測井用撓性陀螺的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種測井用撓性陀螺，屬于油田設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)包括外殼，外殼上設(shè)置有外環(huán)力矩器和外環(huán)角度傳感器，外環(huán)力矩器和外環(huán)角度傳感器之間連接有外環(huán)，外環(huán)上設(shè)置有內(nèi)環(huán)力矩器和內(nèi)環(huán)角度傳感器，內(nèi)環(huán)力矩器和內(nèi)環(huán)角度傳感器之間連接有內(nèi)環(huán)，內(nèi)環(huán)上設(shè)置有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)；采樣電阻R1和采樣電阻R3相對外環(huán)力矩線圈L1并聯(lián)；采樣電阻R2和采樣電阻R4相對內(nèi)環(huán)力矩線圈L2并聯(lián)。該測井用撓性陀螺具備不斷電測量技術(shù)，其具有體積小、啟動快、自尋北、不用掉電分為測量和提拉兩種測試模式，極大的提高了油田生產(chǎn)效率。
【專利說明】
測井用撓性陀螺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及油田設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種測井用撓性陀螺。
【背景技術(shù)】
[0002]—般的，近年來國內(nèi)已有相關(guān)單位相繼開發(fā)出了不同類型的陀螺測斜儀應(yīng)用于石油油井測量，但在具體使用過程中不斷暴露出通訊可靠性差、體積重量大、抗震性能差、只能進行點測且單點測量完成到儀器提拉期間，靜止時間過長(一般需要陀螺體斷電后兩分鐘后才能上提)測量效率低以及操作復(fù)雜等缺點。故給油田監(jiān)測、生產(chǎn)造成不便。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測井用撓性陀螺。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的，該測井用撓性陀螺，其結(jié)構(gòu)包括外殼，
[0005]外殼上設(shè)置有外環(huán)力矩器和外環(huán)角度傳感器，外環(huán)力矩器和外環(huán)角度傳感器之間連接有外環(huán)，
[0006]外環(huán)上設(shè)置有內(nèi)環(huán)力矩器和內(nèi)環(huán)角度傳感器，內(nèi)環(huán)力矩器和內(nèi)環(huán)角度傳感器之間連接有內(nèi)環(huán)，
[0007]內(nèi)環(huán)上設(shè)置有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)；
[0008]外環(huán)力矩器的外環(huán)力矩線圈LI與采樣電阻Rl串聯(lián)，采樣電阻Rl接地；
[0009]外環(huán)力矩線圈LI通過KOOl位繼電器開關(guān)與采樣電阻R3串聯(lián)，采樣電阻R3接地；
[0010]采樣電阻Rl和采樣電阻R3相對外環(huán)力矩線圈LI并聯(lián)；
[0011]內(nèi)環(huán)力矩器的內(nèi)環(huán)力矩線圈L2與采樣電阻R2串聯(lián)，采樣電阻R2接地；
[0012]內(nèi)環(huán)力矩線圈L2通過KOOl位繼電器開關(guān)與采樣電阻R4串聯(lián)，采樣電阻R4接地；
[0013]采樣電阻R2和采樣電阻R4相對內(nèi)環(huán)力矩線圈L2并聯(lián)；
[0014]通信板輸出功能切換信號CR，CR信號電路串聯(lián)光耦合器Ul內(nèi)部的發(fā)光二極管一，光親合器Ul內(nèi)部的光敏三極管一串聯(lián)到KOOl位繼電器開關(guān)信號控制器上，KOOl位繼電器開關(guān)信號控制器連接KOOl位繼電器開關(guān)，KOOl位繼電器開關(guān)信號控制器串聯(lián)光耦合器U2內(nèi)部的發(fā)光二極管二，光耦合器U2內(nèi)部的光敏三極管二串聯(lián)TR信號電路。
