[发明专利]一种用于石油测斜仪器的光纤陀螺IMU骨架

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油测斜仪器的光纤陀螺IMU骨架，该骨架决定了安装在其上的零件的坐标关系。

背景技术

测斜仪是油井井眼轨迹的主要测量工具，传统的测斜仪主要采用机械陀螺作为角速度传感器测量井斜及方位角、采用加速度计（即加表组件）采集相对惯性空间的信息。随着技术的进步，光纤陀螺型石油测斜仪的研制和应用日益广泛。光纤陀螺技术应用于石油测斜领域，需要重点解决的问题是：

（1）尺寸限制。测斜仪通常为筒形结构，光纤陀螺（即敏感环组件）和加表组件在测斜仪内部的布局既要保证与IMU基准坐标系O-XYZ正交的一致，又要适应测斜仪轴向/径向尺寸比极大的结构特点。

（2）复杂的强磁场应用环境。井下作业的地磁环境复杂，测斜仪必须有相应的抗地磁干扰措施。

（3）长时间高温工作。测斜仪在井下工作时的温度相对较高，测试时间长，要保证IMU单元具有较好的温度适应性，结构设计必须要有与之适应的措施。

（4）坐标基准传递。特殊的应用环境决定了测斜仪必须采用多层嵌套和分段连接的内部结构，做为核心器件的IMU单元，其坐标基准必须能从测斜仪的内层有效传递到仪器的外部。

光纤陀螺技术在油井测斜领域的应用，必须考虑上述行业背景和行业应用的特殊性。石油测斜仪用光纤陀螺IMU骨架的结构设计应兼顾IMU单元的技术要求和测斜仪的特点。IMU，Inertial measurement unit，惯性测量单元。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于石油测斜仪的光纤陀螺IMU骨架。该骨架采用一体成型技术制造，空间呈筒形与框架组合的结构布局，这样的结构布局有利于实现石油测斜仪用IMU骨架的组件化、模块化设计。本发明设计的骨架重量轻、强度高、易于加工和零件装配，能满足井下应用的温度适应性要求。结合安装在外部的磁屏蔽圆筒外套，对井下的复杂地磁条件具有较强的环境适应性。

本发明光纤陀螺IMU骨架的优点在于：

①空间呈筒形与框架组合的结构布局，这样的结构布局有利于实现石油测斜仪用IMU的组件化、模块化设计；且重量轻、强度高、易于加工。

②在筒形与框架外部安装磁屏蔽圆筒外套（坡莫合金材料），提高了光纤陀螺IMU骨架在井下复杂地磁环境的环境适应性。

③骨架采用一体化加工成型，便于零件装配，这里的零件是指构成IMU单元所必须的器件，可以是光纤陀螺、加表、电路板、光源组件等。

④骨架坐标保持与IMU坐标系相同便于敏感环、加表组件沿坐标轴的安装，提高了测量精度，同时也使得骨架便于工业化加工生产。

⑤骨架采用空间呈筒形与框架组合的结构布局，以及在骨架的两端与测斜仪其它部件固定连接的结构。在各个腔体的上通过加工有安装功能的凸台结构，使得IMU单元所需零件装配简单，各零件相互之间的传热通道保持最小，这有利于IMU单元的热均衡。

⑥骨架外部安装的磁屏蔽圆筒外套可以加工为一体件，也可以加工为分段件进行套接在骨架上，在抗磁扰方面上具有结构简单、加工方便、便于装配的特点。

附图说明

图1是本发明光纤陀螺IMU骨架的正视面结构图。

图1A是图1的后视图。

图1B是图1的右视图。

图1C是图1的左视图。

图1D是图1的仰视图。

图1E是图1的俯视图。

图2是图1的俯视角度的结构图。

图2A是图1的仰视角度的结构图。

图2B是加表组件安装腔体部分的放大结构图。

图3是图1A的俯视角度的结构图。

图3A是图1A的仰视角度的结构图。