蜗轮（8）的外部连接第一蜗杆（9），第一蜗杆（9）和第一蜗轮（8）组成蜗轮蜗杆副，第一转轮（7）与第一蜗杆（9）连接，基座转轴（14）的上部连接转盘（15），基座转轴（14）下部安装方位无磁光电编码器（10），方位无磁光电编码器（10）的数据线通过引线孔（11）引出，通过第一转轮（7）转动调节方位角；

所述的井斜角调节支架（2）主要包括支架（16）、支架固定螺栓（17）、第二转轮（18）、第二蜗轮（19）、第二蜗杆（20）、无磁轴承（21）、支架主动转轴（22）、支架从动转轴（23）、井斜无磁光电编码器（24）和连接架（25），支架（16）通过支架固定螺栓（17）安装固定在转盘（15）上，支架（16）支撑部位安装无磁轴承（21），无磁轴承（21）与支架主动转轴（22）和支架从动转轴（23）连接，支架从动转轴（23）上安装井斜无磁光电编码器（24），支架主动转轴（22）上安装第二蜗轮（19），第二转轮（18）与第二蜗杆（20）连接，第二蜗杆（19）和第二蜗轮（20）组成蜗轮蜗杆副，支架主动转轴（22）和支架从动转轴（23）上安装连接架（25），通过第二转轮（18）转动调节井斜角；

所述的工具面角调节夹持装置（3）主要包括连接支架（26）、摇杆（27）、蜗轮（28）、蜗杆（29）、无磁轴承套（30）、无磁轴承（31）、夹持主动转轴（32）、夹持从动转轴（33）、V槽夹持座（34）、V槽夹板（35）、螺钉（36）和工具面无磁光电编码器（37），连接架（25）与连接支架（26）通过螺栓连接固定，连接支架（26）与无磁轴承套（30）连接，无磁轴承套（30）内安装无磁轴承（31），无磁轴承（31）与夹持主动转轴（32）和夹持从动转轴（33）连接，夹持从动转轴（33）上安装工具面无磁光电编码器（37），夹持主动转轴（32）上安装第三蜗轮（28），摇杆（27）与第三蜗杆（29）连接，第三蜗杆（29）和第三蜗轮（28）组成蜗轮蜗杆副，夹持主动转轴（32）和夹持从动转轴（33）上安装V槽夹持座（34），V槽夹板（35）通过螺钉（36）安装在V槽夹持座（34）上，通过调节螺钉（36）调整对仪器的夹持定位，通过摇杆（27）转动调节工具面角；

所述方位角调节基座（1）采用分体式结构，所述的角度调节底座（6）和转盘（15）之间设有滚珠滑道（12），滚珠滑道（12）内置入滚珠；

所述的基座转轴（14）、支架主动转轴（22）、夹持主动转轴（32）上分别设有导电滑环，导电滑环将各轴在任意位置转动时传输无磁光电编码器的数据输出。

2.根据权利要求1所述的一种三轴无线随钻测斜仪校验架，其特征是：所述V槽夹板（35）与V槽夹持座（34）通过螺钉安装固定，V槽夹持座（34）的V形槽夹角小于V槽夹板（35）凸台上的小V形槽夹角。

3.根据权利要求1所述的一种三轴无线随钻测斜仪校验架，其特征是：所述三轴无线随钻测斜仪校验架在方位角、井斜角和工具面角三个自由度内自由转动。