[0015]采樣電阻Rl為300 Ω，采樣電阻R2為300 Ω，采樣電阻R3為50 Ω，采樣電阻R4為50Ω。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是:
[0017]該測井用撓性陀螺具備不斷電測量技術(shù)，其具有體積小、啟動快、自尋北、不用掉電分為測量和提拉兩種測試模式，極大的提高了油田生產(chǎn)效率。
[0018]該測井用撓性陀螺，在陀螺體不進行改造的情況下，采用這種測量模式，通過電路上的改進，實現(xiàn)了陀螺體在不需掉電靜止的情況下，進行儀器的上提或下放。這樣消除了點測后，陀螺體需靜止的時間。大大節(jié)省了單井陀螺的測井時間，減輕了儀器反復(fù)上電對電器元件的沖擊，大大延長了電器元件和陀螺的使用壽命。更加重要的是大大減輕了人員上井的勞動強度。
[0019]該測井用撓性陀螺設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、使用方便、易于維護，具有很好的推廣使用價值。
【附圖說明】
[0020]附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]附圖2是本實用新型的通信板與伺服狀態(tài)切換和反饋信號電路圖。
[0022]附圖中的標記分別表示:
[0023]1、外殼，2、外環(huán)力矩器，3、外環(huán)角度傳感器，4、外環(huán)，
[0024]5、內(nèi)環(huán)力矩器，6、內(nèi)環(huán)角度傳感器，7、內(nèi)環(huán)，
[0025]8、轉(zhuǎn)子，9、轉(zhuǎn)子驅(qū)動機構(gòu)，
[0026]10、外環(huán)力矩線圈1^1，11、采樣電阻1?1，12、1(001位繼電器開關(guān)，13、采樣電阻1?，
[0027]14、內(nèi)環(huán)力矩線圈L2，15、采樣電阻R2，16、采樣電阻R4，
[0028]17、通信板，18、CR信號電路，19、光耦合器Ul，20、發(fā)光二極管一，21、光敏三極管一，22、K001位繼電器開關(guān)信號控制器，
[0029 ] 23、光耦合器U2，24、發(fā)光二極管二，25、光敏三極管二，26、TR信號電路。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本實用新型的測井用撓性陀螺作以下詳細說明。
[0031]如附圖所示，本實用新型的測井用撓性陀螺，其結(jié)構(gòu)包括外殼I，
[0032]外殼I上設(shè)置有外環(huán)力矩器2和外環(huán)角度傳感器3，外環(huán)力矩器2和外環(huán)角度傳感器3之間連接有外環(huán)4，
[0033]外環(huán)4上設(shè)置有內(nèi)環(huán)力矩器5和內(nèi)環(huán)角度傳感器6，內(nèi)環(huán)力矩器5和內(nèi)環(huán)角度傳感器6之間連接有內(nèi)環(huán)7，
[0034]內(nèi)環(huán)7上設(shè)置有轉(zhuǎn)子8，轉(zhuǎn)子8通過轉(zhuǎn)子驅(qū)動機構(gòu)9旋轉(zhuǎn)；
[0035]外環(huán)力矩器2的外環(huán)力矩線圈LI10與采樣電阻Rl 11串聯(lián)，采樣電阻Rl 11接地；
[0036]外環(huán)力矩線圈LI 10通過KOOl位繼電器開關(guān)12與采樣電阻R3 13串聯(lián)，采樣電阻R3 13接地；
[0037]采樣電阻Rl11和采樣電阻R3 13相對外環(huán)力矩線圈LI 10并聯(lián)；
[0038]內(nèi)環(huán)力矩器5的內(nèi)環(huán)力矩線圈L214與采樣電阻R2 15串聯(lián)，采樣電阻R2 15接地；
[0039]內(nèi)環(huán)力矩線圈L214通過KOOl位繼電器開關(guān)12與采樣電阻R4 16串聯(lián)，采樣電阻R4 16接地；
[0040]采樣電阻R2 15和采樣電阻R4 16相對內(nèi)環(huán)力矩線圈L2 14并聯(lián)；
