CN106194167B - 一种旋转状态下标定方位电阻率的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转状态下标定方位电阻率的装置及方法，用于标定随钻电阻率的方位电阻率，其包含：轨道车；蜗轮蜗杆支撑架；第一蜗轮蜗杆机构，设置在蜗轮蜗杆支撑架上；齿轮筒，置于蜗轮蜗杆支撑架上，用于容纳电阻率；圆周刻度盘；直线刻度尺；刻度尺骨架，固定在齿轮筒上；蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构，设置在刻度尺骨架上；地层电阻率模拟装置，其与蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构的丝杠机构固定连接。其优点是：其结构简单，使用方便，能在电阻率进行正式随钻探测之前，有效校准其灵敏度，保证其在进行随钻探测时的稳定性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及无线随钻测量（LWD，Logging While Drilling）仪器的标定工具技术领域，具体涉及一种旋转状态下标定方位电阻率的装置及方法。
背景技术
无线随钻测量仪器是在钻井专业领域发展起来的一种代表钻井新技术的新型测量、测井仪器，其可对地层参数、井眼轨迹等进行持续监测，并且使用越来越广泛，也越来越重要。
利用随钻电阻率进行测井在随钻测量中有十分重要的作用。而其方位电阻率的灵敏度及一些相关特性会因受到外界影响而发生变化，如监测环境的变化、仪器老化及疲劳使用、检修时零部件的更换等。所有这些情况要求方位电阻率在使用前必须使用标定装置对其稳定性进行系统性和经常性的检查，若超出指标许可的范围，需要重新进行标定，通过标定来完成仪器溯源及归一化要求。
因此，基于上述，亟需提出一种用于标定随钻电阻率的方位电阻率的装置，能及时有效的对方位电阻率的稳定性进行检测，以确保其测量灵敏度未超出许可范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转状态下标定方位电阻率的装置及方法，其结构简单，使用方便，能在电阻率进行正式随钻探测之前，有效校准其灵敏度，保证其在进行随钻探测时的稳定性和准确性。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种旋转状态下标定方位电阻率的装置，用于标定随钻电阻率的方位电阻率，其特征是，包含：
轨道车，可于一轨道上移动；
蜗轮蜗杆支撑架，置于轨道车上；
第一蜗轮蜗杆机构，设置在蜗轮蜗杆支撑架上，其包含一第一蜗轮以及一第一蜗杆，第一涡轮上设有第一齿轮；
齿轮筒，置于蜗轮蜗杆支撑架上，其中间具有圆筒状通道，用于容纳电阻率，该齿轮筒具有一与圆筒状通道同轴的第二齿轮，第二齿轮与第一蜗轮蜗杆机构上的第一齿轮啮合，第一蜗杆的转动驱动第一蜗轮转动，进而带动齿轮筒绕其轴线转动；
圆周刻度盘，圆周方向刻有度数，固定在蜗轮蜗杆支撑架上；
直线刻度尺，长度方向刻有尺寸；
刻度尺骨架，固定在齿轮筒上，直线刻度尺设置在该刻度尺骨架上；
蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构，设置在刻度尺骨架上，其包含一第二蜗轮蜗杆机构以及一丝杠机构，第二涡轮蜗杆机构包含一第二蜗轮以及一第二蜗杆，丝杠机构包含一螺杆、一螺母以及一移动副，螺杆与直线刻度尺平行，螺杆与第二蜗轮同轴安装，螺杆转动带动螺母做直线运动，移动副跟随螺母发生直线位移；
地层电阻率模拟装置，其与丝杠机构的移动副固定连接，其在蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构的驱动下做与直线刻度尺长度同方向的直线运动。
上述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其中，所述的地层电阻率模拟装置包含：
线圈缠绕支架，其上开有线圈槽；
串有电位计的漆包线，均匀缠绕在线圈槽内，并用硅胶密封。
上述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其中，还包含一直线导向机构，该直线导向机构包含：
直线运动轴承，设置在地层电阻率模拟装置上；
导轨，与直线运动轴承同心安装，其两端分别固定在刻度尺骨架上。
上述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其中，还包含：
