專利名稱：直讀/存儲式陀螺測斜儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種石油開采領域的陀螺測斜儀，特別是涉及一種直讀/存儲式陀螺測斜儀。
背景技術：
目前，在油田油氣開發(fā)過程中，需要測量油井的軌跡方位。在鉆井施工時一般采用磁通門式的測斜儀，它采用三軸正交重力加速度計測量地球重力加速度，三周正交磁通門測量地球磁場矢量，從而計算出井軌跡 方位。在油井的后期開發(fā)中需要在套管井內(nèi)測量方位，由于套管是鋼材料，具有磁場屏蔽性，從而使得測量地球分量的方法來計算方位的方法不可行。而在套管內(nèi)測量方位目前只有陀螺測斜儀能夠解決此問題，在地球磁場分布不均勻或是地球磁場有干擾的情況的只能采用陀螺測斜儀測量方位。目前我國在油田中使用的陀螺都是動調(diào)試陀螺，其他形式的陀螺由于各種原因都還無法在油田環(huán)境中應用。動調(diào)試陀螺抗沖擊強度比較弱，要求其在工作是必須保持絕對靜止，目前油田使用的動調(diào)試陀螺測斜儀都是通過電纜下放到井內(nèi)測量，通過電纜給陀螺測斜儀供電。目前，國內(nèi)的陀螺測斜儀技術是選擇ー個ニ自由度動調(diào)試陀螺測斜儀和兩個重力加速度計組成ー個慣性組件，通過測量慣性組中的陀螺輸出和重力加速度計輸出即可得到方位。目前都是采用電纜供電直讀方式，通過電纜給陀螺測斜儀供電，陀螺測斜儀采集的信號通過電纜發(fā)送到地面，經(jīng)過計算機解算得到井斜值、方位值等。由于測井電纜車是專業(yè)特種車輛，價格也比較昂貴，在國外例如敘利亞、伊朗、蘇丹等國家，很難找到測井電纜車，這就限制了陀螺測斜儀的使用，沒有電纜，就無法測井。有鑒于上述現(xiàn)有的陀螺測斜儀存在的缺陷，本設計人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設ー種新型結(jié)構(gòu)的陀螺測斜儀，使其更具有實用性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在干，克服現(xiàn)有的陀螺測斜儀存在的缺陷，而提供ー種新型結(jié)構(gòu)的直讀/存儲式陀螺測斜儀，所要解決的技術問題是使其集合存儲式和直讀式兩種測井方式，可以分別進行電池供電存儲式測井和電纜供電直讀式測井，從而更加適于實用。本實用新型的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本實用新型提出的一種直讀/存儲式陀螺測斜儀，其包括馬籠頭、電源供電短節(jié)、采集遙測/存儲短節(jié)、慣性體短節(jié)和減震定位短節(jié)，所述的電源供電短節(jié)至少包括電池供電模塊。優(yōu)選的，所述電源供電短節(jié)還包括電纜供電模塊。所述采集遙測/存儲短節(jié)包括微處理単元和連接于該微處理單元的存儲器、A/D模塊和接ロ模塊。微處理單元為PIC16F77單片機；存儲器為電可擦可編程只讀存儲器；接ロ模塊為RS232接ロ。所述慣性體短節(jié)由對轉(zhuǎn)電機、加速度計和陀螺儀組成；加速度計為兩個互為正交的石英重力加速度計；陀螺儀為雙自由度動調(diào)試陀螺儀；加速度計的兩個正交軸與雙自由度的陀螺兩個正交軸重
ム
ロ ο[0009]借由上述技術方案，本實用新型直讀/存儲式陀螺測斜儀至少具有下列優(yōu)點本實用新型的陀螺測斜儀，既可以采用電纜供電直讀式測井，也可以采用電池供電存儲式測井，擴大了陀螺測斜儀的使用范圍，使得國內(nèi)的油田服務單位在國外能更好的使用陀螺測斜儀。上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

圖I是本實用新型直讀/存儲式陀螺測斜儀機械結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的慣性體短節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型的井下測量設備的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型為達成預定目的所采取的技術手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對本實用新型的具體實施方式
詳細說明如后。對油井的軌跡方位進行測量主要包括井上控制裝置和井下測量設備兩部分。井上控制裝置由計算機和控制單元組成，在電纜供電直讀方式測井時，通過電纜可以實時顯示井下測量設備的測量信息。本實用新型提出的直讀/存儲式陀螺測斜儀是井下測量設備。如圖I所示，該直讀/存儲式陀螺測斜儀包括依次連接的馬籠頭I、電源供電短節(jié)2、采集遙測/存儲短節(jié)3、慣性體短節(jié)4和減震定位短節(jié)5。如圖2所示，本實用新型的慣性體短節(jié)4由對轉(zhuǎn)電機41、加速度計和陀螺儀組成。該對轉(zhuǎn)電機41控制慣性體短節(jié)4自由轉(zhuǎn)動。所述的加速度計為兩個互為正交的石英重力加速度計，包括X軸加速度計42和Y軸加速度計43。所述的陀螺儀為雙自由度動調(diào)試陀螺儀，包括X軸陀螺44和Y軸陀螺45。在裝配時要保證加速度計的兩個正交軸與雙自由度的陀螺兩個正交軸重合，誤差控制在I度范圍以內(nèi)。慣性體短節(jié)中兩個加速度計和雙自由度陀螺完成測量，其計算公式如下I — sin 1 — Jax( I )
g
r π , . -ι- a ωχ) cos IA = tg ----(ノ)