[0041]通信板17輸出功能切換信號CR，CR信號電路18串聯(lián)光耦合器Ul19內(nèi)部的發(fā)光二極管一 20，光耦合器Ul內(nèi)部的光敏三極管一 21串聯(lián)到KOOl位繼電器開關(guān)信號控制器22上，KOOl位繼電器開關(guān)信號控制器22連接KOOl位繼電器開關(guān)12，K001位繼電器開關(guān)信號控制器22串聯(lián)光耦合器U2 23內(nèi)部的發(fā)光二極管二 24，光耦合器U2內(nèi)部的光敏三極管二 25串聯(lián)TR信號電路26。
[0042]采樣電阻Rl為300 Ω，采樣電阻R2為300 Ω，采樣電阻R3為50Ω，采樣電阻R4為50Ω。
[0043]繞一個支點高速轉(zhuǎn)動的剛體稱為陀螺。通常所說的陀螺是特指對稱陀螺，它是一個質(zhì)量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體，其幾何對稱軸就是它的自轉(zhuǎn)軸。由蒼蠅后翅(特化為平衡棒)仿生得來。陀螺儀的原理就是，一個旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。人們根據(jù)這個道理，用它來保持方向，制造出來的東西就叫陀螺儀。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因為車軸有一股保持水平的力量。陀螺儀在工作時要給它一個力，使它快速旋轉(zhuǎn)起來，一般能達到每分鐘幾十萬轉(zhuǎn)，可以工作很長時間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。在現(xiàn)實生活中，陀螺儀發(fā)生的進給運動是在重力力矩的作用下發(fā)生的。
[0044]根據(jù)陀螺高速旋轉(zhuǎn)的特性，改進陀螺測井儀的工作狀態(tài)儀器。可以根據(jù)上位機的指令控制陀螺儀工作于大速率模式和小速率模式，大速率模式為提拉模式，井下儀不采集數(shù)據(jù)，減小功耗，延長儀器的使用壽命;小速率模式，井下儀控制陀螺的對轉(zhuǎn)點擊，分別在0°和180°采集多組數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)處理的方法，選取有用的數(shù)據(jù)計算方位、井斜等，利用對轉(zhuǎn)特性消除誤差；
[0045]功能切換信號CR信號由通訊板發(fā)出，用于控制產(chǎn)品狀態(tài)切換(“I”為3.3V~5V電壓，“O”為小于0.5V電壓，以DGND為參考地)XR信號為“I”時則陀螺進入點測模式，即測井狀態(tài)(該狀態(tài)下陀螺用于分辨地球角速率信號，無法跟蹤大的輸入角速率，其允許輸入角速率S3%)； CR信號為“O”時則陀螺進入提拉模式(該狀態(tài)下陀螺分辨率降低，無法分辨地球角速率，但存在更大的角速率輸入，保證陀螺提拉過程中受到的振動和沖擊對陀螺不會產(chǎn)生損壞)。
[0046]狀態(tài)反饋信號TR由伺服電路板發(fā)出，用于向系統(tǒng)反應(yīng)產(chǎn)品當時的工作狀態(tài)；“I”表示產(chǎn)品工作在點測模式，“O”表示你產(chǎn)品工作在提拉模式(“I”為3.3V~5V電壓信號，“O”為小于0.5V電壓信號，以DGND為參考地)。
[0047]陀螺輸出主要通過在陀螺力矩器上串聯(lián)采樣電阻，將力矩器電流轉(zhuǎn)化為電壓輸出。測井狀態(tài)時，采樣電阻設(shè)計為300 Ω，此時陀螺擁有較高的分辨率，可以分辨出地球角速度從而用于方位結(jié)算，但由于伺服功放電壓最大值為15V，因此可以為力矩器提供的最大電流收到限制，因此陀螺無法跟蹤較大的輸入角速率;提拉模式時，采樣電阻變?yōu)?0 Ω，陀螺分辨率降低，但由于采樣電阻減小，15V功放可為力矩器提供更大的工作電流，因此陀螺可根據(jù)大的角速率輸入而保證陀螺不被損壞。
[0048]圖2中L1、L2為動調(diào)陀螺儀力矩線圈(20±2Ω )。當陀螺儀存在角速度輸入時，伺服回路向力矩器線圈施加控制電流，形成控制力矩，使陀螺測量元件跟蹤輸入角速度，形成閉合回路。通過L1、L2的電流即可表征陀螺儀敏感角速率的大小，采樣電阻Rl、R2、R3、R4將L1、L2的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號作為陀螺儀敏感角速率的輸出信號。
