[发明专利]一种三轴光纤陀螺测斜仪

说明书

本发明实施例公开了一种三轴光纤陀螺测斜仪，所述测斜仪包括圆筒形的外管、设置在外管内部的IMU短节和数据处理电路短节以及设置在外管第一端上的旋转电机短节，IMU短节包括IMU骨架，IMU骨架上依次设置有相互正交设置的X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺以及X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计，各部分模块化设计，可拆卸式连接，具有较好的装配工艺性，基于捷联惯导系统原理，采用三轴光纤陀螺，尺寸小，精度高，不受铁磁物质的影响，克服了套管井应用中在井口寻北和小尺寸井眼寻北的局限性，特别适用于水平井及大斜度井的轨迹测量与姿态描述，可实现全范围、全姿态的自寻北和连续测量。

技术领域

本发明实施例涉及石油开采技术领域，具体涉及一种三轴光纤陀螺测斜仪。

背景技术

随着油田开发程度的不断提高，易开采石油资源日益枯竭，油区环境和井况日趋复杂，为保证石油勘探开采质量，需要更加精准高效的油井井眼轨迹测量。油井光纤陀螺测斜仪主要用于测量套管井(油井)井眼轨迹及各处的方位角、井斜角和工具面角等参数。

目前国内广泛使用的测斜仪器主要采用磁通门技术、机械陀螺技术和光纤陀螺技术，但均有各自的缺陷和不足，产生各种弊端和限制。磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器，在油井套管中根本无法使用；机械陀螺虽可以感应地球自传角速度，免除了磁干扰，却因为其结构的限制，抗振能力差，精度低，寿命短；光纤陀螺测斜仪，是基于光纤陀螺(FOG)捷联惯导测量技术和光纤通讯技术的新一代测斜仪器，作为惯性技术中的第三代陀螺，光纤陀螺是基于Sagnec效应的新一代陀螺仪，它不需要任何机械陀螺转子等转动部件，可实现全固态结构，光纤陀螺优良的抗震性能，使其在井下测量领域潜力巨大，现有的光纤陀螺测斜仪多采用双轴陀螺，在大斜度油井以及水平井(斜度达到或接近90°)内应用时测量精度差，使其使用范围严重受限。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种三轴光纤陀螺测斜仪，以解决现有的光纤陀螺测斜仪在大斜度井以及水平井中测量精度差，应用范围受限的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种三轴光纤陀螺测斜仪，所述测斜仪包括圆筒形的外管、设置在外管内部的IMU短节和数据处理电路短节以及设置在外管第一端上的旋转电机短节，所述IMU短节包括IMU骨架，所述IMU骨架上依次设置有三组相互正交设置的X轴光纤陀螺、Y轴光纤陀螺和Z轴光纤陀螺以及三组相互正交设置的X轴加速度计、Y轴加速度计和Z轴加速度计，所述数据处理电路短节包括与IMU骨架可拆卸连接的电路骨架以及设置在电路骨架上的数据处理电路板，所述旋转电机短节与数据处理电路短节相邻设置，所述旋转电机短节包括可拆卸连接在外管第一端的电机接头以及设置在电机接头内部的步进电机，所述步进电机的电机轴连接有旋转接头，所述旋转接头与电路骨架可拆卸连接。

优选的，所述测斜仪还包括第一端接头和第二端接头，所述第一端接头连接在电机接头的外端，所述第二端接头连接在外管的靠近IMU短节的第二端上。

优选的，所述IMU骨架整体呈圆柱形，所述IMU骨架上依次设置有X轴加速度计安装腔位、Y轴加速度计安装腔位、Z轴加速度计安装腔位、X轴光纤陀螺安装腔位、Y轴光纤陀螺安装腔位和Z轴光纤陀螺安装腔位，所述Z轴光纤陀螺安装腔位与Y轴光纤陀螺安装腔位之间、Y轴光纤陀螺安装腔位与X轴光纤陀螺安装腔位之间以及X轴光纤陀螺安装腔位与Z轴加速度计安装腔位之间均设置有矩形腔，所述矩形腔内均设置有电路夹板，所述电路夹板上固定有光纤陀螺信号采集电路板。

优选的，所述IMU骨架与电路骨架之间连接有吸热件，所述吸热件内包含吸热剂。

优选的，所述第二端接头与IMU骨架之间设置有散热接头，所述散热接头内包含吸热剂，所述散热接头与IMU骨架通过螺钉连接，所述散热接头外部设置有轴承，所述轴承上设置有轴承套。