直线指针，置于地层电阻率模拟装置上，指向直线刻度尺上的刻度；
周向指针，置于齿轮筒上，指向圆周刻度盘上的度数。
上述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其中：
所述的轨道车、齿轮蜗轮蜗杆支撑架、齿轮筒、刻度尺骨架、蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构、地层电阻率模拟装置均采用无磁材质制成；
圆周刻度盘以及直线刻度尺采用尼龙材质制成。
上述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其中：
所述的齿轮筒为一H型中空结构，其具有一中空圆筒作为所述的圆筒状通道，该中空圆筒的两端分别设有圆弧盘，第二齿轮设置在其中一圆弧盘上；
所述的齿轮蜗轮蜗杆支撑架上设有两道轴线平行且可绕自身轴线旋转的支撑架，支撑架轴线位于齿轮筒的轴线两侧，每根支撑架两端分别设有凸形阶梯圆柱，且各凸形阶梯圆柱的小径分别与齿轮筒上对应的圆弧盘相切，凸形阶梯圆柱的大径起到防止齿轮筒沿轴向发生移动的限位作用。
上述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其中：
所述的齿轮筒上的第二齿轮以及两个圆弧盘均被削平一段弧度，以便于刻度尺骨架平面的安装固定。
上述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其中：
所述的线圈缠绕支架为一方形支架，该方形支架的中心对应开有用于安装直线运动轴承的通孔，该直线运动轴承的轴线与齿轮筒的轴线垂直且经过齿轮筒的轴线。
一种标定方位电阻率的方法，其特征是：采用一种旋转状态下标定方位电阻率的装置进行方位电阻率的标定，其包含以下步骤：
S1、将标定方位电阻率的装置上的齿轮筒的圆筒状通道套在电阻率上；
S2、将轨道车移动到与电阻率的方位电阻率天线窗口的中线对齐以便于电阻率的方位电阻率天线窗口在旋转时有一个时刻与电阻率模拟装置居中平行，更准确的测量到电阻率模拟装置的角度及距离值；
S3、旋转第一蜗杆和第二蜗杆，使地层电阻率模拟装置与电阻率的轴线所在的水平面产生一个相对的角度位置关系；
S4、启动电阻率并旋转电阻率，可以从电阻率所对应的软件上读出此时地层电阻率模拟装置与电阻率轴线的距离值及地层电阻率模拟装置与电阻率的轴线所在的水平面产生的相对的角度值，通过对电阻率所对应的软件的读出的角度值和距离值与本装置中角度值和距离值进行比较，进而对电阻率的方位电阻率进行标定。
本发明与现有技术相比具有以下优点：其结构简单，使用方便，能在电阻率进行正式随钻探测之前，有效校准其灵敏度，保证其在进行随钻探测时的稳定性和准确性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种旋转状态下标定方位电阻率的装置，用于标定随钻电阻率的方位电阻率，其包含：轨道车1，可于一轨道上移动，本实施例中，其还包含一升降机构，可以实现升降功能；蜗轮蜗杆支撑架2，置于轨道车1上；第一蜗轮蜗杆机构3，设置在蜗轮蜗杆支撑架2上，其包含一第一蜗轮以及一第一蜗杆，第一涡轮上设有第一齿轮；齿轮筒4，置于蜗轮蜗杆支撑架2上，其中间具有圆筒状通道，用于容纳电阻率10，该齿轮筒4具有一与圆筒状通道同轴的第二齿轮，第二齿轮与第一蜗轮蜗杆机构3上的第一齿轮啮合，第一蜗杆的转动驱动第一蜗轮转动，进而带动齿轮筒4绕其轴线转动；圆周刻度盘5，圆周方向刻有度数，固定在蜗轮蜗杆支撑架2上；直线刻度尺6，长度方向刻有尺寸；刻度尺骨架7，固定在齿轮筒4上，直线刻度尺6设置在该刻度尺骨架7上；蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构8，设置在刻度尺骨架7上，其包含一第二蜗轮蜗杆机构以及一丝杠机构，第二涡轮蜗杆机构包含一第二蜗轮以及一第二蜗杆，丝杠机构包含一螺杆、一螺母以及一移动副，螺杆与直线刻度尺平行，螺杆与第二蜗轮同轴安装，螺杆转动带动螺母做直线运动，移动副跟随螺母发生直线位移，本实施例中，移动副是一个套环状连接件，其套设在螺杆上，并位于螺母上侧，可随螺母的位置变化而发生变化；地层电阻率模拟装置9，其与丝杠机构的移动副固定连接，其在蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构8的驱动下做与直线刻度尺6长度同方向的直线运动。
所述的地层电阻率模拟装置9包含：线圈缠绕支架，其上开有线圈槽；串有电位计的漆包线，均匀缠绕在线圈槽内，并用硅胶密封，调整电位计可以调整线圈电阻的大小。
