[发明专利]一种定向井连续陀螺测斜系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于惯性技术实现的定向井连续陀螺测斜系统，属于石油工业中定向井技术领域。

背景技术

测斜仪器是石油及天然气井、煤矿矿井中进行井眼轨迹测量时被广泛使用的一种测量工具。目前，国内外大多采取将磁通门传感器或机械陀螺或光纤陀螺与加速度计相组合的方式来测量井眼的方位角、井斜角和工具面角。

磁通门式测斜仪具有结构简单、价格低、性能稳定的优点，但是，该仪器无法对定向井等有磁性干扰的油井进行测量。

机械陀螺式测斜仪可以弥补磁通门式测斜仪的上述缺憾，但是，定向井的井眼体积小，目前国内还没有出现小型化且可保证精度的机械陀螺来实现仪器轴向角速率的测量，而国外的小型、高精度机械陀螺对国内禁运，国内需求无法满足。

光纤陀螺式测斜仪中的光纤陀螺虽为固态结构，并具有可靠性高、耐冲击、低功耗和动态范围大的优点，但是，其同样具有体积大、易受温度影响的缺陷，无法满足目前的测斜要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定向井连续陀螺测斜系统，该系统能全方位连续测量井眼轨迹，测量效率高。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种定向井连续陀螺测斜系统，其特征在于：它包括计算机、控制箱和测斜仪，该计算机的串口与该控制箱的通讯口连接，该控制箱的电缆接口经由电缆与该测斜仪的端部连接，其中：该测斜仪包括依次相连的电缆头、上扶正器、仪器短节、下扶正器、加重杆、减震器和引鞋，该电缆头的连接端与该电缆连接。

所述仪器短节包括短节体，该短节体的上、下端分别设有上接头、下接头，在该短节体内依次设有上吸热器、电源、控制器、测量短节和下吸热器，该上吸热器与该上接头相邻，该下吸热器与该下接头相邻，该电源为该控制器和该测量短节供电。

所述测量短节包括保温瓶，该保温瓶内设有短节骨架，该短节骨架上依次设有旋转骨架、旋转变压器和直流伺服电机，该旋转骨架上依次设有第一加速度计、微型动力调谐陀螺、第二加速度计、动力调谐陀螺，该第一加速度计、微型动力调谐陀螺、第二加速度计沿该旋转骨架的径向方向设置，该微型动力调谐陀螺的一个敏感轴与该旋转骨架的旋转轴平行，该动力调谐陀螺与该旋转骨架同轴设置，该旋转骨架的轴接端经由该旋转变压器与该直流伺服电机的输出轴连接，该直流伺服电机驱动该旋转骨架绕自身旋转轴旋转，该旋转骨架上设有温度传感器，该温度传感器、第一加速度计、第二加速度计、微型动力调谐陀螺、动力调谐陀螺、旋转变压器的信号端口经由信号线与所述控制器的信号端口连接，该直流伺服电机、微型动力调谐陀螺的控制端口经由控制线与所述控制器的控制端口连接。

所述旋转骨架的一端设有滑环，从所述温度传感器、第一加速度计、第二加速度计、微型动力调谐陀螺、动力调谐陀螺、旋转变压器的信号端口引出的所述信号线穿设过该滑环后与所述控制器的信号端口连接；从所述直流伺服电机、微型动力调谐陀螺的控制端口引出的所述控制线经由所述短节骨架上开设的槽而与所述控制器的控制端口连接。

所述第一加速度计、第二加速度计为石英挠性加速度计。

所述控制器包括信号处理电路和通讯电路，该信号处理电路包括平台伺服回路电路、电压转电流转换电路、相位比较及除法运算电路、采样滤波放大电路、数模转换电路、模数转换电路和数字信号处理器，该通讯电路包括功率放大电路、比较器、滤波器、放大器和耦合器，其中：所述温度传感器、第一加速度计、第二加速度计、动力调谐陀螺的信号端分别经由相应的采样滤波放大电路与该模数转换电路上相应的输入端连接，所述旋转变压器的信号端经由该相位比较及除法运算电路与该模数转换电路上相应的输入端连接，该模数转换电路的输出端与该数字信号处理器上相应的IO端连接，所述微型动力调谐陀螺的信号端经由该电压转电流转换电路与该数模转换电路的输出端连接，该数模转换电路的输入端与该数字信号处理器上相应的IO端连接，所述微型动力调谐陀螺的控制端经由该平台伺服回路电路与该直流伺服电机的控制端连接；该耦合器的信号输出端依次经由该放大器、滤波器、比较器与该数字信号处理器上相应的IO端连接，该耦合器的信号输入端经由功率放大电路与该数字信号处理器上相应的IO端连接，该耦合器的通讯端与所述电缆连接。

本发明具有如下优点：