CN110206537B - 一种结构紧凑的测斜仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种紧凑的测斜仪，属于油井测斜仪技术，该测斜仪包括电路组件、加表组件、磁通组件、堵头、盖板以及机械固定架，通过一体化机械固定件的设计，将磁通组件和加表组件直接用结构胶固定安装在固定架上，舍弃了传统的磁通门装在保护壳内，然后保护壳用螺钉固定在机械固定架上的结构；同时，电路板集成多个模块，可实现井斜方位角的初步计算，并将测得的原始数据一并上传到地面，进行多个井斜数据的计算，可实现井下工况的提前预判；本发明采用了小型化结构，舍弃了传统的用螺钉安装到固定架上的方式，其结构简单，空间布局合理，零件数量少，有效地减少了测斜仪的零件数量和重量，缩小了测斜仪的整体尺寸。

Description

一种结构紧凑的测斜仪
技术领域
本发明涉及油井测斜仪技术领域，特别涉及一种结构紧凑的测斜仪。
背景技术
在石油测井领域，测斜仪是油井井眼轨迹的主要测量工具，主要用于对井斜角和方位角的测量，随着油井钻探技术对空间利用率的要求的提升，对测斜仪的尺寸也提出了更高的要求，目前国内外使用的测斜仪普遍存在结构复杂、整体尺寸大的情况，使用和操作不方便，需要较大的安装空间，此外，传统的测斜仪需要将传感器装在保护壳内，并要满足一定的坐标系要求，然后将保护壳用螺钉固定在相应的固定架上，且测斜仪的尺寸越大，其测斜数据的误差越大。因此，亟待设计一种整体尺寸紧凑，能够满足传感器正交要求、且能够对内部电路元件进行防护的的测斜仪。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构紧凑的测斜仪，旨在优化传感器安装方式，通过在一体化机械固定架上合理布局各传感器，在满足安装要求的同时合理利用空间，减少安装部件数量，缩小测斜仪尺寸，提高测量精度，同时，采用集成电路板进行数据的初步处理与传输，实现井下工况的预判。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种结构紧凑的测斜仪，包括电路组件、加表组件、磁通组件、堵头、盖板以及机械固定架，其特征在于，所述电路组件包括变压器组件和电路板，所述磁通组件包括第一磁通门、第二磁通门和第三磁通门，所述加表组件包括第一加表组件、第二加表组件和第三加表组件；
所述机械固定架为一体式结构，并且其一侧开有工作腔体，所述工作腔体上端设有盖板安装槽和盖板安装螺纹孔，所述盖板用螺钉固定在盖板安装槽中，所述工作腔体底部并列排布有第一磁通门安装槽、第二磁通门安装槽、第三磁通门安装槽，所述第一磁通门安装槽、第二磁通门安装槽、第三磁通门安装槽形状均为矩形，所述第一磁通门安装槽和第二磁通门安装槽的长度方向正交，并都垂直于机械固定架的轴向方向，第三磁通门安装槽的长度方向平行于机械固定架的轴向方向，同时和第一磁通门安装槽、第二磁通门安装槽长度方向正交，所述第三磁通门安装槽平行于机械固定架轴向的两端面和底部开设有用于定位第三磁通门端部的凹槽，所述第二磁通门安装槽垂直于机械固定架轴向的两端面和底部开设有用于定位第二磁通门端部的凹槽；所述第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门分别安装于第一磁通门安装槽、第二磁通门安装槽、第三磁通门安装槽内，安装后互相正交；所述工作腔体内部远离第三磁通门安装槽的另一侧开设有圆形的变压器安装槽；所述变压器组件安装于变压器安装槽内；
所述机械固定架远离工作腔体的另一端依次开设有第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽、第三加表组件安装槽，所述第一加表组件安装槽和第二加表组件安装槽的开口方向正交，并都垂直于所述机械固定架的轴向方向，第三加表组件安装槽的开口位于机械固定架的一端端面上，且方向平行于所述机械固定架的轴向方向，同时和第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽正交，所述第一加表组件、第二加表组件、第三加表组件分别安装于第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽、第三加表组件安装槽内，安装后互相正交，第三加表组件安装槽外侧开有堵头安装孔，所述工作腔体和第一加表组件安装槽之间设有导线组斜导槽，第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽、第三加表组件安装槽之间有导线组直导槽，所述导线组直导槽和第三加表组件安装槽通过通孔连通；
