CN113654546A - 一种连续陀螺测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油井下仪器技术领域，涉及一种连续陀螺测量装置，连续陀螺测量装置包括电路模块、传动模块、陀螺机芯、固定模块和保护模块，电路模块包括电路板支架、光纤陀螺控制板、载波通信电路板、光纤陀螺电源板、固定型微距型插座和微矩形连接器插座，传动模块包括两相步进电机、电机保护套、电机支架、第一轴承套、轴套、第一深沟球轴承、对转轴、限位轴、传动轴、弹性联轴器、转接板以及加速度计，固定模块包括扶正套、堵头、第二轴承套、第二深沟球轴承、波形弹簧、螺堵，保护模块由电路外筒和传感器外筒组成。本发明的连续陀螺测量装置，可在井斜0°‑90°的条件下实现高效率、高精度的寻北测量与连续模式测量，实时计算测井轨迹。

Description

一种连续陀螺测量装置
技术领域
本发明属于石油井下仪器技术领域，涉及一种连续陀螺测量装置。
背景技术
光纤陀螺是基于萨格纳克(Sagnac)效应的光学角速率敏感元件，基于光纤陀螺而制作而成的光纤陀螺测斜仪是石油测井领域运用的一种重要测量仪器。利用光纤陀螺测量地球的自转，加速度传感器测量地球磁场，使用加速传感器和光纤陀螺的系统组合可以测量井斜、方位、工具面等多种测井参数。在实际应用时，常规陀螺测斜仪存在以下不足：1)测量速度慢，每个测量点耗时大于1分钟，会增加测井时间，石油钻井领域中成本对时间高度敏感，时间的增加会大大增加客户成本；2)由于测量时间长，不利于深井、高温井的测量，尤其是限制了测量仪器在高温应用环境下的应用；3)测量时对振动非常敏感，必须保证绝对静止状态，在实际测量时，可能会由于干扰导致需要在同一位置进行多次复测的情况，这又增加了测量时间；4)常规陀螺测量姿态有限制，在四位置寻北法测量方位时，当井斜角大于60°时，测量误差较大。如何提高光纤陀螺测斜仪的测量精度和效率，是领域内重要的研究内容和方向。
发明内容
本发明旨在提供一种连续陀螺测量装置。
根据本发明的一方面，一种连续陀螺测量装置，包括电路模块、传动模块、陀螺机芯、固定模块和保护模块，电路模块包括电路板支架、光纤陀螺控制板、载波通信电路板、光纤陀螺电源板、固定型微距型插座和微矩形连接器插座，传动模块包括两相步进电机、电机保护套、电机支架、第一轴承套、轴套、第一深沟球轴承、对转轴、限位轴、传动轴、弹性联轴器、转接板以及加速度计，固定模块包括扶正套、堵头、第二轴承套、第二深沟球轴承、波形弹簧、螺堵，保护模块由电路外筒和传感器外筒组成；其中，载波通信电路板和光纤陀螺电源板固定设置在电路板支架内部的一侧，光纤陀螺控制板设置在电路板支架内部的另一侧；电机支架与电路板支架的一端固定连接，两相步进电机同轴心设置在电路板支架一端与电机支架一端固定连接端形成的腔体内，电机保护套设置在两相步进电机与电路板支架之间，传动轴的一端通过设置在电机支架内侧的弹性联轴器与两相步进电机连接，传动轴的另一端与陀螺机芯的内端头固定连接；电路外筒同轴心设置在电路板支架与电机支架的外侧，传感器外筒同轴心设置在传动轴和陀螺机芯的外侧。
根据本发明的示例性实施例，电路板支架的外端设置固定型微距型插座，电路板支架的内端设置微矩形连接器插座。
根据本发明的示例性实施例，两个第一深沟球轴承以及第一轴承套由内向外同轴心设置在传动轴与电机支架之间。
根据本发明的示例性实施例，轴套设置在传动轴的外侧，轴套的两端分别与第一深沟球轴承连接。
根据本发明的示例性实施例，传动轴上设置轴孔，对转轴装配在轴孔内；电机支架的一端设置限位孔，限位轴装配在限位孔内对安装在传动轴上的对转轴进行限位。
根据本发明的示例性实施例，转接板和加速度计固定设置在传动轴的中间部。
根据本发明的示例性实施例，第二深沟球轴承、第二轴承套以及堵头的一端由内向外一次同轴心设置在传感器外筒一端的内侧。
根据本发明的示例性实施例，扶正套的一端同轴心固定设置在陀螺机芯400的外端头外侧，扶正套的另一端装配在堵头内侧的第二深沟球轴承内侧。
根据本发明的示例性实施例，螺堵通过紧固件同轴心设置在堵头的内侧。
根据本发明的示例性实施例，波形弹簧设置在第二轴承套和螺堵之间。
