CN217654538U - 随钻定向仪器刻度标校装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了随钻定向仪器刻度标校装置，属于方位检测技术领域，随钻定向仪器刻度标校装置，包括三轴亥姆霍兹线圈，它可以实现由于采用了特殊设计的三轴亥姆霍兹线圈，其产生的磁场实现对线圈磁场范围具有非常高的均匀度，且线圈系统配备上位机控制软件工控机，支持手动/自动控制与调节，可在三轴任意方向产生0到约60uT的直流磁场，抵消地磁场，消除地磁场对实际工作的干扰，同时实现保温箱体内的温度是可测可控的，使加温平台密封箱体可加温至180℃左右，并采用触摸屏人机界面和PLC温控数控系统与上位机通讯实现控温恒温、数据采集，从而满足井下工程参数测量仪器的刻度要求，提高其地质参数的测量效率。

Description

随钻定向仪器刻度标校装置

技术领域

本实用新型涉及方位检测技术领域，更具体地说，涉及随钻定向仪器刻度标校装置。

背景技术

随着定向井、水平井、鱼骨井、分支井以及大位移水平井等特殊工艺钻井技术的发展，各种卡钻、埋钻、掉牙轮等钻井事故时有发生，对钻井过程的安全性提出了更高的要求，如何合理有效地控制钻井过程，保证钻井过程的安全、高效是近年来石油钻井工程技术领域提出的问题之一，井下工程参数测量与实时监控技术是解决该问题的前提和条件。多年来，国内外井下测量仪器开发的重点一直是与油气地质储量直接相关的地层电阻率、孔隙率、伽马射线等地质参数的测量、与几何导向钻井技术相关的井斜、方位、工具面角等井眼轨迹参数的测量与控制；而与钻井安全、钻井效率相关的钻压、扭矩等工程参数测量技术研究较少，更缺乏井下工程参数测量仪器的地面刻度装置。

由于我国不同地区、不同海拔，所以要求标定系统能够智能模拟不同地区的地球磁场环境的功能；而标定系统预计安装于普通厂房，周围车辆、大型设备、地铁等环境磁场变化复杂，以及保温箱体内的温度是否可实现可控监测，都会对标定系统造成干扰，因此，本方案提出一种对于随钻定向仪器用的刻度标校装置，解决现有技术中出现的问题。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供随钻定向仪器刻度标校装置，它可以实现由于采用了特殊设计的三轴亥姆霍兹线圈，其产生的磁场实现对线圈磁场范围具有非常高的均匀度，且线圈系统配备上位机控制软件工控机，支持手动/自动控制与调节，可在三轴任意方向产生0到约60uT的直流磁场，抵消地磁场，消除地磁场对实际工作的干扰，同时实现保温箱体内的温度是可测可控的，使加温平台密封箱体可加温至180℃左右，并采用触摸屏人机界面和PLC温控数控系统与上位机通讯实现控温恒温、数据采集，从而满足井下工程参数测量仪器的刻度要求，提高其地质参数的测量效率。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

随钻定向仪器刻度标校装置，包括三轴亥姆霍兹线圈，所述三轴亥姆霍兹线圈内置有三维数显标校装置，所述三维数显标校装置外端电性连接有工控机，其中；

所述三维数显标校装置包括与三轴亥姆霍兹线圈底板承重底座表面安装的多个可调水平地脚，多个所述可调水平地脚上端固定连接有承载底座，所述承载底座上端转动连接有台面，所述承载底座与台面之间设有方位角调节机构，所述台面上端固定连接有两个相互对称的立柱，所述立柱内壁之间转动连接有装载台，所述立柱与装载台之间设有工具面角调节机构，所述装载台内壁之间转动连接有调节板，所述装载台与调节板之间设有顶角调节机构，所述调节板内部安装有加温装置，所述加温装置内壁之间设有圆柱体；

本方案可以实现由于采用了特殊设计的三轴亥姆霍兹线圈，其产生的磁场实现对线圈磁场范围具有非常高的均匀度，且线圈系统配备上位机控制软件工控机，支持手动/自动控制与调节，可在三轴任意方向产生0到约60uT的直流磁场，抵消地磁场，消除地磁场对实际工作的干扰，同时实现保温箱体内的温度是可测可控的，使加温平台密封箱体可加温至180℃左右，并采用触摸屏人机界面和PLC温控数控系统与上位机通讯实现控温恒温、数据采集，从而满足井下工程参数测量仪器的刻度要求，提高其地质参数的测量效率。