所述机械固定架上靠近工作腔体的两侧还设有密封圈安装用第一环形槽和第二环形槽，所述斜导槽位于工作腔体与第一加表组件安装槽之间，所述直导槽设置在机械固定架的侧壁上，且位于第二加表组件和第三加表组件之间。
与现有技术相比,本发明的有益效果是：
采用一体式机械固定架，从而可以显著减小外形尺寸，且通过机械精加工满足安装槽相互正交，保证磁通门组件和加表组件满足正交关系；对于电路组件采用一定的防护盖板，减少环境对电路元件造成损坏；本发明技术方案涉及的测斜仪结构简单，零件数量少，有效地减少了测斜仪的零件数量和重量，缩小了测斜议的整体尺寸，装配后的测斜仪外形尺寸可达到25.4mm×180mm，远小于传统测斜仪本体尺寸。
本发明的技术方案还可作如下优化：
进一步的，所述第一磁通门通过结构胶粘接到机械固定架的第一磁通门安装槽中，第二磁通门通过结构胶粘接到机械固定架的第二磁通门安装槽中，第三磁通门通过结构胶粘接到机械固定架的第三磁通门安装槽中，所述变压器组件用结构胶粘接到到机械固定架的变压器安装槽中，所述第一加表组件通过结构胶粘接到机械固定架的第一加表组件安装槽中，第二加表组件通过结构胶粘接到机械固定架的第二加表组件安装槽中，第三加表组件通过结构胶粘接到机械固定架的第三加表组件安装槽中；所述粘接用结构胶均采用耐高温高强结构胶。
采用上一步的有益效果是：舍弃了传统的磁通门装在保护壳内，然后保护壳用螺钉固定在固定架上的结构，采用耐高温高强度结构胶满足固定要求，可以显著减小外形尺寸。
进一步的，所述工作腔体侧壁上设有电路板安装凸台，所述安装凸台上开有电路板安装螺纹孔，所述电路板用螺钉固定在安装凸台上；所述第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门、变压器组件均位于电路板下方。
采用上一步的有益效果是：通过合理布局电路板和磁通门的位置，将第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门、变压器组件均布置于电路板下方，可有效减小机械固定架的安装长度。
进一步的，所述机械固定架材质为7075铝合金，所述第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽、第三加表组件安装槽均为两层槽结构，其底层槽为圆柱型，顶层槽为四角开设有半圆形槽的正方形槽，所述圆柱形底层槽的直径与正方形槽的边长相等，所述圆柱形底层槽底部开设有顶丝螺纹孔；
采用上一步的有益效果为：用于保证第一加表组件、第二加表组件、第三加表组件刚好安装在对应的安装槽内，接触面积大，并能够牢固粘合，并且预留顶丝螺纹孔，拆卸时，加热化胶后，可以通过顶丝进行拆卸。
进一步的，还包括第一导线组、第二导线组、第三导线组、压线片和堵头；所述第一导线组一端连接电路板和变压器组件，另一端通过机械固定架上的斜导槽与第一加表组件连接；所述第二导线组一端连接第一加表组件后，通过机械固定架上的直导槽连接第二加表组件和第三加表组件；第三导线组导线组连接第三加表组件后，所述压线片将第三导线组折弯后压在堵头的内平面上，将两个压片螺钉穿过压线片的孔拧到堵头的压线片固定螺纹孔中并紧固；所述堵头分为大端和小端，并安装于第三加表组件安装槽开口处，所述堵头的小端用螺钉固定在机械固定架的堵头安装孔中，所书堵头的大端开设有第三环形槽，所述堵头小端设有导线口，所述导线口对准所述直导槽安装。
采用上一步的有益效果为：在机械固定架上开设直导槽和斜导槽，通过合理布局，进行机械固定架内部隐形走线，避免了导线在机械固定架外走线，可以缩小测斜的安装尺寸；在堵头处用压线片固定导线，保证有外力扯动导线时，导线和元器件连接不受牵连；此外，导线接头直接引出到测斜仪外部，而舍弃了在堵头上安装连接器，可以有效缩小仪器的整体尺寸。
进一步的，所述第一环形槽、第二环形槽和第三环形槽内均安装有密封圈，所述密封圈采用O型密封圈，所述O型密封圈为耐高温型橡胶密封圈。