所述的旋转状态下标定方位电阻率的装置还包含一直线导向机构，该直线导向机构包含：直线运动轴承92，设置在地层电阻率模拟装置9上；导轨91，与直线运动轴承92同心安装，其两端分别固定在刻度尺骨架7上。
所述的旋转状态下标定方位电阻率的装置还包含：直线指针61，置于地层电阻率模拟装置6上，指向直线刻度尺上的刻度6，用以指示地层电阻率模拟装置9移动到一定位置后与电阻率轴线的距离；周向指针51，置于齿轮筒4上，指向圆周刻度盘5上的度数，用以指示齿轮筒4转动后齿轮筒上平面与水平面的夹角。
所述的轨道车1、齿轮蜗轮蜗杆支撑架2、齿轮筒4、刻度尺骨架7、蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构8、地层电阻率模拟装置9均采用无磁材质制成；圆周刻度盘5以及直线刻度尺6采用尼龙材质制成。
所述的齿轮筒4为一H型中空结构，其具有一中空圆筒作为所述的圆筒状通道，该中空圆筒的两端分别设有圆弧盘，第二齿轮设置在其中一圆弧盘上，本实施例中，圆弧盘内径大于设有耐磨带的电阻率10的外径且小于中空圆筒的内径，以便于确保电阻率10的轴线与齿轮筒4轴线的重合，圆弧盘外径大于中空圆筒的外径，第二齿轮与右端的圆弧盘固定，第二齿轮的内径大于圆弧盘内径，以便于安装轴向指针，第二齿轮大径小于圆弧盘外径。为提高齿轮筒4的旋转精度，本实施例中，第一齿轮为小齿轮，第二齿轮为大齿轮，第一齿轮的大径小于第二齿轮的大径。
所述的齿轮蜗轮蜗杆支撑架2上设有两道轴线平行且可绕自身轴线旋转的支撑架21，本实施例中，支撑架21为一转轴结构，支撑架21轴线位于齿轮筒4的轴线两侧，每根支撑架21两端分别设有凸形阶梯圆柱22，且各凸形阶梯圆柱22的小径分别与齿轮筒4上对应的圆弧盘相切，小径靠外侧，大径靠内侧，凸形阶梯圆柱22的大径起到防止齿轮筒4沿轴向发生移动的限位作用。
所述的齿轮筒4上的第二齿轮以及两个圆弧盘均被削平一段弧度，以便于刻度尺骨架7安装固定。
所述的地层电阻率模拟装置9为一方形支架，其外圈开设所述的线圈槽，该方形支架的中心对应开有用于安装直线运动轴承92的通孔，该直线运动轴承92的轴线与齿轮筒4的轴线垂直且经过齿轮筒4的轴线，使本实施例中，通孔等高设置2个，以便于电阻率10的方位电阻率天线窗口在旋转时有一个时刻与电阻率模拟装置9居中平行。
进一步的，为了使本发明的结构变的紧凑，在所述刻度尺骨架7上开设长方形孔，蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构8设置在刻度尺骨架7上表面的长方形孔的对应位置，地层电阻率模拟装置9设置在刻度尺骨架7下方长方形孔的对应位置，刻度尺骨架7的一端下表面与齿轮筒4上的被削平的弧度位置对应连接。
如图2所示，其采用本发明的旋转状态下标定方位电阻率的装置进行方位电阻率的标定的方法包含以下步骤：
S1、将标定方位电阻率的装置上的齿轮筒4的圆筒状通道套在电阻率10上；
S2、将轨道车1移动到与电阻率10的方位电阻率天线窗口的中线对齐以便于电阻率10的方位电阻率天线窗口在旋转时有一个时刻与电阻率模拟装置9居中平行，更准确的测量到电阻率模拟装置9的角度及距离值；
S3、旋转第一蜗杆和第二蜗杆，使地层电阻率模拟装置9与电阻率10的轴线所在的水平面产生一个相对的角度位置关系；
S4、启动电阻率10并旋转电阻率10，可以从电阻率10所对应的软件上读出此时地层电阻率模拟装置9与电阻率10轴线的距离值及地层电阻率模拟装置9与电阻率10的轴线所在的水平面产生的相对的角度值，通过对电阻率10所对应的软件的读出的角度值和距离值与本装置中角度值和距离值进行比较，进而对电阻率10的方位电阻率进行标定。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种旋转状态下标定方位电阻率的装置，用于标定随钻电阻率的方位电阻率，其特征在于，包含：
轨道车(1)，可于一轨道上移动；
蜗轮蜗杆支撑架(2)，置于轨道车(1)上；
第一蜗轮蜗杆机构(3)，设置在蜗轮蜗杆支撑架(2)上，其包含一第一蜗轮以及一第一蜗杆，第一涡轮上设有第一齿轮；
齿轮筒(4)，置于蜗轮蜗杆支撑架(2)上，其中间具有圆筒状通道，用于容纳电阻率(10)，该齿轮筒(4)具有一与圆筒状通道同轴的第二齿轮，第二齿轮与第一蜗轮蜗杆机构(3)上的第一齿轮啮合，第一蜗杆的转动驱动第一蜗轮转动，进而带动齿轮筒(4)绕其轴线转动；
圆周刻度盘(5)，圆周方向刻有度数，固定在蜗轮蜗杆支撑架(2)上；