进一步的，所述方位角调节机构包括承载底座上端固定连接的第一安装盒，所述第一安装盒外端插设有第一转轴，所述第一转轴与第一安装盒内壁之间转动连接，所述第一转轴外端安装有多个均匀分布的第一啮齿，所述第一啮齿位于第一安装盒内壁之间，所述第一转轴远离第一安装盒的一端固定连接有第一转轮，所述第一转轮外端固定连接有第一把手，所述第一安装盒右侧安装有第一转盘，所述第一安装盒靠近第一转盘的一侧内壁开凿有第一凹槽，所述第一转盘外端安装有第一从动齿，所述第一从动齿与第一啮齿之间啮合连接，且第一转盘位于第一凹槽上下内壁之间，所述第一转盘上端固定连接有连轴，所述连轴与台面之间固定连接，本方案在对方位角轴向面位置进行调节时，操作人员可通过转动第一把手，驱使第一转轴于第一安装盒内壁中发生转动，而其在转动的同时带动着第一啮齿与第一从动齿之间发生啮合作用，驱使第一转盘发生横轴面的旋转，并在连轴的带动下驱使台面同步发生转动，从而对定向仪器位置进行调整。

进一步的，所述工具面角调节机构包括装载台外端固定连接的衔接轮，所述立柱外端插设的第二转轴，所述第二转轴与立柱之间转动连接，所述第二转轴外端安装有多个均匀分布的第二啮齿，所述第二啮齿位于立柱内壁之间，所述衔接轮与第二啮齿之间啮合连接，所述第二转轴远离立柱的一端固定连接有第二转轮，所述第二转轮外端固定连接有第二把手，本方案在对工具面角位置进行调节时，操作人员可通过转动第二把手，在第二把手转动的作用下，驱使着第二转轮带动第二转轴发生转动现象，从而致使与第二啮齿啮合的衔接轮同步发生转动，从而带动着与衔接轮固定连接的装载台转动，从而对装载台的角度进行调节。

进一步的，所述顶角调节机构包括装载台内部嵌设的第二安装盒，所述第二安装盒外端插设有第三转轴，所述第三转轴与第二安装盒内壁转动连接，所述第三转轴外端安装有多个均匀分布的第三啮齿，所述第三啮齿位于第二安装盒内壁之间，所述第三转轴远离第二安装盒的一端固定连接有第三转轮，所述第三转轮外端固定连接有第三把手，所述调节板外端固定连接的第二转盘，所述第二转盘位于装载台内部，所述第二转盘外端安装有多个均匀分布的第二从动齿，所述第二安装盒靠近第二转盘的一侧内壁开凿有第二凹槽，所述第二从动齿与第三啮齿之间啮合连接，所述第二转盘位于第二凹槽的上下内壁之间，本方案在对顶角位置进行调节时，操作人员可通过转动第三把手，驱使第三转轴于第二安装盒内壁中发生转动，而其在转动的同时带动着第三啮齿与第二转盘之间发生啮合作用，驱使第二转盘发生横轴面的旋转，并在第二转盘的带动下驱使调节板同步发生转动，从而对加温装置顶角位置进行调整。

进一步的，所述加温装置包括调节板内壁之间嵌合的保温密封箱体，所述保温密封箱体内壁固定连接有陶瓷硅酸铝纤维纸，所述保温密封箱体外端外端套设有特氟龙胶带，所述保温密封箱体内部嵌设有陶瓷硅酸铝纤维板隔热板，本方案中加温装置整体结构为无磁装置，采用铝合金材料加工生产，且加温装置采用多层氧化铝陶瓷和陶瓷硅酸铝纤维板隔热材料，传动轴采用航空铝、铜材料，使得保温密封箱体可加温至180℃以内，同时箱体可实现水平与垂直方向二维手动旋转，箱体独立自转装置，保证保温箱体内的温度实现可控监测，降低对标定系统的干扰。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中密封加热箱体里可安装测量样品50X1700mm圆柱体1个，并可手动调节三个方向的方位姿态来完成测量(调节时有刻度盘指示角度，角度分辨率0.5度)。

(2)本实用新型可以实现保温箱体内的温度可测可控现象，加温平台密封箱体可加温至180℃左右，采用触摸屏人机界面和PLC温控数控系统可实现控温恒温、数据采集、与上位机通讯。