采用上一步的有益效果为：密封圈使用截面为圆形的O型橡胶圈，而放弃了传统的尺寸较大的截面为方形的密封圈，有效减小了整体结构尺寸。
进一步的，第一加表组件、第二加表组件和第三加表组件均为重力加速度计，所述重力加速度计包括表壳，所述表壳最大宽度为20.5mm，高度为14.5mm；所述第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门外形尺寸均为：长度为11.2mm，宽度为10mm，高度为7.5mm。
采用上一步的有益效果是：传统加表组件和磁通门组件，均需要通过螺钉连接，这就需要加装螺钉安装法兰，本申请表壳不需要安装法兰，方边宽度可做到20.5mm，高度可做到14.5mm，用胶粘贴在机械固定架上的加表组件安装槽中而舍弃了传统的螺钉安装的方式，有效缩小了机械固定架的安装空间。
进一步的，所述电路板上集成有数据采集模块、数据处理模块和信号传输模块，所述数据采集模块用于采集第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门、第一加表组件、第二加表组件、第三加表组件采集的磁通门测值和加速度计测值，所述数据处理模块用于对数据采集模块采集到的数据进行处理，所述信号传输模块，用于采集数据和计算得到的数据传输到地面。
进一步的，所述第一磁通门、第二磁通门和第三磁通门采集的磁通门测值分别为ф1、ф2、ф3，第一加表组件、第二加表组件、第三加表组件采集的加速度计测值分别为：a1、a2、a3；数据处理模块包含微型单片机。
本发明还提供一种结构紧凑的测斜仪工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将测斜仪送入井下待测部位，数据采集模块将第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门采集的磁通门测值ф1、ф2、ф3发送给数据处理模块；同时，并将第二加表组件、第三加表组件采集的加速度计测值a1、a2、a3发送给数据处理模块；
步骤二：数据处理模块对数据进行如下计算：
式中，θ为井斜方位角，g为重力加速度；
步骤三：数据传输模块将采集到的磁通门测值、加速度计测值和计算得到的井斜方位角数据传输到地面，用于其他参数的计算。
采用上一步的有益效果是：电路板集成多个模块，可实现井斜方位角的初步计算，并将测得的原始数据一并上传到地面，进行多个井斜数据的计算，可实现井下工况的提前预判。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种紧凑的测斜仪的侧视图结构示意图；
图2是本发明一种紧凑的测斜仪的爆炸结构示意图；
图3是本发明的内部结构示意图；
图4是本发明机械固定架的立体结构示意图；
图5是本发明机械固定架的俯视结构示意图；
图6是本发明机械固定架的剖视结构示意图；
图7是本发明堵头的立体结构示意图；
图8是本发明加表组件结构示意图；
图9是本发明中磁通门结构示意图；
图10为本发明电路板数据处理系统的原理图。
图中：1.工作腔体；2.电路板；3.第二磁通门；4.盖板；5.第三磁通门；6.变压器组件；7.第一导线组；8.第二加表组件；9.第三导线组；10.第三加表组件；11.压线片；12.堵头；13.螺纹孔；14.压片螺钉；15.第二环形槽；16.第二导线组；17.机械固定架；18.第一加表组件；19.导线组孔；20.密封圈；21.第一磁通门；22.电路板安装螺纹孔；23.盖板安装螺纹孔；24.盖板安装槽；25.斜导槽；26.直导槽；27.堵头安装孔；28.第一环形槽；29.第一磁通门安装槽；30.第二磁通门安装槽；31.第三磁通门安装槽；32.变压器组件安装槽；33.堵头安装孔；34.安装凸台；35.第一加表组件安装槽；36.第二加表组件安装槽；37.第三加表组件安装槽；38.顶丝螺纹孔；39.堵头固定螺纹孔；40.第三环形槽；41.导线口，42.表壳，43.磁通门线圈，44.线圈固定板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1：
