CN202767974U - 动调陀螺连续测斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动调陀螺连续测斜仪，包括井下仪器和地面设备，所述井下仪器包括出线接头、探管、承压外管和保护总成，所述探管包括依次布置的二次电源舱、数字电路舱、惯性电路舱、对转电机和惯性测量组合体，所述惯性测量组合体包括三轴向正交的第一、第二、第三加速度计，三轴向正交的第一、第二陀螺仪，所述第一陀螺仪由两自由度的动力调谐陀螺仪组成X、Y轴，第二陀螺仪由两自由度的动力调谐陀螺仪组成Z轴。漂移小，精度高，体积小，不受磁干扰的影响，可以精确地测量井斜角、井斜方位角和工具面角，同时由于可自动寻北，仪器的抗压、抗振、抗冲击能力高，可以全天候使用。

Description

动调陀螺连续测斜仪

技术领域

本实用新型涉及石油测井行业，具体涉及一种不受地质和周围环境影响，抗磁性干扰，可实现连续测量井眼参数功能的动调陀螺连续测斜仪。 

背景技术

由于我国石油资源紧缺，每年需进口大量原油，因此需要老油井焕发新活力，同时在新油井开发过程提高油井的产出效费比，因此运用现代测井技术是一种必不可少的手段。陀螺测斜仪是能在油田生产中起着开窗侧钻、打水平井的一种仪器。 

目前国内大量使用的是点测型陀螺测斜仪，由于点测型陀螺测斜仪实际测井数据误差大，测井效率低，仪器结构加工困难，配合件很多，生产调试周期长，因此结构设计考虑因数多，生产成功率低。由于有转动部件且长期工作，必须适应井下高温环境，使用过程中故障率高，维修困难，抗振动冲击能力低，无法适应随钻测斜的要求。 

实用新型内容

本实用新型旨在解决常规点测型陀螺测斜仪实际测井数据误差大，测井效率低，转动部件多，使用过程中故障率高，维修困难，抗振动冲击能力低等问题。 

为解决以上技术问题，本实用新型提供的动调陀螺连续测斜仪，包括井下 仪器和地面设备，两者通过可变恒压恒流源电源进行单芯电连接，所述井下仪器包括出线接头、探管和罩在所述探管外侧的承压外管，所述承压外管的前后两端均罩有保护总成，所述出线接头穿过承压外管前端的保护总成与探管相连；关键在于：所述探管包括依次布置的二次电源舱、数字电路舱、惯性电路舱、对转电机和惯性测量组合体，所述二次电源舱和数字电路舱设置在第一电路支撑架上，惯性电路舱设置在第二电路支撑架上，所述第一电路支撑架与第二电路支撑架之间、第二电路支撑架与对转电机之间分别通过接头相连，对转电机与惯性测量组合体连接，惯性测量组合体与承压外管后端的保护总成通过接头相连； 

所述惯性测量组合体包括三轴向正交的第一、第二、第三加速度计，三轴向正交的第一、第二陀螺仪，所述第一陀螺仪由两自由度的动力调谐陀螺仪组成X、Y轴，第二陀螺仪由两自由度的动力调谐陀螺仪组成Z轴； 

所述二次电源舱，数字电路舱，第一、第二、第三加速度计，第一、第二陀螺仪与地面设备之间电连接。 

本实用新型采用集成三轴动调陀螺、三轴加速度计的结构，无平台转动结构，用三轴陀螺敏感运动角速率依据惯性导航原理进行井迹参数计算和数据高速输出，实现连续测斜功能，它以三轴动调陀螺仪、三轴加速度计为主要传感器。通过惯性测量组合体内的三轴向正交的加速度计和三轴向正交的陀螺仪，由惯性导航原理和KALMAN滤波，实现自动寻北。信号经单芯信号传输系统发送和接收，由专用测井软件利用获得的井迹参数生成井眼轨迹的三维立体视图、东西向或南北向的井眼轨迹剖面视图和正对北向的井眼轨迹俯视图。实现井斜角、井斜方位角、工具面角的测量，测量精度更高。 

所述第一电路支撑架与第二电路支撑架之间、第二电路支撑架与对转电机之间、惯性测量组合体与承压外管后端的保护总成之间的接头中设置有接插件。通过接插件进行拔插连接，便于制造及安装。 

优选为，所述井下仪器的外径小于等于48mm，以适应小井眼要求。 

本实用新型的有益效果： 

(1)与点测型陀螺测斜仪相比，本实用新型在初始对准阶段，通过动力调谐陀螺仪测量地球自转角速率分量，实现自动寻北获得井斜方位角，通过加速度计测量井斜角、工具面角，然后进入连续测斜阶段：通过三轴向正交的动调陀螺敏感井下仪器的运动角速度，由惯性导航原理和KALMAN滤波实时高速计算井斜角、工具面角、井斜方位角，不受磁干扰，稳定性好，精度高。而常规的点测型陀螺测斜仪是反复执行初始对准阶段，因此测量测井效率低，实际测量精度有限，只能静态测量，无法实现连续测斜。 