(3)本实用新型中保温箱内温度控制精度为±8℃，有温控显示，自动化系统实时检测恒温。

(4)本实用新型中密封加热箱体是一体装置，测量样品可从其一端人工取放安装。

附图说明

图1为本实用新型整体安装后的结构示意图；

图2为本实用新型三维数显标校装置的结构示意图；

图3为本实用新型方位角调节机构的结构示意图；

图4为本实用新型工具面角调节机构的结构示意图；

图5为本实用新型顶角调节机构的结构示意图；

图6为本实用新型加温装置的结构示意图。

图中标号说明：

1三轴亥姆霍兹线圈、2三维数显标校装置、21承载底座、22可调水平地脚、23台面、25立柱、26装载台、27调节板、3工控机、4方位角调节机构、41第一安装盒、42第一转轴、43第一啮齿、44第一转轮、45第一把手、46第一转盘、47第一从动齿、48连轴、49第一凹槽、5工具面角调节机构、51衔接轮、52第二转轴、53第二啮齿、54第二转轮、55第二把手、6顶角调节机构、61第二安装盒、62第三转轴、63第三啮齿、64第三转轮、65第三把手、66第二凹槽、67第二转盘、68第二从动齿、8加温装置、81保温密封箱体、82陶瓷硅酸铝纤维纸、83特氟龙胶带、84陶瓷硅酸铝纤维板隔热板、9圆柱体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-6，随钻定向仪器刻度标校装置，包括三轴亥姆霍兹线圈1，三轴亥姆霍兹线圈1内置有三维数显标校装置2，三维数显标校装置2外端电性连接有工控机3，其中；

三维数显标校装置2包括与三轴亥姆霍兹线圈1底板承重底座表面安装的多个可调水平地脚22，多个可调水平地脚22上端固定连接有承载底座21，承载底座21上端转动连接有台面23，承载底座21与台面23之间设有方位角调节机构4，台面23上端固定连接有两个相互对称的立柱25，立柱25内壁之间转动连接有装载台26，立柱25与装载台26之间设有工具面角调节机构5，装载台26内壁之间转动连接有调节板27，装载台26与调节板27之间设有顶角调节机构6，调节板27内部安装有加温装置8，加温装置8内壁之间设有圆柱体9；

本方案可以实现由于采用了特殊设计的三轴亥姆霍兹线圈1，其产生的磁场实现对线圈磁场范围具有非常高的均匀度，且线圈系统配备上位机控制软件工控机3，支持手动/自动控制与调节，可在三轴任意方向产生0到约60uT-0.6Gs～0.6Gs的直流磁场，抵消地磁场，消除地磁场对实际工作的干扰，同时实现保温箱体内的温度是可测可控的，使加温平台密封箱体可加温至180℃左右，并采用触摸屏人机界面和PLC温控数控系统与上位机通讯实现控温恒温、数据采集，从而满足井下工程参数测量仪器的刻度要求，提高其地质参数的测量效率。

进一步的，方位角调节机构4包括承载底座21上端固定连接的第一安装盒41，第一安装盒41外端插设有第一转轴42，第一转轴42与第一安装盒41内壁之间转动连接，第一转轴42外端安装有多个均匀分布的第一啮齿43，第一啮齿43位于第一安装盒41内壁之间，第一转轴42远离第一安装盒41的一端固定连接有第一转轮44，第一转轮44外端固定连接有第一把手45，第一安装盒41右侧安装有第一转盘46，第一安装盒41靠近第一转盘46的一侧内壁开凿有第一凹槽49，第一转盘46外端安装有第一从动齿47，第一从动齿47与第一啮齿43之间啮合连接，且第一转盘46位于第一凹槽49上下内壁之间，第一转盘46上端固定连接有连轴48，连轴48与台面23之间固定连接，本方案在对方位角轴向面位置进行调节时，操作人员可通过转动第一把手45，驱使第一转轴42于第一安装盒41内壁中发生转动，而其在转动的同时带动着第一啮齿43与第一从动齿47之间发生啮合作用，驱使第一转盘46发生横轴面的旋转，并在连轴48的带动下驱使台面23同步发生转动，从而对定向仪器位置进行调整。

进一步的，工具面角调节机构5包括装载台26外端固定连接的衔接轮51，立柱25外端插设的第二转轴52，第二转轴52与立柱25之间转动连接，第二转轴52外端安装有多个均匀分布的第二啮齿53，第二啮齿53位于立柱25内壁之间，衔接轮51与第二啮齿53之间啮合连接，第二转轴52远离立柱25的一端固定连接有第二转轮54，第二转轮54外端固定连接有第二把手55，本方案在对工具面角位置进行调节时，操作人员可通过转动第二把手55，在第二把手55转动的作用下，驱使着第二转轮54带动第二转轴52发生转动现象，从而致使与第二啮齿53啮合的衔接轮51同步发生转动，从而带动着与衔接轮51固定连接的装载台26转动，从而对装载台26的角度进行调节。