如图1-7所示，本发明提供一种结构紧凑的测斜仪，包括电路组件、加表组件、磁通组件、堵头12、盖板4以及机械固定架17，其中，盖板4为圆弧形，其材料可采用7075铝合金，起到一定的保护作用，防止电路部件受外界损害。电路组件包括变压器组件6和电路板2，所述磁通组件包括第一磁通门21、第二磁通门3和第三磁通门5，三个磁通门均包括磁通门线圈43和线圈固定板44，磁通门传感器原理是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器，与其他类型测磁仪器相比，磁通门传感器具有分辨力高、测量弱磁场范围宽、可靠、能够直接测量磁场的分量。
具体的，所述加表组件包括第一加表组件18、第二加表组件8和第三加表组件10，所述第一加表组件、第二加表组件和第三加表组件均为重力加速度计，所述重力加速度计包括表壳42，所述表壳42最大宽度为20.5mm，高度为14.5mm；所述第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门外形尺寸均为：长度为11.2mm，宽度为10mm，高度为7.5mm；需要说明的是，传统加表组件和磁通门组件，均需要通过螺钉连接，这就需要加装螺钉安装法兰，本申请表壳42不需要安装法兰，方边宽度可做到20.5mm，高度可做到14.5mm，用胶粘贴在机械固定架上的加表组件安装槽中而舍弃了传统的螺钉安装的方式，有效缩小机械固定架的安装空间。
如图4所示，所述机械固定架17为一体式结构，其材质为7075铝合金，具体的，机械固定架17可采用一体成型，然后对安装孔，安装槽等部位进行打磨精加工，保证安装精度，机械固定架17要求材质除了强度高之外，还要能够耐腐蚀，耐磨，耐高温，可加工性能优良，综合选材得出。
此外，机械固定架17一侧开有工作腔体1，工作腔体1用于安装电路板等部件，工作腔体1上端设有盖板安装槽24和盖板安装螺纹孔23，所述盖板4用螺钉固定在盖板安装槽24中，所述工作腔体1底部并列排布有第一磁通门安装槽29、第二磁通门安装槽30、第三磁通门安装槽31，所述第一磁通门安装槽29、第二磁通门安装槽30、第三磁通门安装槽31形状均为矩形，所述第一磁通门安装槽29和第二磁通门安装槽30的长度方向正交，且都垂直于机械固定架17的轴向方向，第三磁通门31安装槽的长度方向平行于机械固定架17的轴向方向，同时和第一磁通门安装槽29、第二磁通门安装槽30长度方向正交，三个安装槽相互正交组成空间坐标系。并且，采用一体式机械固定架17，可以显著减小外形尺寸，通过机械精加工满足安装槽相互正交，保证磁通门组件和加表组件满足正交关系；对于电路组件采用一定的防护盖板，减少环境对电路元件造成损坏。
如图4和图5所示，由于磁通门传感器两端有线圈固定板44，因此安装时需要在安装槽对应部位预留有安装空间，因此在第三磁通门安装槽31平行于机械固定架17轴向的两个端面和底面均开设有用于定位第三磁通门5端部的凹槽，所述第二磁通门安装槽30垂直于机械固定架轴向的两端面和底部开设有用于定位第二磁通门3端部的凹槽，通过凹槽可以实现磁通门传感器的配合安装，此外凹槽对于传感器的安装还可以起到定位作用，防止安装混乱。
所述第一磁通门21、第二磁通门3、第三磁通门5分别安装于第一磁通门安装槽29、第二磁通门安装槽30、第三磁通门安装槽31内，安装后互相正交；所述工作腔体1内部远离第三磁通门安装槽31的另一侧开设有圆形的变压器安装槽32；变压器组件6安装于变压器安装槽32内。
所述机械固定架17远离工作腔体1的另一端依次开设有第一加表组件安装槽35、第二加表组件安装槽36、第三加表组件安装槽37，所述第一加表组件安装槽35和第二加表组件安装槽36的开口方向正交，并都垂直于所述机械固定架17的轴向方向，第三加表组件安装槽37的开口位于机械固定架17的一端端面上，且方向平行于所述机械固定架17的轴向方向，同时和第一加表组件安装槽35、第二加表组件安装槽36正交，三个安装槽也相互正交组成空间坐标系。
