一种定向传感器骨架的制作方法

本实用新型属于定向参数测量技术领域，具体地说涉及一种定向传感器骨架。

背景技术：

一口油井能否按要求的井斜和方位钻探，关系着这口井最终能否到达目的层(油层)且能否出油。随着易开采石油资源的日益枯竭，国内外钻井界纷纷将目光投向滩海、湖泊、稠油油藏及海洋等复杂地况的勘探和开发。小块零散油层的开采和大位移井、大斜度井、丛式井、水平井的日益增多，需要精度更高、更加可靠的定向传感器进行测量。定向传感器集成了三轴加速度传感器和三轴磁通门传感器，利用6个传感器的输出信号，进行运算，计算出传感器的实时姿态，从而对钻头进行导向。由于钻头在井下钻进的过程中时刻承受着剧烈的振动、冲击和高温，因此，定向传感器需要在长期振动冲击的条件下，仍然能够正常工作并能精确地测量所需要的角度。

目前，国内外现用的定向传感器通常采用7075铝合金作为骨架材料，加速度传感器通过4个安装螺钉安装在骨架上，磁通门传感器通过6个顶紧螺丝安装在骨架上。在实际钻井过程中，操作人员发现钻头旋转引起的振动对定向传感器造成了较大的影响，降低了传感器的测量精度和使用寿命。

技术实现要素：

发明人在长期实践中发现：钻井过程中产生的振动频率范围为10Hz～500Hz，最大加速度可以达到20m/s²。由于加速度传感器采用石英挠性加速度计，其内部的石英摆片对振动和冲击敏感，在大量级振动情况下容易出现损坏。加之，现有的定向传感器骨架是通过4个螺钉将加速计固定在其上，没有缓冲的硬连接，骨架上的振动能够直接传到加速度计上。虽然现用的加速度计能够承受20m/s²的振动，但是，长期的大量级振动对加速度计的稳定性和寿命造成影响。同时，铝合金骨架的共振点频率在450Hz左右，骨架一旦发生共振，加速度计所承受的振动加速度就会远大于20m/s²，造成加速度计的损坏。另外，磁通门传感器通过顶紧螺丝固定在骨架上，只有6个点固定，在骨架振动的情况下，磁通门传感器的位置和相对角度会发生变化漂移，降低测量精度。

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种定向传感器骨架。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种定向传感器骨架，包括主体骨架，所述主体骨架内部设有3个第一安装孔和3个第二安装孔，所述第一安装孔内设有磁通门外壳，所述磁通门外壳的中部设有凹槽，用来放置磁通门传感器内芯，所述磁通门外壳的两侧设有翼边，用于连接磁通门外壳和主体骨架，所述第二安装孔内设有加速度计，所述加速度计的周边及其底部与第二安装孔之间均灌封有硅胶层。

进一步，所述主体骨架的两端分别连接有上端头和下端头，所述上端头和下端头处均设有环形凹槽，所述环形凹槽的宽度为12-14mm。

进一步，所述上端头和下端头的端面处均设有第三安装孔，用于安装电连接器，且两者的外围侧壁处均设有通孔，连接件贯穿通孔与电连接器相抵。

进一步，所述环形凹槽内设有O型圈。

进一步，所述硅胶层厚度为1-1.5mm。

进一步，所述翼边位于第一安装孔外，所述翼边通过连接件与主体骨架连接。

进一步，所述第一安装孔位于主体骨架的左端，所述第二安装孔位于主体骨架的右端，所述主体骨架的中部设有3个安装槽，用于安装印制板。

进一步，所述主体骨架为钛合金骨架。

本实用新型的有益效果是：

1、加速度计的周边及其底部与第二安装孔之间均灌封有硅胶层，相较于螺钉，硅胶质地软、弹性大，能够缓冲振动，降低加速度计受到的振动量级，提高加速度计的使用寿命和稳定性。

2、磁通门传感器内芯置于凹槽内，连接件贯穿翼边将磁通门外壳和主体骨架压紧固定，在钻井过程中，保证磁通门传感器的位置和角度保持不变，提高测量精度。

3、环形凹槽的宽度为12-14mm，适于安装宽大型的O型圈，弹性更好，缓冲振动，降低主体骨架受到的振动量级。

4、采用钛合金主体骨架，共振频率可以提高50％以上，确保主体骨架在50Hz～500Hz范围内不会发生共振。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是磁通门外壳结构示意图；

图3是上端头的右视图；

图4是下端头的左视图。

附图中：1-主体骨架、2-上端头、3-下端头、4-第一安装孔、5-磁通门外壳、51-凹槽、52-翼边、6-第二安装孔、7-安装槽、8-环形凹槽、9-通孔、10-第三安装孔、11-螺钉孔。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一：

如图1、图2所示，一种定向传感器骨架，包括主体骨架1、上端头2和下端头3，所述主体骨架1为圆柱体，其直径为31mm，其长度为337.2mm，采用钛合金制成，确保主体骨架在50Hz～500Hz范围内不会发生共振。所述主体骨架1的左端设有3个方形的第一安装孔4，用于安装磁通门传感器，其左端设有3个直径为627.4mm的第二安装孔6，用于安装加速度计，其中部设有3个安装槽，用于安装印制板。

所述第一安装孔4内设有磁通门外壳5，磁通门外壳5采用6061铝合金制成，其尺寸为25mm*14mm*11mm，所述磁通门外壳5的中部设有凹槽51，用来放置磁通门传感器内芯，凹槽51尺寸为11.5mm*11.2mm*9mm，所述磁通门外壳5的两侧设有翼边52，且翼边52位于第一安装孔4外，连接件贯穿翼边52将磁通门外壳5和主体骨架1压紧固定，在钻井过程中，保证磁通门传感器的位置和角度保持不变，提高测量精度。

加速度计通过耐高温硅胶灌封在第二安装孔6内，所述加速度计的周边及其底部与第二安装孔6之间的硅胶层厚度为1-1.5mm，硅胶质地软、弹性大，能够缓冲主体骨架1的振动，降低加速度计受到的振动量级，提高加速度计的使用寿命和稳定性。此外，磁通门传感器内芯也是用耐高温硅胶灌封在凹槽51内。

实施例二：

如图1-4所示，所述上端头2位于主体骨架1的右端，其直径为31mm，其长度为13.6mm，所述上端头2的端面处设有8个螺钉孔11，沉头螺钉贯穿螺钉孔11将上端头2与主体骨架1安装在一起。

所述下端头3位于主体骨架1的左端，其直径为31mm，其长度为15mm，所述下端头3的端面处设有4个螺钉孔11，沉头螺钉贯穿螺钉孔11将下端头3与主体骨架1安装在一起。

所述上端头2和下端头3处均设有环形凹槽8，其内部设有O型圈，通过O型圈可以装入随钻测量仪器的圆筒状承压壳内，O型圈起到减震和固定作用，所述环形凹槽8的宽度为12-14mm，适于安装宽大型的O型圈，弹性更好，缓冲振动，降低主体骨架1受到的振动量级。

所述上端头2和下端头3的端面处均设有第三安装孔10，用于安装电连接器。所述上端头2的外围侧壁处设有8个通孔9，所述下端头3的外围侧壁处设有6个通孔9，连接件贯穿通孔9与电连接器相抵，对电连接器起到固定作用。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。