axcox + aycoy - gcoEV sin IT = —⑶上述三個公式中，ax，ay分別為加速度計x軸和y軸測量輸出值，ωχ，coy分別為雙自由度陀螺的X軸和I軸輸出值。ω EV為地球自轉(zhuǎn)角速度在當?shù)匚恢玫拇怪狈至?，只要知道當?shù)鼐暥?，即可知道ωΕν。通過上述⑴⑵(3)三個公式即可求得井斜I、方位A和高邊T，I、A、T為陀螺儀的三個重要測量值。如圖3所示，是本實用新型的直讀/存儲式陀螺測斜儀的電路示意圖。所述的電源供電短節(jié)2包括電池供電模塊和電纜供電模塊，兩個供電模塊擇一向慣性體短節(jié)4提供電源。所述的采集遙測/存儲短節(jié)3包括微處理単元和連接于該微處理單元的存儲器、A/D模塊和接ロ模塊。所述的微處理單元采用PIC16F77單片機，用于控制電源的供應、向慣性體短節(jié)4發(fā)出啟動或者停止的指令、控制接ロ模塊輸入輸出數(shù)據(jù)。所述的存儲器采用電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)，是ー種在掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲芯片，用于存儲慣性體短節(jié)的數(shù)據(jù)和存儲模式的控制數(shù)據(jù)；所述的接ロ模塊為RS232接ロ，與井上控制裝置的數(shù)據(jù)和指令的輸入與輸出都通過該接ロ模塊進行。所述的A/D模塊用于將慣性體短節(jié)4采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，并將該數(shù)字數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。當采用電纜供電時，該直讀/存儲式陀螺測斜儀采用直讀方式測井，由地面的電纜車直接向直讀/存儲式陀螺測斜儀供電，并通過電纜可以實時顯示井下測量設備的測量信息。當采用電池供電時，采用存儲式測井，由于電池只有有限的電能，在直讀/存儲式陀螺測斜儀下井前，通過井上控制裝置先對直讀/存儲式陀螺測斜儀進行設置，控制其某在 些時刻啟動陀螺儀測量。當設備被放置到指定位置后，采集遙測/存儲短節(jié)3根據(jù)在地面的配置時間，控制電源供電短節(jié)給慣性體短節(jié)供電啟動測量程序，測量過程中采集的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，測量完成時關閉所有設備，地面上提拉下放鋼絲來移動直讀/存儲式陀螺測斜儀到下一個測量點，需要精確好移動的移動時間，兩個測點設置時間間隔為5分鐘以上。完成全部的測量后，將直讀/存儲式陀螺測斜儀取出至地面，通過接ロ模塊將存儲器中的數(shù)據(jù)輸出到計算機中進行處理，得到全井的測量數(shù)據(jù)。另外，在另ー實施例中，本實用新型的電源供電短節(jié)還可以采取兩種分散獨立的方式工作，電纜供電模塊和電池供電模塊為交替安裝，即在工作時，投入井下的設備中只包含一個供電模塊。如果是電纜測井吋，即在井下儀器上的電源供電短節(jié)只含有電纜供電模塊；如果是存儲式測井，則電源供電短節(jié)只含有電纜供電模塊。這樣在儀器設計時更簡單化，每次測井吋，需要組裝ー下儀器。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述掲示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種直讀/存儲式陀螺測斜儀，其包括馬籠頭、電源供電短節(jié)、采集遙測/存儲短節(jié)、慣性體短節(jié)和減震定位短節(jié)，其特征在于所述的電源供電短節(jié)至少包括電池供電模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述電源供電短節(jié)還包括電纜供電模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述采集遙測/存儲短節(jié)包括微處理単元和連接于該微處理單元的存儲器、A/D模塊和接ロ模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述微處理單元為PIC16F77單片機。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述存儲器為電可擦可編程只讀存儲器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述接ロ模塊為RS232 接ロ。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述慣性體短節(jié)由對轉(zhuǎn)電機、加速度計和陀螺儀組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述加速度計為兩個互為正交的石英重力加速度計。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述陀螺儀為雙自由度動調(diào)試陀螺儀。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直讀/存儲式陀螺測斜儀，其特征在于所述加速度計的兩個正交軸與雙自由度的陀螺兩個正交軸重合。
專利摘要本實用新型是關于一種直讀/存儲式陀螺測斜儀，包括馬籠頭、電源供電短節(jié)、采集遙測/存儲短節(jié)、慣性體短節(jié)和減震定位短節(jié)，所述的電源供電短節(jié)至少包括電池供電模塊。所述電源供電短節(jié)還包括電纜供電模塊。所述采集遙測/存儲短節(jié)包括微處理單元和連接于該微處理單元的存儲器、A/D模塊和接口模塊。所述慣性體短節(jié)由對轉(zhuǎn)電機、加速度計和陀螺儀組成；加速度計為兩個互為正交的石英重力加速度計；陀螺儀為雙自由度動調(diào)試陀螺儀；加速度計的兩個正交軸與雙自由度的陀螺兩個正交軸重合。本實用新型的陀螺測斜儀，既可以采用電纜供電直讀式測井，也可以采用電池供電存儲式測井，擴大了陀螺測斜儀的使用范圍。
文檔編號E21B47/0236GK202451141SQ20122004761
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者文趣群, 陳福正 申請人:北京歐盛文石油設備有限公司