进一步的，顶角调节机构6包括装载台26内部嵌设的第二安装盒61，第二安装盒61外端插设有第三转轴62，第三转轴62与第二安装盒61内壁转动连接，第三转轴62外端安装有多个均匀分布的第三啮齿63，第三啮齿63位于第二安装盒61内壁之间，第三转轴62远离第二安装盒61的一端固定连接有第三转轮64，第三转轮64外端固定连接有第三把手65，调节板27外端固定连接的第二转盘67，第二转盘67位于装载台26内部，第二转盘67外端安装有多个均匀分布的第二从动齿68，第二安装盒61靠近第二转盘67的一侧内壁开凿有第二凹槽66，第二从动齿68与第三啮齿63之间啮合连接，第二转盘67位于第二凹槽66的上下内壁之间，本方案在对顶角位置进行调节时，操作人员可通过转动第三把手65，驱使第三转轴62于第二安装盒61内壁中发生转动，而其在转动的同时带动着第三啮齿63与第二转盘67之间发生啮合作用，驱使第二转盘67发生横轴面的旋转，并在第二转盘67的带动下驱使调节板27同步发生转动，从而对加温装置8顶角位置进行调整。

进一步的，加温装置8包括调节板27内壁之间嵌合的保温密封箱体81，保温密封箱体81内壁固定连接有陶瓷硅酸铝纤维纸82，保温密封箱体81外端外端套设有特氟龙胶带83，保温密封箱体81内部嵌设有陶瓷硅酸铝纤维板隔热板84，本方案中加温装置8整体结构为无磁装置，采用铝合金材料加工生产，且加温装置8采用多层氧化铝陶瓷和陶瓷硅酸铝纤维板隔热材料，传动轴采用航空铝、铜材料，使得保温密封箱体81可加温至180℃以内，同时箱体可实现水平与垂直方向二维手动旋转，箱体独立自转装置，保证保温箱体内的温度实现可控监测，降低对标定系统的干扰。

本实用新型中，操作人员可于密封加热箱体81里安装测量样品50X1700mm圆柱体9，随后可通过方位角调节机构4、工具面角调节机构5和顶角调节机构6手动调节三个方向的方位姿态来完成测量工作，并且在加温装置8的作用下实现对圆柱体9的实时温度检测，并在三轴亥姆霍兹线圈1的作用下实现对线圈磁场范围具有非常高的均匀度，且线圈系统配备上位机控制软件工控机3，支持手动/自动控制与调节，可在三轴任意方向产生0到约60uT-0.6Gs～0.6Gs的直流磁场，抵消地磁场，消除地磁场对实际工作的干扰，从而满足井下工程参数测量仪器的刻度要求，提高其地质参数的测量效率。

实施例2：

本实用新型中，每个轴向拟采用亥姆霍兹线圈系统，垂直向加水平向，共计三对6组线圈，线圈为正方形，内圈尺寸3.06米见方，外圈略大。

线圈框架拟采用U型阳极化铝合金型材，槽内根据需要缠绕漆包铜线，铜线外覆盖绝缘胶带，为了避免产生涡流感应电流，所有的转角连接处定制电工胶木或者聚碳材质的绝缘拐角连接装置，整个在发货前线圈预装测试，然后分拆为平板包装，便于运输到安装现场，线圈加装底板承重，同时方便用户安放试验设备，线圈底板承重底座保证线圈中设备的有效操作中点和线圈均匀区中点重合；底板承重底座的设计及线圈均匀区的位置，可以保证系统中放置设备的有效操作中点距离设备底面高度为1.34米处处于磁场均匀区，且线圈电源控制系统国产定制设备，内置校准装置，可以在安装线圈后，通过线圈电源控制系统调整磁场发生器的正交度，偏移和标度值，使得经过电子调整的磁场正交误差小于0.5°。

实施例3：

本实用新型中，上位机软件为磁场控制软件，且采用模块化设计，分为磁场数据发生和数据采集两个功能部分，均基于C语言进行开发，数据发生部分接受控制指令，完成信息配置，实现目标特征磁场输出，主要由控制主流程及通信、端口读写等模块组成，数据采集部分接受控制指令，启动数据采集、存储上传和显示功能，主要由控制主流程及通信、存储读写等模块组成。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.随钻定向仪器刻度标校装置，包括三轴亥姆霍兹线圈(1)，其特征在于：所述三轴亥姆霍兹线圈(1)内置有三维数显标校装置(2)，所述三维数显标校装置(2)外端电性连接有工控机(3)，其中；