所述第一加表组件18、第二加表组件8、第三加表组件10分别安装于第一加表组件安装槽35、第二加表组件安装槽36、第三加表组件安装槽37内，安装后互相正交，需要特别说明的是，第一加表组件18的轴向方向和第一磁通门21的长度方向一致，第二加表组件8的轴向方向和第二磁通门3的长度方向一致；此外，第三加表组件安装槽37外侧开有堵头安装孔33，所述工作腔体1和第一加表组件安装槽35之间通过导线组斜导槽25连通，第一加表组件安装槽35、第二加表组件安装槽36、第三加表组件安装槽37之间有导线组直导槽26，且直导槽26位于机械固定架17的一侧外壁上，所述导线组直导槽26和第三加表组件安装槽37之间通过通孔连通，连接导线通过该通孔。在机械固定架上开设直导槽26和斜导槽25，避免了导线在机械固定架17外部走线，可以缩小测斜的安装尺寸；在堵头12处用压线片11固定导线组，保证有外力扯动导线时，导线和元器件连接不受牵连；此外，导线接头直接引出到测斜仪外部，而舍弃了在堵头上安装连接器，可以有效缩小仪器的整体尺寸。
具体的，所述机械固定架17上靠近工作腔体1的两侧还设有密封圈安装用第一环形槽28和第二环形槽15，所述机械固定架17上还可开设有斜导槽25和直导槽26，所述斜导槽25位于工作腔体1与第一加表组件安装槽35之间，用于连通变压器安装槽和第一加表组件安装槽，由于两个安装槽的接线位置不是位于同一水平面上，因此需要开斜导槽25(即斜孔)以满足特殊走线要求；第一环形槽28位于机械固定架17的端部，第二环形槽15位于斜导槽25处机械固定架17的外侧壁上，用于安装密封圈；所述直导槽26设置在机械固定架17的侧壁上，且位于第二加表组件8和第三加表组件10之间。
具体的，所述第一磁通门21通过结构胶粘接到机械固定架17的第一磁通门安装槽29中，第二磁通门3通过结构胶粘接到机械固定架17的第二磁通门安装槽30中，第三磁通门5通过结构胶粘接到机械固定架17的第三磁通门安装槽30中，所述变压器组件6用结构胶粘接到到机械固定架17的变压器安装槽32中，所述第一加表组件18通过结构胶粘接到机械固定架17的第一加表组件安装槽35中，第二加表组件8通过结构胶粘接到机械固定架17的第二加表组件安装槽36中，第三加表组件10通过结构胶粘接到机械固定架17的第三加表组件安装槽37中；所述粘接用结构胶均采用耐高温高强结构胶，示例的，可选托马斯高强结构胶。
具体的，工作腔体1侧壁上至少设有3个电路板安装凸台34，本实施例中设有4个安装凸台，且安装凸台34上开有电路板安装螺纹孔22，所述电路板2用螺钉固定在安装凸台34上；所述第一磁通门21、第二磁通门3、第三磁通门5、变压器组件6均位于电路板2下方。该结构使机械固定架在满足传感器安装要求的前提下，空间布局达到最优。
具体的，所述第一加表组件安装槽35、第二加表组件安装槽36、第三加表组件37安装槽均为两层槽结构，其底层槽为圆柱型，顶层槽为四角开设有半圆形槽的正方形槽，所述圆柱形底层槽的直径小于正方形槽的边长，用于保证第一加表组件18、第二加表组件8、第三加表组件10刚好安装在对应的安装槽内，接触面积大，并能够牢固粘合；此外，第一加表组件安装槽35、第二加表组件安装槽36、第三加表组件安装槽37底部均开孔，且孔内设有顶丝螺纹孔38，由于加表组件为易损件，结构胶粘贴较为牢固，在加表组件损坏后，可通过顶丝将加表组件顶出，在正常工作情况下，该孔可以采用螺栓或者橡胶封堵堵住。
具体的，测斜仪还包括第一导线组7、第二导线组16、第三导线组9、压线片11和堵头12；所述第一导线组7一端连接电路板2和变压器组件6，另一端通过机械固定架17上的斜导槽25与第一加表组件18连接；所述第二导线组16一端连接第一加表组件18后，通过机械固定架17上的直导槽26连接第二加表组件8和第三加表组件10；第三导线组9连接第三加表组件10后，所述压线片11将第三导线组9折弯后压在堵头12的内平面上，将两个压片螺钉14穿过压线片11的孔拧到堵头的压线片固定螺纹孔13中并紧固；堵头端面上还开有导线组孔19，第三导线组9折弯固定后，经导线组孔19伸出测斜仪本体，具体的，堵头12分为大端和小端，并安装于第三加表组件10安装槽开口处，所述堵头12的小端用螺钉固定在机械固定架17的堵头安装孔27中，此外，堵头12的大端开设有第三环形槽40，所述堵头12小端设有导线口41，所述导线口41对准所述直导槽26安装。
此外，第一环形槽28、第二环形槽15和第三环形槽40内均安装有密封圈20，所述密封圈20采用O型密封圈，所述O型密封圈为耐高温型橡胶密封圈，示例的O型圈材料可以选择双氟橡胶。需要说明的是，密封圈使用截面为圆形的O型橡胶圈，放弃了传统的尺寸较大的截面为方形的密封圈，安装槽深度仅需2mm即可，且探出安装槽部分较小，有效减小了整体结构尺寸。