周向指针(51)，置于齿轮筒(4)上，指向圆周刻度盘(5)上的刻度，用以指示齿轮筒(4)转动后齿轮筒上平面与水平面的夹角；
直线刻度尺(6)，长度方向刻有尺寸；
直线指针(61)，置于地层电阻率模拟装置(9)上，指向直线刻度尺(6)上的刻度，用以指示地层电阻率模拟装置(9)移动到一定位置后与电阻率轴线的距离；
刻度尺骨架(7)，固定在齿轮筒(4)上，直线刻度尺(6)设置在该刻度尺骨架(7)上；
蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构(8)，设置在刻度尺骨架(7)上，其包含一第二蜗轮蜗杆机构以及一丝杠机构，第二涡轮蜗杆机构包含一第二蜗轮以及一第二蜗杆，丝杠机构包含一螺杆、一螺母以及一移动副，螺杆与直线刻度尺平行，螺杆与第二蜗轮同轴安装，螺杆转动带动螺母做直线运动，移动副跟随螺母发生直线位移；
地层电阻率模拟装置(9)，其与丝杠机构的移动副固定连接，其在蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构(8)的驱动下做与直线刻度尺(6)长度同方向的直线运动；
所述的地层电阻率模拟装置(9)包含：线圈缠绕支架，其上开有线圈槽；串有电位计的漆包线，均匀缠绕在线圈槽内，并用硅胶密封。
2.如权利要求1所述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其特征在于，还包含一直线导向机构，该直线导向机构包含：
直线运动轴承(92)，设置在地层电阻率模拟装置(9)上；
导轨(91)，与直线运动轴承(92)同心安装，其两端分别固定在刻度尺骨架(7)上。
3.如权利要求1所述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其特征在于：
所述的轨道车(1)、蜗轮蜗杆支撑架(2)、齿轮筒(4)、刻度尺骨架(7)、蜗轮蜗杆滚珠丝杠机构(8)、地层电阻率模拟装置(9)均采用无磁材质制成；圆周刻度盘(5)以及直线刻度尺(6)采用尼龙材质制成。
4.如权利要求1所述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其特征在于：
所述的齿轮筒(4)为一H型中空结构，其具有一中空圆筒作为所述的圆筒状通道，该中空圆筒的两端分别设有圆弧盘，第二齿轮设置在其中一圆弧盘上；
所述的蜗轮蜗杆支撑架(2)上设有两道轴线平行且可绕自身轴线旋转的支撑架(21)，支撑架(21)轴线位于齿轮筒(4)的轴线两侧，每根支撑架(21)两端分别设有凸形阶梯圆柱(22)，且各凸形阶梯圆柱(22)的小径分别与齿轮筒(4)上对应的圆弧盘相切，凸形阶梯圆柱(22)的大径起到防止齿轮筒(4)沿轴向发生移动的限位作用。
5.如权利要求1所述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其特征在于：
所述的齿轮筒(4)上的第二齿轮以及两个圆弧盘均被削平一段弧度，以便于刻度尺骨架(7)平面的安装固定。
6.如权利要求2所述的旋转状态下标定方位电阻率的装置，其特征在于：
所述的线圈缠绕支架为一方形支架，该方形支架的中心对应开有用于安装直线运动轴承(92)的通孔，该直线运动轴承(92)的轴线与齿轮筒(4)的轴线垂直且经过齿轮筒(4)的轴线。
7.一种标定方位电阻率的方法，其特征在于：采用一种旋转状态下标定方位电阻率的装置进行方位电阻率的标定，其包含以下步骤：
S1、将标定方位电阻率的装置上的齿轮筒(4)的圆筒状通道套在电阻率(10)上；
S2、将轨道车(1)移动到与电阻率(10)的方位电阻率天线窗口的中线对齐以便于电阻率(10)的方位电阻率天线窗口在旋转时有一个时刻与地层电阻率模拟装置(9)居中平行，更准确的测量到地层电阻率模拟装置(9)的角度及距离值；
S3、旋转第一蜗杆和第二蜗杆，使地层电阻率模拟装置(9)与电阻率(10)的轴线所在的水平面产生一个相对的角度位置关系；
S4、启动电阻率(10)并旋转电阻率(10)，可以从电阻率(10)所对应的软件上读出此时地层电阻率模拟装置(9)与电阻率(10)轴线的距离值及地层电阻率模拟装置(9)与电阻率(10)的轴线所在的水平面产生的相对的角度值，通过对电阻率(10)所对应的软件的读出的角度值和距离值与本装置中角度值和距离值进行比较，进而对电阻率(10)的方位电阻率进行标定。
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