Устройство для ориентирования датчиков в скважине

11371Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в инклинометрах для ориентации датчиков аэимутального и зенитного углов в апсидальной плоскости. 5Известно устройство для ориентирования датчиков, содержащее цилиндрический корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, в которую помещены две соосно установленные на опо рах эксцентричные рамки, на оси одной из рамок установлен контактный токосъем, а на оси.другой рамки - ориентируемый датчик; рамки электрически соединяются между собой с по мощью маломоментного спирального токоподвода, который предохраняется от перекручивания с помощью упоров, установленных на осях рамок Я .Недостатком этого устройства яв ляется наличие трения в опорах рамок, Подшипники в спиральном и кон.тактном токосъемах не позволяют с достаточной степенью ориентироваться датчику в апсидальной плоскости. 25Известно также устройство, содержащее корпус, две рамки, токосъемы, датчики углов со статором и ротором, трехстепенной гироскоп, электродвигатель и узел межрамочнЬй коррекции 2 З 0Недостатком данного устройства является зависимость степени демпфирования от изменения температуры, которая приводит, например при повышении температуры с увеличением глу- З бины скважины, к уменьшению вязкости демпфирующей жидкости (масла), т.е, к ухудшению степени демпфирования.При этом собственная частота колебания рамок близка к частоте уда ров, испытываемых скважинным прибором, периодическое воздействие которых приводит к уходу рамок из плоскости наклона скважины.. 45Кроме того, устройство характеризуется зависимостью степени демпфирования от величины зенитного угла, так как при этом меняются устанавливающий в апсидальной плоскостимомент 50 рамок, собственная частота колебания рамок, скорость колебания рамок, что приводит к изменению степени демпфирования.С заданной степенью точности необходимо уменьшать скорость движения скважинного прибора, а это снижает производительность измерения. 90 1Целью изобретения является повы-шение точности ориентирования угловв скважине,Указанная цель достигается тем,что устройство для ориентированиядатчиков в скважине, содержащее корпус, две рамки, токосъемы, датчикиуглов со статором и ротором, трехстепенной гироскоп, электродвигатель,узел межрамочной коррекции, снабжено усилителем, пружинным маятникомс грузом и понижающим редуктором,при этом на оси трехстепенного гироскопа установлен электродвигатель,выходной вал которого связан черезпонижающий редуктор с одной из рамок,причем на последней размещен пружинный маятник перпендикулярно ее продольной оси, а выходы датчика углаподключены к входам усилителя, истатор одного из датчиков углов соединен с другой рамкой, а ротор -с грузом.На фиг, 1 схематично изображенопредлагаемое устройство для ориентирования датчиков; на Фиг, 2 - разрезА-А на фиг, 1.Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с жестко прикрепленными к нему токосъемами 2, трехстепенной гироскоп 3. Ось наружной рамки 4гироскопа 3 установлена на подвижных опорах 5. На оси укреплены ротор б моментного двигателя 7 и корпусэлектродвигателя 8 с понижающим редуктором 9. На оси внутренней рамки 10гироскопа 3 укреплен датчик угла 11,подключенный к усилителю 12, а выход усилителя 12 подключен к обмоткам моментного двигателя 7. Иоментный двигатель 7, датчик угла 11 иусилитель 12 образуют узел межрамочной коррекции. Выходной вал редуктора 9 через муфту 13 соединен с рамкой 14, внутри которой установленпружинный маятник 15 с грузом 16и датчик 17 угла, ротор 18 которогоукреплен на рамке 14, а статор 19 -на грузе 1 б. Выход датчика 17 соединен с входом усилителя 20, выходкоторого подключен к электродвигателю 8. Ориентируемые датчики 21 соединены с рамкой 14. Муфта 13 устраняет перекос осей редуктора 9 и рамки 14. Устройство работает следующим образом.3 1137При подаче питания на устройство внутренняя рамка 1 О гироскопа 3 устанавливается в плоскости, перпендикулярной плоскости наружной рамки 14, вследствие наличия системы межрамочной коррекции (датчик угла 11, усилитель 12 и моментный двигатель 7).Изменение плоскости искривления скважины приводит к отклонению маятни-.