Датчик каверномера

х 00 а 7 0 О Со ЕНИЯ Н АВТОРСК содержаьэщ обмот- тку прощс- издат,уры. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ,И ОТНРЬПМЙ ПИСАНИЕ ИЗ(54)(57) ДАТЧИК КАВЕРНОИЕРА,щнй сердечник с измерительнкаин на каждом стержне и обмовозбуждения иа жестком каркасе,о т л и ч а ю щ.и й с я тем, что,с целью повыиения точности измеренияпутем устранения влияния изменениятемпературы окружающей среды, внего введена дополнительная обмоткавозбуждения на каркасе меньшегодиаметра, включенная встречно-последовательно с основной обмоткой, приэтом обе обмотки возбуждения расположены концентрично относительнодруг друга и сердечники с измерительными обмотками расположены междуобеими обмотками возбуждения наодинаковом расстоянии от оси датчикаИзобретение относится к техникегеофизических исследований скважини предназначено для геофизическойаппаратуры контроля техническогосостояния бурящихся скважин методомкавернометрии.При кавернометрии скважин отклонение измерительного рычага скважинного прибора преобразуется в возвратно-поступательное движенье штока,который кинематически связываетсяс датчиком перемещения.Датчики перемещения в скважинноиприборе работают в весьма специфических условиях, связанных с широким диапазоном изменения температуры 15окружающей среды (от -10 до +250 С)Ов среде жидкого диэлектрика, находящегося под гндротатическим давлениемдо 1200 кгс/смИзвестны потенциометрические . 20датчики перемещения применяемые в ка)верномерах, состоящие из резистивногоэлемента и скользящегопо немуподвижного контакта 1 .Однако такие датчики имеютйизкую надежность (подвижный скользящий контакт).Известен индуктивный датчик, гдеперемещение измерительных рычаговпередается ферромагнитному сердечнику 30соленоида, обмотка которого включенав мостовую схему(2,Известен также индуктивный датчик,ймеющий две последовательно расположенные обмотки индуктивности на жестком каркасе и сердечник, выполненныйиз Ферромагнитного материала. Обмотки включены по дифференциальной мостовой схеме (3,Недостатком указанных индуктивныхдатчиков является большая погрешность измерения (до + 15 мм) во всемдиапазоне измерения диаметра скважины,обусловленная дроссельным исполнениемдатчиков и наличием ферромагнитногоматериала. При измерении температуры окружающей среды в широком диапазоне (от -10 до + 250 С) значительнооменяется магнитная проницаемостьферромагнитного материала, причемэти изменения при подъеме темпеРатуры и ее снижении неоднозначны,т.е. имеет место температурный магнитный гистерезис, что практическиучесть при кавернометрии скважины .невозможно, 55 Вследствие дроссельного исполнения датчиков изменение омического сопротивления обмоток от температуры влияет на точность измерения, даже несмотря на дифференциальное испол нение, так как для исключения влияния омического сопротивления необходимо изготовить датчик с достаточной электрической и геометрической симметрией, что обеспечено лишь в 65 единичных(уникальных) экземплярах датчиков.При использованииизвестных датчи. ков в многорычажных каверномерах. (12-1 б рычажных) возникают большие трудности, а в некоторых случаях (малогабаритные скважинные приборы) невозможно расположить в корпусе аппаратурного отсека прибора. Кроме того, выносится дополнительная погрешность .от взаимного влияния датчиков ввиду близости их расположения друг к другу.Недостатком известных датчиков является также невозможность применения их для деталиэаиионных исследований скважины (микрокавернометрия, трубная профилеметрия), где точность измерения среднего диаметра требуется не менее + 1 мм.ЦельЮ изобретения является повышение точности работыдатчика каверномера в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды и уст-ранения взаимного влияния датчиков друг на друга.Поставленная цель достигается тем, что в датчик введена дополнительная. обмотка возбуждения на каркасе меньшего диаметра, включенная встречно-последовательно с основной обмоткой, при этом обе обмотки возбуждения расположены концентрично относительно друг друга, а сердечники с измерительными обмотками расположены между обеими обмотками возбуждения .на одинаковом расстоянии от оси датчика.На чертеже схематически изображен датчик каверномераДатчик содержит внешний цилиндрический каркас 1, на поверхности которого расположена внешняя общая обмотка возбуждения 2, внутренний цилиндрический каркас 3 с дополнительной обмоткой возбуждения 4, цилиндрические сердечники 5 и б с измерительными обмотками 7 и 8. Сердечники 5 и б кинематически связаны с измерительными рычагами 9 и 10 через штоки 11 и 12. Внешний 1 и внутренний 3 каркасы соединены так, что начало и конец обмотки возбуждения 2 расположены напротив начала и конца дополнительной обмотки возбуждения 4, между собой они соединены последовательно- встречно и подключены к источнику стабилизированного тока 13 через кабель 14. Измерительные обмотки 7 и 8 подключены к входам усилителей 15, расположенных в скважинном при-, боре. Сердечники 5 и б измерительными обмотками 7 и 8 расположены в отвер-. стиях, находящихся на внешнем каркасе 1, между обмотками 2 и 4 и на одинаковом расстоянии от оси датчика.1043577 ИИП 32/48сное Заказ10 Под ал ППП фПатентф,ород,ул.Проектная,4 и Число сердечников соответствуетчислу измерительных рычагов 9 и 10.Работа датчика каверномера основана на измерении ЭДС взаимнойиндукции в измерительных обмотках 7 и 8 в. зависимости оФ относительного расположения этих обмоток и обмоток возбуждения 2 и 4.Когда измерительные Рычаги 9. - 10 накодятся в закрытом положении во время спуска прибора к интервалу 10 измерения в скважине) ЭДС в измерительных обмотках 7 и 8 минимальна (см. чертеж), В интервале измерения при раскрытии измерительных рычагов (показано пунктиром) происходит 15 смещение сердечников 5 и 6, кинематически связанных с рычагами 9 и 10 через штоки 11 и 12. При этом увеличивается коэффициент взаимоиндукции и, соответственно, ЭДС в измеритель- .2 ных обмотках 7 и 8, причем величина ЭДС зависит только от коэффициента вэаимоиндукции. Отсутствие ферромагнитного материала и соответствующее включение датчика .в измерительную схему приводит к тому, что выходной сигнал не зависит от изменения температуры окружающей среды.в широком диапазоне причем работоспособность датчика каверномера в необходимом диапазоне температур зависит от применяемых изоляционных материалов.Очевидно, что в случае создания одиночного датчика принципы его построения аналогичны описанному, с той разницей, что количество сердечников 5 и 6 равняется одному. Совмещение обмоток возбуждения,простота и технологичнть сокращаютрасходы на изготовление датчика. Датчик используется в разрабатываемой аппаратуре для контроля технического состояния обсадных колонн в бурящихсяскважинах.