專利名稱：一種用于連續(xù)測(cè)斜儀中慣性測(cè)量組件的組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油測(cè)井領(lǐng)域，涉及一種測(cè)井儀器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組件的連續(xù)測(cè)斜儀中慣性測(cè)量組件的組裝方法。
背景技術(shù)：
陀螺測(cè)斜儀是當(dāng)前石油測(cè)井領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的一種定向測(cè)斜儀器。該種儀器是基于慣性導(dǎo)航技術(shù)的慣性測(cè)量系統(tǒng)，是一種不依賴任何外部設(shè)備，完全自主的實(shí)時(shí)而快速的測(cè)量?jī)x器，且不受外界磁場(chǎng)干擾。如圖2所示，現(xiàn)有的測(cè)斜儀常用的安裝方法是將Z向加速度計(jì)20、X向加速度計(jì)21、Y向加速度計(jì)22和Z向撓性陀螺23、XY向撓性陀螺M全部安裝于慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架觀上；慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架觀兩端通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)動(dòng)軸四和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸26分別與旋轉(zhuǎn)變壓器19和直流力矩電機(jī)25進(jìn)行精密連接； 最后，在其外部裝配上轉(zhuǎn)位支承外框架27，組成完整的慣性測(cè)量組件。此種方法雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于裝配，但是，會(huì)造成轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)負(fù)載過(guò)大，連續(xù)測(cè)量時(shí)抗沖擊振動(dòng)能力差；陀螺傳感器之間的振動(dòng)和溫度場(chǎng)干擾難以隔離，傳感器信號(hào)穩(wěn)定性受影響；整支儀器的外徑尺寸受傳感器外形限制難以做小，不能很好滿足油井測(cè)量應(yīng)用環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)剛度好，傳感器信號(hào)穩(wěn)定，并縮小整支儀器外形尺寸的一種用于連續(xù)測(cè)斜儀中慣性測(cè)量組件的組裝方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是(a)將Z向撓性陀螺安裝于慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架的一個(gè)安裝面上，Z向加速度計(jì)安裝于慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架的另一個(gè)安裝面上，兩個(gè)安裝面之間的垂直度小于0. 02mm, Z向撓性陀螺的陀螺軸與慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架軸的同軸度達(dá)到小于 Φ0. 05mm,以滿足測(cè)斜儀對(duì)慣性測(cè)量組件傳感器各軸間正交性要求；(b)將X、Y向加速度計(jì)和XY向撓性陀螺正交安裝于慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架的三個(gè)安裝面上，慣性測(cè)量組件傳感器三個(gè)安裝面之間的垂直度小于0. 02mm, XY向撓性陀螺安裝面與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架軸的垂直度小于0. 02mm,以滿足測(cè)斜儀對(duì)慣性測(cè)量組件傳感器各軸間的正交性要求；(c)慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架的一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)動(dòng)軸與旋轉(zhuǎn)變壓器相接，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)動(dòng)軸與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架的同軸度小于Φ0. 02mm，慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架的另一端通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與直流力矩電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架的同軸度小于Φ0. 02mm，慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架置于轉(zhuǎn)位支承外框架內(nèi)，通過(guò)慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架兩端的旋轉(zhuǎn)變壓器和直流力矩電機(jī)與轉(zhuǎn)位支承外框架相連。(d)慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架與轉(zhuǎn)位支承外框架通過(guò)對(duì)接安裝面組裝在一起，慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架軸與轉(zhuǎn)位支承外框架軸的同軸度小于Φ0.02πιπι。所述的慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架與轉(zhuǎn)位支承外框架裝有旋轉(zhuǎn)變壓器的一端進(jìn)行組裝。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是，該結(jié)構(gòu)將2個(gè)撓性陀螺、3個(gè)加速度計(jì)、1個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器和1個(gè)直流力矩電機(jī)合理地組合安裝在一起，將撓性陀螺和加速度計(jì)，部分安裝于傳感器固聯(lián)框架，部分安裝于傳感器轉(zhuǎn)位框架，減小了轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)負(fù)載，提高了控制穩(wěn)定性； 隔離了陀螺傳感器之間的振動(dòng)和溫度場(chǎng)干擾，提高了傳感器信號(hào)的穩(wěn)定性；縮小了整支儀器的外形尺寸達(dá)到Φ42πιπι，達(dá)到國(guó)內(nèi)最高水平，滿足了石油儀器特殊外徑尺寸要求。


圖1是慣性測(cè)量組件本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和裝配狀態(tài)示意圖；圖2是慣性測(cè)量組件現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)和裝配狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明包括2個(gè)撓性陀螺、3個(gè)加速度計(jì)、1 個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器、1個(gè)直流力矩電機(jī)以及3個(gè)機(jī)械框架。通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器、直流力矩電機(jī)、慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架以及轉(zhuǎn)位支承外框架構(gòu)成穩(wěn)定轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)；慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架中安裝X、Y向加速度計(jì)和XY向撓性陀螺，滿足自尋北的結(jié)構(gòu)技術(shù)要求；在慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架中安裝Z向撓性陀螺和Z向加速度計(jì)，構(gòu)成固聯(lián)框架；固聯(lián)框架與穩(wěn)定轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)精確對(duì)接后實(shí)現(xiàn)完整的慣性測(cè)量組件結(jié)構(gòu)，滿足連續(xù)測(cè)量的結(jié)構(gòu)技術(shù)要求。其安裝方法是，(1)將Z向撓性陀螺1安裝于慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架18的Z向陀螺安裝面 2上，Z向加速度計(jì)3安裝于慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架18的Z向加速度計(jì)安裝面4上， 兩個(gè)安裝面之間的垂直度小于0. 