所述三维数显标校装置(2)包括与三轴亥姆霍兹线圈(1)底板承重底座表面安装的多个可调水平地脚(22)，多个所述可调水平地脚(22)上端固定连接有承载底座(21)，所述承载底座(21)上端转动连接有台面(23)，所述承载底座(21)与台面(23)之间设有方位角调节机构(4)，所述台面(23)上端固定连接有两个相互对称的立柱(25)，所述立柱(25)内壁之间转动连接有装载台(26)，所述立柱(25)与装载台(26)之间设有工具面角调节机构(5)，所述装载台(26)内壁之间转动连接有调节板(27)，所述装载台(26)与调节板(27)之间设有顶角调节机构(6)，所述调节板(27)内部安装有加温装置(8)，所述加温装置(8)内壁之间设有圆柱体(9)。

2.根据权利要求1所述的随钻定向仪器刻度标校装置，其特征在于：所述方位角调节机构(4)包括承载底座(21)上端固定连接的第一安装盒(41)，所述第一安装盒(41)外端插设有第一转轴(42)，所述第一转轴(42)与第一安装盒(41)内壁之间转动连接，所述第一转轴(42)外端安装有多个均匀分布的第一啮齿(43)，所述第一啮齿(43)位于第一安装盒(41)内壁之间，所述第一转轴(42)远离第一安装盒(41)的一端固定连接有第一转轮(44)，所述第一转轮(44)外端固定连接有第一把手(45)，所述第一安装盒(41)右侧安装有第一转盘(46)，所述第一安装盒(41)靠近第一转盘(46)的一侧内壁开凿有第一凹槽(49)，所述第一转盘(46)外端安装有第一从动齿(47)，所述第一从动齿(47)与第一啮齿(43)之间啮合连接，且第一转盘(46)位于第一凹槽(49)上下内壁之间，所述第一转盘(46)上端固定连接有连轴(48)，所述连轴(48)与台面(23)之间固定连接。

3.根据权利要求1所述的随钻定向仪器刻度标校装置，其特征在于：所述工具面角调节机构(5)包括装载台(26)外端固定连接的衔接轮(51)，所述立柱(25)外端插设的第二转轴(52)，所述第二转轴(52)与立柱(25)之间转动连接，所述第二转轴(52)外端安装有多个均匀分布的第二啮齿(53)，所述第二啮齿(53)位于立柱(25)内壁之间，所述衔接轮(51)与第二啮齿(53)之间啮合连接，所述第二转轴(52)远离立柱(25)的一端固定连接有第二转轮(54)，所述第二转轮(54)外端固定连接有第二把手(55)。

4.根据权利要求1所述的随钻定向仪器刻度标校装置，其特征在于：所述顶角调节机构(6)包括装载台(26)内部嵌设的第二安装盒(61)，所述第二安装盒(61)外端插设有第三转轴(62)，所述第三转轴(62)与第二安装盒(61)内壁转动连接，所述第三转轴(62)外端安装有多个均匀分布的第三啮齿(63)，所述第三啮齿(63)位于第二安装盒(61)内壁之间，所述第三转轴(62)远离第二安装盒(61)的一端固定连接有第三转轮(64)，所述第三转轮(64)外端固定连接有第三把手(65)，所述调节板(27)外端固定连接的第二转盘(67)，所述第二转盘(67)位于装载台(26)内部，所述第二转盘(67)外端安装有多个均匀分布的第二从动齿(68)，所述第二安装盒(61)靠近第二转盘(67)的一侧内壁开凿有第二凹槽(66)，所述第二从动齿(68)与第三啮齿(63)之间啮合连接，所述第二转盘(67)位于第二凹槽(66)的上下内壁之间。

5.根据权利要求1所述的随钻定向仪器刻度标校装置，其特征在于：所述加温装置(8)包括调节板(27)内壁之间嵌合的保温密封箱体(81)，所述保温密封箱体(81)内壁固定连接有陶瓷硅酸铝纤维纸(82)，所述保温密封箱体(81)外端外端套设有特氟龙胶带(83)，所述保温密封箱体(81)内部嵌设有陶瓷硅酸铝纤维板隔热板(84)。

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