[0049]YLH、YLL、XLH、XLL分別表示動調(diào)陀螺儀兩路力矩器的高低端。Ul和U2為光耦和器(內(nèi)部由發(fā)光二極管和光敏三極管組成)，由于內(nèi)部無物理連接，可以很好的抑制噪聲，具有體積小、無觸點、抗干擾強等優(yōu)點。KOOl位繼電器，通過控制信號的高低進行開關(guān)切換。R1、R2、R3、R4為采樣電阻。當通信板CR信號為“I”時，Ul內(nèi)部的二極管不導(dǎo)通，致使Ul不工作，YLL和XLL通過電阻R1(300Q)和R2(300Q)分別接地，TR信號由于U2輸入信號為低電平，是得U2不工作，TR信號始終保持在高電平狀態(tài)，即“I”狀態(tài)，從而陀螺保持在點測模式，S剛井狀態(tài)老黨通信板CR信號為“O”時，Ul工作，YLL和XLL通過電阻R3(50Q )和R4(50Q)接地，U2輸入端有高電平信號，使得U2工作，TR信號拉低變?yōu)榈碗娖?，即為“O”，陀螺工作在提拉模式。
[0050]可知，跟蹤角速率與采樣RC成反比，當RC越小時，電流越大，跟蹤的角速率越大，反之亦然;即點測模式下跟蹤速率小，提拉模式下跟蹤速率大。
[0051]該測井用撓性陀螺，在陀螺體不進行改造的情況下，采用這種測量模式，通過電路上的改進，實現(xiàn)了陀螺體在不需掉電靜止的情況下，進行儀器的上提或下放。這樣消除了點測后，陀螺體需靜止的時間。大大節(jié)省了單井陀螺的測井時間，減輕了儀器反復(fù)上電對電器元件的沖擊，大大延長了電器元件和陀螺的使用壽命。更加重要的是大大減輕了人員上井的勞動強度。
【主權(quán)項】
1.測井用撓性陀螺，其特征在于包括外殼， 外殼上設(shè)置有外環(huán)力矩器和外環(huán)角度傳感器，外環(huán)力矩器和外環(huán)角度傳感器之間連接有外環(huán)， 外環(huán)上設(shè)置有內(nèi)環(huán)力矩器和內(nèi)環(huán)角度傳感器，內(nèi)環(huán)力矩器和內(nèi)環(huán)角度傳感器之間連接有內(nèi)環(huán)， 內(nèi)環(huán)上設(shè)置有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)； 外環(huán)力矩器的外環(huán)力矩線圈LI與采樣電阻Rl串聯(lián)，采樣電阻Rl接地； 外環(huán)力矩線圈LI通過KOOl位繼電器開關(guān)與采樣電阻R3串聯(lián)，采樣電阻R3接地； 采樣電阻Rl和采樣電阻R3相對外環(huán)力矩線圈LI并聯(lián)； 內(nèi)環(huán)力矩器的內(nèi)環(huán)力矩線圈L2與采樣電阻R2串聯(lián)，采樣電阻R2接地； 內(nèi)環(huán)力矩線圈L2通過KOOl位繼電器開關(guān)與采樣電阻R4串聯(lián)，采樣電阻R4接地； 采樣電阻R2和采樣電阻R4相對內(nèi)環(huán)力矩線圈L2并聯(lián)； 通信板輸出功能切換信號CR，CR信號電路串聯(lián)光耦合器Ul內(nèi)部的發(fā)光二極管一，光耦合器Ul內(nèi)部的光敏三極管一串聯(lián)到KOOl位繼電器開關(guān)信號控制器上，KOOl位繼電器開關(guān)信號控制器連接KOOl位繼電器開關(guān)，KOOl位繼電器開關(guān)信號控制器串聯(lián)光耦合器U2內(nèi)部的發(fā)光二極管二，光耦合器U2內(nèi)部的光敏三極管二串聯(lián)TR信號電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測井用撓性陀螺，其特征在于:采樣電阻Rl為300Ω，采樣電阻R2為300Ω，采樣電阻R3為50Ω，采樣電阻R4為50Ω。
【文檔編號】G01C19/02GK205482966SQ201620092978
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月30日
【發(fā)明人】于濤
【申請人】勝利油田東強儀器儀表制造有限責任公司