与现有技术相比，根据本发明实施例的连续陀螺测量装置，可以实现高效率，高精度的寻北测量与连续模式测量，实时计算测井轨迹，可以满足在井斜0°-90°的条件下准确稳定测量数据。
附图说明
图1为根据本发明实施例的连续陀螺测量装置的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的连续陀螺测量装置的局部结构放大图；
图3为根据本发明实施例的连续陀螺测量装置的另一局部结构放大图；
图4为根据本发明实施例的连续陀螺测量装置图2的局部剖视图；
图5为根据本发明实施例的连续陀螺测量装置图3的局部剖视图；
图中，100-电路板支架，101-光纤陀螺控制板，102-载波通信电路板，103-光纤陀螺电源板，104-固定型微距型连接器插座，105-微矩形连接器插座，200-两相步进电机，201-电机保护套，202-电机支架，203-第一轴承套，204-轴套，205-第一深沟球轴承，206-对转轴，207-限位轴，208-传动轴，209-弹性联轴器，210-转接板，211-加速度计，212-销轴，300-电路外筒，400-陀螺机芯，600-传感器外筒，500-扶正套，501-堵头，502-第二轴承套，503-第二深沟球轴承，504-波形弹簧，505-螺堵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，根据本发明实施例的一种连续陀螺测量装置，包括电路模块、传动模块、陀螺机芯400、固定模块和保护模块，电路模块包括电路板支架100、光纤陀螺控制板101、载波通信电路板102、光纤陀螺电源板103、固定型微距型插座104和微矩形连接器插座105，传动模块包括两相步进电机200、电机保护套201、电机支架202、第一轴承套203、轴套204、第一深沟球轴承205、对转轴206、限位轴207、传动轴208、弹性联轴器209、转接板210以及加速度计211，固定模块包括扶正套500、堵头501、第二轴承套502、第二深沟球轴承503、波形弹簧504、螺堵505，保护模块由电路外筒300和传感器外筒600组成。
具体的，如图1和图2所示，载波通信电路板102和光纤陀螺电源板103固定设置在电路板支架100内部的一侧，光纤陀螺控制板101设置在电路板支架100内部的另一侧；电机支架202与电路板支架100的一端固定连接，两相步进电机202同轴心设置在电路板支架100一端与电机支架202一端固定连接端形成的腔体内，电机保护套201设置在两相步进电机202与电路板支架100之间，传动轴208的一端通过设置在电机支架202内侧的弹性联轴器209与两相步进电机200连接，传动轴208的另一端与陀螺机芯400的内端头固定连接；电路外筒300同轴心设置在电路板支架100与电机支架202的外侧，传感器外筒600同轴心设置在传动轴208和陀螺机芯400的外侧。
电路板支架100的外端设置固定型微距型插座104，电路板支架100的内端设置微矩形连接器插座105。
两个第一深沟球轴承205以及第一轴承套203由内向外同轴心设置在传动轴208与电机支架202之间。
轴套204设置在传动轴208的外侧，轴套204的两端分别与第一深沟球轴承205连接。
如图2和图4所示，传动轴208上设置轴孔，对转轴206装配在轴孔内；电机支架202的一端设置限位孔，限位轴207装配在限位孔内对安装在传动轴208上的对转轴206进行限位。
如图1、图2和图5所示，转接板210和加速度计211固定设置在传动轴208的中间部。
第二深沟球轴承503、第二轴承套502以及堵头501的一端由内向外一次同轴心设置在传感器外筒600一端的内侧。
扶正套500的一端同轴心固定设置在陀螺机芯400的外端头外侧，扶正套500的另一端装配在堵头501内侧的第二深沟球轴承内侧。
螺堵505通过紧固件同轴心设置在堵头501的内侧。
波形弹簧504设置在第二轴承套502和螺堵505之间。
系统上电后，光纤陀螺电源板103将48V电源降压到系统可使用的电压，光纤陀螺控制板101控制两相步进电机200，转动陀螺机芯400与加速度计211，得到不同位置的数据，将数据处理完成后，再通过载波通信电路板102将处理好的数据发送到地面控制主机。