ка 15 с грузом 16 от положения рав новесия, вследствие чего перемещается ротор 18 датчика 17 угла, а это в свою очередь приводит к появлению сигнала .рассогласования на выходе датчика 17. Этот сигнал рассогласова ния, усиленный усилителем 20, подается на электродвигатель 8, который через понижающий редуктор 9 и муфту 13 вращает рамку 14 до тех пор, пока не исчезнет сигнал рассогласования на выходе датчика 17 угла. Так как рамка 14 соединена с ориентируемыми датчиками 21, то они ориентируются в новой апсидальной плоскости, Вследствие вращения прибора в скважине на вал наружной рамки 4 гироскопа 3 действует момент, под действием которого внутренняя рамка 10 стремится сложиться с наружной рамкой 4. При этом начинает работать система межрамочной коррекции, на выходе датчика 11 возникает сигнал, который подается на вход усилителя 12, а усиленный сигнал с выхода усилителя 12 - на моментный двигатель 7, которын создает противодействующийч35 момент, в результате чего восстанавливается перпендикулярность плоскостей наружной 4 и внутренней 10 рамок и сигнал на выходе датчика угла/ 40 11 исчезает. Поскольку корпус электродвигателя 8 укреплен на оси наружной рамки 4 гироскопа 3, то при вращении прибора корпус электродвигателя 8 остается неподвижным относительно вращения корпуса 1, тем самым обес печивается нормальная работа следящей системы ориентации датчиков в апсидальной плоскости датчика 17 угла (усилитель 20, электродвигатель 8 редуктор 9, муфта 13 и рамка 14), Под действием моментов трения в опорах, моментов неуравновешенных масс рамок и ротора гироскопа, ось последнего начинает прецессировать в реУ 55 зультате чего внутренняя рамка стремится сложиться с наружйой рамкой, что приводит к появлению сигнала 190на выходе датчика угла 11, и начинает работать следящая система межрамочной коррекции, Сигнал с датчика 11,усиленный усилителем 12, подаетсяна моментный двигатель 7, которыйсоздает противодействующий моментна валу наружной рамки 4, а это приводит к восстановлению перпендикуляр-,ности рамок 4 и 10 и исчезновениюсигнала на выходе датчика 11, темсамым ось наружной рамки 4 и корпусэлектродвигателя 8 остаются неподвижными относительно вращающегосякорпуса,Такое выполнение устройства позволяет повысить точность ориентирования датчиков за счет примененияследящей системы при установленииориентируемых-датчиков в апсидальнойплоскости, так как в этом случаеэлектродвигатель создает принудительный устанавливающий момент, которыйпреодолевает трение контактного токосъема, а точность установки в апсидальной плоскости определяетсявысокочувствительным пружинным маятником, который постоянно устанавли-.вается следящей системой в нейтральное положение, Повышается производительность измерения за счет увеличения скорости движения прибора в скважине, а это,в свою очередь,достигается повышением качества демпфирования: во-первых, высокочастотные колебания, образующиеся в пружинноммаятнике в результате ударов прибора при движении в скважине, отфильтровываются следящей системой и невлияют на рамку д ориентируемымидатчиками, а низкочастотные колебания демпфируются гироскопом, так какв этом случае вступает в действиеследящая система межрамочной коррекции; во-вторых, исключается зависимость степени демпфирования от температуры, так как отсутствует демпфирующая жидкость, а также зависимость степени демпфирования от величины зенитного угла, так как работаследящих систем, осуществляющих демпфирование, ие зависит от величинызенитного угла. Кроме того, демпфирование улучшается из-за того, чторамки имеют незначительную неуравновешенную массу, только небольшойгруз пружинного маятника, которыйможно скомпенсировать, Установивтакой же дополнительный груз снаружи1137190 аказ 10484/2Подписное ВНИИПИТираж 540 Филиал ППП "Патент . Ужгород. ул. Про 4 к рамки, вследствие этого исключаетсяреакция рамок на возмущающие воздействия, значит удары не будут уводитьрамку с ориентируемыми датчикамииз апсидальной плоскости. Повышаетсянадежность устройства, так как применение спедящих систем (межрамочной Коррекции и установки ориентируемых датчиков) с принудительным устанавливающим моментом позволяет применять грубые контактные токосъемы с боль шим контактным давлением в щетках,а также обеспечивает надежный съем сигнала.