Датчик зенитного и визирного углов

(57) Иловойопредения тртенияВ ится к промцс назначено для тен еофизи ения п и пре венного положеЦель изобреости и надежстран скваж тории повышение ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 90892/22-03,09.88. Бюл. М 35есоюзный научно-исследовательститут нефтепромысловой геофиТЧИК ЗЕНИТНОГО И ВИЗИРНОГ 801425311 А 1 ности работы в условиях вибраций. В корпусе (К) 1 закреплены три цилиндрические спиральные трубки (Т) 2, заполненные двумя несмешивающимися жидкостями. Верхние и нижние концы Т 2 объединены смесителями-тройниками 6 и 7, Верхние концы Т 2 выполнены в виде прямолинейных участков (У) 3, на которых расположены электроды 4 и 5, пересекающие границу раздела жидкостей. При этом У 3 установлены вертикально вплотную к стенкам К 1, а углы между плоскостями, проходящими через продольную ось К 1 и оси У 3, составляют 120., При наклоне и повоороте К 1 уровень раздела жидкостей смещается относительно исходного сос" тояния и по изменению сигнала с электродов 4 и 5 определяют зенитный и визирный углы, 3 ил.В то же время при поства вокруг продольнойсмещение уровня разделакаждой из трубок относисти наклона датчика. Сэлектродов 4 и 5 снимаюфункционально связанныеуглом.Расчет получаемых паизводится следующим обрВекторы на границе ртей (фиг.З) определяютс ороте устройси происходит жидкостей в ельно плоско- аждой пары тся сигналы, с визирным аметровзом,здела жидкак о осИзобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в инклинометрической аппаратуре при определении пространственного по 5 ложения траектории скважины.Цель изобретения - повьппение точности и надежности работы в условиях вибраций.На фиг 1 приведен датчик зенитного О ,и визирного углов; на фиг,2 - сечение А-А на фиг,1; на фиг.з - схема расчета параметров датчика.Датчик содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого жестко эак реплены спиральные цилиндрические трубки 2, иэ которых одна основная и две дополнительные. Все три трубки заполнены двумя несмешивающимися жидкостями, Нижняя часть трубок выполне на в ниде параллельной соосной с кор,пусом спирали, а верхние концы - в виде прямолинейных участков 3 трубок, на которых расположены электроды 4 и 5, и которые установлены верти ,кально вплотную к стенкам корпуса 1, причем углы между плоскостями, проходящими через продольную ось корпуса и оси прямолинейных участков трубок, составляют 120 , Основная и дополни- ЗООтельные трубки объединены своими верхними и нижними концами с помощью смесителей-тройников б и 1. Смеситель 6 имеет отверстие с пробкой 8 для за,ливки жидкостей, Выводы электродов 35 посредством проводов соединены с колодкой 9, расположенной на корпу" се 1.Датчик зенитного и визирного углов работает следующим образом. 40При отклонении . от вертикали уровень раздела двух несмешивающихся жидкостей смещается относительно исходного состояния на некоторый угол. С электродов 4 и 5 снимается сигнал, функционально зависящий от угла наклона.в(4) 1 девизирный угол,8 - зенитный угол,Конструкция предлагаемого датчикав форме сообщающихся между собой трубок, переходящих в спираль и заполненных двумя несмешивающимися жидкостями, позволяет значительно увеличитьдлину полости, в которой находятсяжидкости, не увеличивая габаритныхразмеров корпуса и, следовательно,уменьшить частоту а) собственных колебаний, которая для жидкостного чувствительного элемента определяетснкак 4 -В 1-8- ускорение свободн- длина трубки;го падения; И.з но, что часнальна длинеее увеличетру нием.Технологически трубки гут быть 1 изготовлены из магнитного материала и с датчика молюбого неединяются г =(а;0;Р+АЕ )г,=(-а соз 60; а зпбО;Р+ЬР);(1)г =(-а соз 60; -а зпбОР+дР ), где Ро - параметр начального располо"жения границ раздела жидкостей при нулевом значении зенитного угла (8=0 );ЬР - приращение параметра при наклоне корпуса и повороте еговокруг продольной оси (д==1,2,3);а - постоянная величина, равнаярасстоянию между осью корпу"са и осями трубок, определяется по контрольным измерениям.Плоскость, проходящая через концы векторов г , т, всегда горизонтальна, Следовательно, ее нормалью является вектор силы тяжести, который можно определить следующим образом;Ир=(гх г)х(г -гэ )=(п,п,п) . (2)Тогда искомые углы определяются из соотношениймежду собой с помощью смесителей- тройников с помощью гибких (резиновых) шлангов, Причем, если одна из залитых жидкостей является диэлект 5 рической, а вторая - электропроводная, то устройство работает как резистивный датчик, Если же обе несмешивающиеся жидкости являются электропроводными, но с различной плот О ностью и диэлектрической проницаемостью, то имеет место емкостной датчик.Повышение надежности работы обусловлено минимальным количеством ме ханических соединений составных частей, что обеспечивает высокую виброустойчивость, а следовательно, и точность измеряемых параметров за счет большой длины трубок, заполнен О ных жидкостями. Выполнение трубок в виде спирали позволяет при их большой длине сохранить малые габаритные размеры датчика, а так как измерение параметров производится на прямоли нейных участках трубок, которые могут быть изготовлены намного точнее, чем любая кольцевая или тороидальнаМ полости, значительно снижается зависимость точности измеряемых параметров ЗО от идеальности выполнения трубок, Кроме того, предлагаемое конструктивное решение позволяет определить ориентацию плоскости раздела жидкостей во всех трубках датчика в системе координат, связанной с корпусом устройства, т,епозволяет измерить одновременно как значение зенитного угла 6, так и значение визирного угла.Формула изобретенияДатчик зенитного и визирного углов, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещены основ-ная цилиндрическая спиральная трубка, заполненная двумя несмешивающимися жидкостями, и электроды, пересекающие границу раздела жидкостей, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности работы в условиях вибраций, он снабжен установленными в корпусе двумя дополнительными цилиндрическими спиральными трубками, при этом основная и дополнительные трубки жестко закреплены в корпусе и объединены своими верхними и нижними концами, верхние иэ которых выполнены в виде прямолинейных участков трубок, которые установлены вертикально вплотную к стенкам корпуса, причем электроды расположены на прямолинейных участках трубок, а углы между плоскостями, проходящими через продольную ось корпуса и оси прямолинейных участков трубок, составляют 120