(2)动力调谐陀螺仪敏感仪器运动角速率，并与高精度加速度计进行组合来测量井迹中某点的井斜方位角，不受磁干扰的影响，可以精确地测量井斜角、井斜方位角和工具面角。同时由于漂移小，精度高，可自动寻北，并通过保护总成、承压外管、动调陀螺等结构和技术，提高仪器的抗压、抗振、抗冲击能力，可以全天候使用。 

(3)不受地质和周围环境影响，抗磁性干扰；使用方便，工作过程自动寻北，测量前后均无需校北；漂移小、精度高、体积小，可在钻杆或油管内使用，测量数据连续实时输出，使用效率高。可用于用于开窗侧钻、打水平井定方位、套管井复测、油井套管损伤定位、定向密集射孔等方面，是石油测井的关键装备。 

本实用新型将有利于促进石油天然气勘探和开发行业技术进步，有利于提升石油仪器制造行业的技术水平。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明： 

一种动调陀螺连续测斜仪，由井下仪器和地面设备组成。 

井下仪器如图1所示，由出线接头1、探管2、承压外管3和两个保护总成4等组成。承压外管3罩在探管2的外侧，一个保护总成4罩在承压外管3的前端，另一个保护总成4罩在承压外管3的后端，三者组合成一个外壳将探管2包于其中，起到保护探管2的作用。出线接头1的一端位于承压外管3前端的保护总成4外，另一端穿过承压外管3前端的保护总成4与探管2相连。 

探管2包括依次布置的二次电源舱21、数字电路舱22、惯性电路舱23、对转电机24和惯性测量组合体25。二次电源舱21和数字电路舱22设置在第一电路支撑架5上，第一电路支撑架5起到支撑二次电源舱21和数字电路舱22的作用。惯性电路舱23设置在第二电路支撑架6上，第二电路支撑架6起到支撑惯性电路舱23的作用。第一电路支撑架5与第二电路支撑架6之间通过接头7相连，第二电路支撑架6与对转电机24之间通过另一接头7相连，对转电机24的下端与惯性测量组合体25的上端连接，惯性测量组合体25的下端与承压外管3后端的保护总成4也通过单独设置的接头7相连。 

惯性测量组合体25由三轴向正交的第一、第二、第三加速度计8、9、10，三轴向正交的第一、第二陀螺仪11、12组成。第一陀螺仪11由两自由度的动 力调谐陀螺仪组成X、Y轴，第二陀螺仪12由两自由度的动力调谐陀螺仪组成Z轴。 

二次电源舱21，数字电路舱22，第一、第二、第三加速度计8、9、10，第一、第二陀螺仪11、12与地面设备之间电连接。 

优选为，第一电路支撑架5与第二电路支撑架6之间的接头7、第二电路支撑架6与对转电机24之间的接头7、惯性测量组合体25与承压外管3后端的保护总成4之间的接头7中，均设置有接插件71，通过接插件71进行拔插连接。最好是，井下仪器的外径小于等于48mm。 

地面设备和井下仪器之间通过可变恒压恒流源电源进行单芯电连接，实现供电和信号的传输。 

Claims (3)

1.一种动调陀螺连续测斜仪，包括井下仪器和地面设备，两者通过可变恒压恒流源电源进行单芯电连接，所述井下仪器包括出线接头(1)、探管(2)和罩在所述探管(2)外侧的承压外管(3)，所述承压外管(3)的前后两端均罩有保护总成(4)，所述出线接头(1)穿过承压外管(3)前端的保护总成(4)与探管(2)相连；其特征在于：所述探管(2)包括依次布置的二次电源舱(21)、数字电路舱(22)、惯性电路舱(23)、对转电机(24)和惯性测量组合体(25)，所述二次电源舱(21)和数字电路舱(22)设置在第一电路支撑架(5)上，惯性电路舱(23)设置在第二电路支撑架(6)上，所述第一电路支撑架(5)与第二电路支撑架(6)之间、第二电路支撑架(6)与对转电机(24)之间分别通过接头(7)相连，对转电机(24)与惯性测量组合体(25)连接，惯性测量组合体(25)与承压外管(3)后端的保护总成(4)通过接头(7)相连； 

所述惯性测量组合体(25)包括三轴向正交的第一、第二、第三加速度计(8、9、10)，三轴向正交的第一、第二陀螺仪(11、12)，所述第一陀螺仪(11)由两自由度的动力调谐陀螺仪组成X、Y轴，第二陀螺仪(12)由两自由度的动力调谐陀螺仪组成Z轴； 

所述二次电源舱(21)，数字电路舱(22)，第一、第二、第三加速度计(8、9、10)，第一、第二陀螺仪(11、12)与地面设备之间电连接。 

2.按照权利要求1所述的动调陀螺连续测斜仪，其特征在于：所述第一电路支撑架(5)与第二电路支撑架(6)之间、第二电路支撑架(6)与对转电机(24)之间、惯性测量组合体(25)与承压外管(3)后端的保护总成(4) 之间的接头(7)中设置有接插件(71)。 

3.按照权利要求1或2所述的动调陀螺连续测斜仪，其特征在于：所述井下仪器的外径小于等于48mm。 

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