一种用于垂直钻井电子节的测斜仪标定转盘及标定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种标定装置和相应的一种标定方法，特别地涉及一种用于石油天然 气钻井电子节的测斜仪标定转盘和相应的标定方法。
【背景技术】
[0002] 为了快速完成钻井，同时也为了钻井安全，垂直井钻井过程通常要严格控制井斜 在一定范围内，尤其是在地质环境较为复杂的地层和深井，井眼倾斜是经常出现的情况；旋 转导向钻井过程需要使得井斜等参数按照操作指令进行变化，在地层较为复杂的情况下， 井斜等参数极易偏离指令。目前垂直钻井工具和旋转导向钻井工具已成为石油天然气钻井 行业研究的重要课题，能够随钻井过程准确测量井斜和高边工具面角，对钻井工具进行随 时纠正尤为重要。
[0003] 其中，测斜仪用于随钻实时测量井下工具倾斜的角度即井斜角、高边工具面角等 参数，为实时了解掌握井下钻井工具的钻进状态及控制钻进状态提供依据。测斜仪需要三 个加速度传感器分别安装在两两正交的轴上，三个加速度传感器分别测量三个轴上的地球 重力分量。重力加速度g在三个加速度传感器上的重力分量分别为g x、gy、gz。
[0004] 测斜仪测量的井斜角指井眼中心线与垂线之间的夹角，垂直方向井斜是0°，水平 方向井斜角是90°，如图3所示。在垂直面内的三角形中，井斜角（INC)是从垂直线到Z轴 (角速度计轴）的夹角，井斜角可由下式求出：
【主权项】
1. 一种用于垂直钻井电子节的测斜仪标定转盘，其包括推力轴承（I)、旋转盘（2)、偏 置盘⑶、固定盘⑷和底座（5)，其中，旋转盘⑵位于测斜仪标定转盘的顶部，偏置盘（3) 位于旋转盘（2)的下方，推力轴承（1)位于旋转盘（2)和偏置盘（3)之间，其特征在于：在 偏置盘（3)的一侧设有螺纹孔，在螺纹孔中设有偏置螺钉（8)，该偏置螺钉（8)垂直穿过偏 置盘（3)的一侧边缘，这样能够通过松紧该偏置螺钉（8)进而调节偏置盘（3)的偏置角度。
2. 根据权利要求1所述的测斜仪标定转盘，其附加技术特征是：所述旋转盘（2)的上 下表面均设有凸台，其中在其上表面上设有第一上凸台，在其下表面上设有第一下凸台，第 一上凸台和第一下凸台的几何中心与旋转盘（2)的几何中心重合，在偏置盘（3)的上表面 上设有第二上凸台。
3. 根据权利要求2所述的测斜仪标定转盘，其附加技术特征是：旋转盘（2)和偏置盘 (3)通过推力轴承（1)连接在一起，其中推力轴承（1)的上下边通过推力轴承（1)两端的突 出部分别与旋转盘（2)的第一下凸台和偏置盘（3)的第二上凸台相卡合，从而保证旋转盘 (2) 能够绕其中心轴自由旋转。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的测斜仪标定转盘，其附加技术特征是：在偏置盘 (3) 的一侧设有销轴（6)孔，偏置盘（3)可通过销轴（6)孔中的销轴（6)与连接支架（7)相 连接，以保证偏置盘（3)能够绕销轴（6)进行旋转，该螺纹孔与销轴（6)孔在同一直径方向 上。
5. 根据权利要求4所述的测斜仪标定转盘，其附加技术特征是：固定盘（4)位于偏置 盘（3)下方，其一侧设有一缺口，该缺口位于销轴（6)孔位置处，连接支架（7)穿过该缺口 并通过四个螺钉与固定盘（4)相连接，这样固定盘（4)能与旋转盘（2)通过一端连接。
6. 根据权利要求5所述的测斜仪标定转盘，其附加技术特征是：在固定盘（4)的下表 面上设有凹槽。
7. 根据权利要求6所述的测斜仪标定转盘，其附加技术特征是：底座（5)位于测斜仪 标定转盘的底部，其上表面设有第三上凸台，第三上凸台与固定盘（4)的凹槽匹配，并且第 三上凸台的高度大于凹槽的深度使得固定盘（4)下表面上的凹槽与底座（5)上表面上的第 三上凸台之间相互紧密卡合，从而保证测斜仪标定转盘的稳定运转。
8. 根据权利要求5-7中任一项所述的测斜仪标定转盘，其附加技术特征是：旋转盘 (2)、偏置盘（3)、固定盘（4)和底座（5)是圆形。
9. 一种采用了上述权利要求1-8中任一项所述标定转盘的标定方法，其包括以下操作 步骤： (1) 首先将测斜仪安装在垂直钻井电子节上，然后将垂直钻井电子节放在测斜仪标定 转盘的旋转盘（2)上，其中，垂直钻井电子节的中心孔与旋转盘（2)上表面的第一上凸台紧 密卡合，并保证垂直钻井电子节的中心与旋转盘（2)的中心在一条直线上； (2) 拧动偏置螺钉（8)以使偏置盘（3)绕销轴旋转一定角度，这样使偏置盘（3)与固定 盘（4)之间具有一定夹角； (3) 使旋转盘（2)绕其中心旋转，从而带动垂直钻井电子节绕其中心旋转，当垂直钻井 电子节每旋转一定角度，记录测斜仪的井斜及高边工具面角，当垂直钻井电子节旋转一周 后，根据得到的井斜角与高边工具面角计算出使测斜仪坐标系与电子节坐标系重合所需要 的平移及旋转系数，然后将测斜仪测得的井斜角及高边工具角统一到电子节坐标系下，从 而得到钻井工具实际的井斜角及高边工具面角，实现标定。
【专利摘要】本发明涉及一种用于垂直钻井电子节的测斜仪标定转盘，包括推力轴承、旋转盘、偏置盘、固定盘和底座，其中，旋转盘位于测斜仪标定转盘的顶部，偏置盘位于旋转盘的下方，推力轴承位于旋转盘和偏置盘之间，在偏置盘的一侧设有螺纹孔，在螺纹孔中设有偏置螺钉，该偏置螺钉垂直穿过偏置盘的一侧边缘，这样能够通过松紧该偏置螺钉进而调节偏置盘的偏置角度。该标定转盘用于钻井工具测斜仪与垂直钻井电子节轴向不平行度的标定修正，可大幅提高测斜仪测量井斜和高边工具面角的精度。
【IPC分类】E21B47-02
【公开号】CN104695943
【申请号】CN201410471801
【发明人】王恒, 白玉新, 吴文晋, 秦二卫, 解庆
【申请人】北京精密机电控制设备研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年9月16日