示例的，第一加表组件18、第二加表组件8和第三加表组件10均为重力加速度计。
具体的，所述电路板2上集成有数据采集模块、数据处理模块和信号传输模块，所述数据采集模块用于将第一磁通门21、第二磁通门3、第三磁通门5、第一加表组件18、第二加表组件8、第三加表组件10采集的磁通门测值和加速度计测值进行信号调理后进行采集，所述数据处理模块用于对数据采集模块采集到的数据进行处理，所述信号传输模块，用于采集数据和计算得到的数据传输到地面。
具体的，所述第一磁通门21、第二磁通门3和第三磁通门5采集的磁通门测值分别为ф1、ф2、ф3，第一加表组件18、第二加表组件8、第三加表组件10采集的加速度计测值分别为：a1、a2、a3；数据处理模块包含微型处理器(MCU)。
本实施例提供一种紧凑的测斜仪机械结构组合，第一磁通门21、第二磁通门3、第三磁通门5直接安装在机械固定架17上用结构胶固定，舍弃了传统的磁通门装在保护壳内，然后保护壳用螺钉固定在机械固定架上的结构。并且第一加表组件18、第二加表组件8、第三加表组件10，采用了小型化结构，并舍弃了传统的用螺钉安装到机械固定架上的方式，其结构简单，空间布局合理，零件数量少，有效地减少了测斜仪的零件数量和重量，缩小了测斜议的整体尺寸，装配后的测斜仪外形尺寸可达到25.4mm×180mm，远小于传统测斜仪的尺寸。
实施例2
如图8所示，本发明还提供一种结构紧凑的测斜仪工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将测斜仪送入井下待测部位，数据采集模块将第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门采集的磁通门测值ф1、ф2、ф3发送给数据处理模块；同时，并将第二加表组件、第三加表组件采集的加速度计测值a1、a2、a3发送给数据处理模块；
步骤二：数据处理模块对数据进行如下计算：
式中，θ为井斜方位角，g为重力加速度；
步骤三：数据传输模块将采集到的磁通门测值、加速度计测值和计算得到的井斜方位角数据传输到地面，用于其他参数的计算。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，对其进行简单的组合变化都列为本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种结构紧凑的测斜仪，包括电路组件、加表组件、磁通组件、堵头、盖板以及机械固定架，其特征在于，所述电路组件包括变压器组件和电路板，所述磁通组件包括第一磁通门、第二磁通门和第三磁通门，所述加表组件包括第一加表组件、第二加表组件和第三加表组件；
所述机械固定架为一体式结构，并且其一侧开有工作腔体，所述工作腔体上端设有盖板安装槽和盖板安装螺纹孔，所述盖板用螺钉固定在盖板安装槽中，所述工作腔体底部并列排布有第一磁通门安装槽、第二磁通门安装槽、第三磁通门安装槽，所述第一磁通门安装槽、第二磁通门安装槽、第三磁通门安装槽形状均为矩形，所述第一磁通门安装槽和第二磁通门安装槽的长度方向正交，并都垂直于机械固定架的轴向方向，第三磁通门安装槽的长度方向平行于机械固定架的轴向方向，同时和第一磁通门安装槽、第二磁通门安装槽长度方向正交，所述第三磁通门安装槽平行于机械固定架轴向的两端面和底部开设有用于定位第三磁通门端部的凹槽，所述第二磁通门安装槽垂直于机械固定架轴向的两端面和底部开设有用于定位第二磁通门端部的凹槽；所述第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门分别安装于第一磁通门安装槽、第二磁通门安装槽、第三磁通门安装槽内，安装后互相正交；所述工作腔体内部远离第三磁通门安装槽的另一侧开设有圆形的变压器安装槽；所述变压器组件安装于变压器安装槽内；