上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续陀螺测量装置，其特征在于，所述连续陀螺测量装置包括电路模块、传动模块、陀螺机芯(400)、固定模块和保护模块，电路模块包括电路板支架(100)、光纤陀螺控制板(101)、载波通信电路板(102)、光纤陀螺电源板(103)、固定型微距型插座(104)和微矩形连接器插座(105)，传动模块包括两相步进电机(200)、电机保护套(201)、电机支架(202)、第一轴承套(203)、轴套(204)、第一深沟球轴承(205)、对转轴(206)、限位轴(207)、传动轴(208)、弹性联轴器(209)、转接板(210)以及加速度计(211)，固定模块包括扶正套(500)、堵头(501)、第二轴承套(502)、第二深沟球轴承(503)、波形弹簧(504)、螺堵(505)，保护模块由电路外筒(300)和传感器外筒(600)组成；其中，载波通信电路板(102)和光纤陀螺电源板(103)固定设置在电路板支架(100)内部的一侧，光纤陀螺控制板(101)设置在电路板支架(100)内部的另一侧；电机支架(202)与电路板支架(100)的一端固定连接，两相步进电机(202)同轴心设置在电路板支架(100)一端与电机支架(202)一端固定连接端形成的腔体内，电机保护套(201)设置在两相步进电机(202)与电路板支架(100)之间，传动轴(208)的一端通过设置在电机支架(202)内侧的弹性联轴器(209)与两相步进电机(200)连接，传动轴(208)的另一端与陀螺机芯(400)的内端头固定连接；电路外筒(300)同轴心设置在电路板支架(100)与电机支架(202)的外侧，传感器外筒(600)同轴心设置在传动轴(208)和陀螺机芯(400)的外侧。
2.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，电路板支架(100)的外端设置固定型微距型插座(104)，电路板支架(100)的内端设置微矩形连接器插座(105)。
3.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，两个第一深沟球轴承(205)以及第一轴承套(203)由内向外同轴心设置在传动轴(208)与电机支架(202)之间。
4.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，轴套(204)设置在传动轴(208)的外侧，轴套(204)的两端分别与第一深沟球轴承(205)连接。
5.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，传动轴(208)上设置轴孔，对转轴(206)装配在轴孔内；电机支架(202)的一端设置限位孔，限位轴(207)装配在限位孔内对安装在传动轴(208)上的对转轴(206)进行限位。
6.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，转接板(210)和加速度计(211)固定设置在传动轴(208)的中间部。
7.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，第二深沟球轴承(503)、第二轴承套(502)以及堵头(501)的一端由内向外一次同轴心设置在传感器外筒(600)一端的内侧。
8.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，扶正套(500)的一端同轴心固定设置在陀螺机芯(400)的外端头外侧，扶正套(500)的另一端装配在堵头(501)内侧的第二深沟球轴承内侧。
9.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，螺堵(505)通过紧固件同轴心设置在堵头(501)的内侧。
10.根据权利要求1所述的连续陀螺测量装置，其特征在于，波形弹簧(504)设置在第二轴承套(502)和螺堵(505)之间。
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