02，Z向撓性陀螺1的陀螺軸與慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架軸的同軸度小于Φ0. 05mm,以滿足測(cè)斜儀對(duì)慣性測(cè)量組件傳感器各軸間正交性要求；(2)將X向加速度計(jì)6安裝于慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架14的X向加速度計(jì)安裝面15上，將Y向加速度計(jì)7安裝于慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架14的Y向加速度計(jì)安裝面12上，將XY向撓性陀螺8安裝于慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架14的XY向撓性陀螺安裝面11上，慣性測(cè)量組件傳感器的三個(gè)安裝面之間的垂直度小于0. 02mm,XY向撓性陀螺安裝面11與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架軸的垂直度小于0. 02mm,以滿足測(cè)斜儀對(duì)慣性測(cè)量組件傳感器各軸間的正交性要求；(3)慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架14的一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)動(dòng)軸16與旋轉(zhuǎn)變壓器5相接，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)動(dòng)軸16與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架軸的同軸度小于 Φ0. 02mm，慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架14的另一端通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸10與直流力矩電機(jī) 9相連，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸10與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架軸的同軸度小于Φ0. 02mm ；同軸度的較高要求有利于減小陀螺與g有關(guān)項(xiàng)標(biāo)定的誤差和雙位置尋北誤差，從而提高儀器測(cè)量精度；慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架14置于轉(zhuǎn)位支承外框架13內(nèi)，通過(guò)慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架14兩端的旋轉(zhuǎn)變壓器5和直流力矩電機(jī)9與轉(zhuǎn)位支承外框架13相連；整個(gè)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)減少了 Z向撓性陀螺、Z向加速度計(jì)和部分框架的重量，提高了儀器連續(xù)測(cè)量的抗沖擊、振動(dòng)的能力。(4)慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架18與轉(zhuǎn)位支承外框架13通過(guò)對(duì)接安裝面17組裝在一起，慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架軸與轉(zhuǎn)位支承外框架軸的同軸度小于Φ0. 02mm ； 同軸度的較高要求有利于減小整支儀器的初始誤差角，從而為油井軌跡測(cè)量提供更為準(zhǔn)確、可靠的姿態(tài)參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)測(cè)斜儀中慣性測(cè)量組件的組裝方法，其特征是，(a)將Z向撓性陀螺1安裝于慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架(18)的Z向陀螺安裝面 (2)上，Z向加速度計(jì)(3)安裝于慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架(18)的Z向加速度計(jì)安裝面(4)上，兩個(gè)安裝面之間的垂直度小于0. 02mm,Z向撓性陀螺1的陀螺軸與慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架軸的同軸度小于Φ0. 05mm ；(b)將X向加速度計(jì)(6)安裝于慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架(14)的X向加速度計(jì)安裝面(15)上，將Y向加速度計(jì)(7)安裝于慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架(14)的Y向加速度計(jì)安裝面(12)上，將XY向撓性陀螺⑶安裝于慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架(14)的XY 向撓性陀螺安裝面(11)上，慣性測(cè)量組件傳感器的三個(gè)安裝面之間的垂直度小于0. 02mm, XY向撓性陀螺安裝面(11)與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架軸的垂直度小于0.02mm;(c)慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架(14)的一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)動(dòng)軸(16)與旋轉(zhuǎn)變壓器( 相接，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)動(dòng)軸(16)與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架軸的同軸度小于Φ0. 02mm，慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架(14)的另一端通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)與直流力矩電機(jī)(9)相連，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)與慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架軸的同軸度小于 Φ0.02mm，慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架(14)置于轉(zhuǎn)位支承外框架(1 內(nèi)，通過(guò)慣性測(cè)量組件傳感器轉(zhuǎn)位框架(14)兩端的旋轉(zhuǎn)變壓器( 和直流力矩電機(jī)(9)與轉(zhuǎn)位支承外框架 (13)相連。(d)慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架(18)與轉(zhuǎn)位支承外框架(1 通過(guò)對(duì)接安裝面 (17)組裝在一起，慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架軸與轉(zhuǎn)位支承外框架軸的同軸度小于 Φ0. 02mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于連續(xù)測(cè)斜儀中慣性測(cè)量組件的組裝方法，其特征是，所述的慣性測(cè)量組件傳感器固聯(lián)框架與轉(zhuǎn)位支承外框架裝有旋轉(zhuǎn)變壓器的一端進(jìn)行組裝。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油測(cè)井領(lǐng)域，涉及一種測(cè)井儀器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組件的連續(xù)測(cè)斜儀中慣性測(cè)量組件的組裝方法。該結(jié)構(gòu)將2個(gè)撓性陀螺、3個(gè)加速度計(jì)、1個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器和1個(gè)直流力矩電機(jī)合理地組合安裝在一起，將撓性陀螺和加速度計(jì)，部分安裝于傳感器固聯(lián)框架，部分安裝于傳感器轉(zhuǎn)位框架，減小了轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)負(fù)載，提高了控制穩(wěn)定性；隔離了陀螺傳感器之間的振動(dòng)和溫度場(chǎng)干擾，提高了傳感器信號(hào)的穩(wěn)定性；縮小了整支儀器的外形尺寸達(dá)到Φ42mm，達(dá)到國(guó)內(nèi)最高水平，滿足了石油儀器特殊外徑尺寸要求。
文檔編號(hào)E21B47/02GK102337881SQ201110266830
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者張均, 楊衛(wèi)平 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)第六一八研究所