所述机械固定架远离工作腔体的另一端依次开设有第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽、第三加表组件安装槽，所述第一加表组件安装槽和第二加表组件安装槽的开口方向正交，并都垂直于所述机械固定架的轴向方向，第三加表组件安装槽的开口位于机械固定架的一端端面上，且方向平行于所述机械固定架的轴向方向，同时和第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽正交，所述第一加表组件、第二加表组件、第三加表组件分别安装于第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽、第三加表组件安装槽内，安装后互相正交，第三加表组件安装槽外侧开有堵头安装孔，所述工作腔体和第一加表组件安装槽之间设有导线组斜导槽，第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽、第三加表组件安装槽之间有导线组直导槽，所述导线组直导槽和第三加表组件安装槽通过通孔连通；
所述机械固定架上靠近工作腔体的两侧还设有密封圈安装用第一环形槽和第二环形槽，所述斜导槽位于工作腔体与第一加表组件安装槽之间，所述直导槽设置在机械固定架的侧壁上，且位于第二加表组件和第三加表组件之间；
所述第一磁通门通过结构胶粘接到机械固定架的第一磁通门安装槽中，第二磁通门通过结构胶粘接到机械固定架的第二磁通门安装槽中，第三磁通门通过结构胶粘接到机械固定架的第三磁通门安装槽中，所述变压器组件用结构胶粘接到机械固定架的变压器安装槽中，所述第一加表组件通过结构胶粘接到机械固定架的第一加表组件安装槽中，第二加表组件通过结构胶粘接到机械固定架的第二加表组件安装槽中，第三加表组件通过结构胶粘接到机械固定架的第三加表组件安装槽中；粘接用结构胶均采用耐高温高强结构胶，
所述测斜仪还包括第一导线组、第二导线组、第三导线组、压线片和堵头；所述堵头上开有若干个线孔，所述第一导线组一端连接电路板和变压器组件，另一端通过机械固定架上的斜导槽与第一加表组件连接；所述第二导线组一端连接第一加表组件后，通过机械固定架上的直导槽连接第二加表组件和第三加表组件；第三导线组连接第三加表组件后，所述压线片将第三导线组折弯后压在堵头的内平面上，将两个压片螺钉穿过压线片的孔拧到堵头的压线片固定螺纹孔中并紧固；所述堵头分为大端和小端，安装于第三加表组件安装槽开口处，所述堵头的小端用螺钉固定在机械固定架的堵头安装孔中，所述堵头的大端开设有第三环形槽，所述堵头小端设有走线口，所述走线口对准所述直导槽安装。
2.根据权利要求1所述的结构紧凑的测斜仪，其特征在于，所述工作腔体侧壁上设有电路板安装凸台，所述安装凸台上开有电路板安装螺纹孔，所述电路板用螺钉固定在安装凸台上；所述第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门、变压器组件均位于电路板下方。
3.根据权利要求1所述的结构紧凑的测斜仪，其特征在于，所述机械固定架材质为7075铝合金，所述第一加表组件安装槽、第二加表组件安装槽、第三加表组件安装槽均为两层槽结构，其底层槽为圆柱型，顶层槽为四角开设有半圆形槽的正方形槽，所述底层槽的直径小于正方形槽的边长，所述底层槽底部开设有顶丝螺纹孔。
4.根据权利要求1所述的结构紧凑的测斜仪，其特征在于，所述第一环形槽、第二环形槽和第三环形槽内均安装有密封圈，所述密封圈采用O型密封圈，所述O型密封圈为耐高温型橡胶密封圈。
5.根据权利要求1所述的结构紧凑的测斜仪，其特征在于，第一加表组件、第二加表组件和第三加表组件均为重力加速度计，所述重力加速度计包括表壳，所述表壳最大宽度为20.5mm，高度为14.5mm；所述第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门外形尺寸均为：长度为11.2mm，宽度为10mm，高度为7.5mm。
6.根据权利要求5所述的结构紧凑的测斜仪，其特征在于，所述电路板上集成有数据采集模块、数据处理模块和信号传输模块，所述数据采集模块用于采集第一磁通门、第二磁通门、第三磁通门、第一加表组件、第二加表组件、第三加表组件采集的磁通门测值和加速度计测值，所述数据处理模块用于对数据采集模块采集到的数据进行处理，所述信号传输模块，用于采集数据和计算得到的数据传输到地面。
7.根据权利要求6所述的结构紧凑的测斜仪，其特征在于，所述第一磁通门、第二磁通 门和第三磁通门采集的磁通门测值分别为ф1、ф2、ф3，第一加表组件、第二加表组件、第 三加表组件采集的加速度计测值分别为：、、；数据处理模块包含微型处理器。
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