Устройство для измерения угла искривления скважины

(51)4 Е 21 В 47/022 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 386127, кл. Е 21 В 47/022, .1971.Авторское свидетельство СССР В 187695, кл. Е 21 В 47/022, 1965. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ(57) Изобретение относится к геолого- разведочной технике и позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения угла искривления скважин. В поворотной рамке (Р) 1 размещены балансный электродвигатель (ЭД) 3, дифференциальный усилитель 8 ипреобразо-,804 6547 А 1 ватель угла искривления в электричес кие колебания. Преобразователь выполнен .в виде электрической Рб и П-образного магнита (М) 4, плоскость колебаний которого образует с осью Р угол,не равный 90 . Упругий плоский подвес 5 связывает М 4 с Р 1, а Рб размещена в зазоре М 4 и имеет две одинаковые катушки 7. Через усилитель 8 ЭД 3соединен с Рб и блоком 9 управления.Катушки 7 включены встречно и расположены в плоскости, перпендинкулярнойплоскости колебаний М 4. Электрическоеполе Рб отклоняет М 4 от положенияравновесия. Сигнал разбаланса с катушек7 через усилитель 8 вызывает вращениеЭДЗ и поворот Р в сторону компенсацииразбаланса. Измеряют частоту колебанийМ 4, по величине которой определяютугол искривления скважины. 4 ил.1Изобретение относится к геологии,а именно к геологоразведочной технике, и может использоваться для определения углов наклона геологоразве"5дочных скважин любого диаметра.Цель изобретения - повышение точ-.ности и.расширение диапазона измерений.На фиг.1 представлена конструктивная схема устройства; на фиг,2 - электрическая схема блока управления; нафиг.3 - график зависимости собственной частоты 1 колебаний магнита отугламежду плоскостью колебаний маг нита и вертикальной плоскостью; нафиг,4 - график зависимости. частоты Гколебаний магнита от угла о искривления,Устройство для измерения угла искривления скважины содержит поворотную рамку 1, соединенную. через кинематическу передачу 2 с баланснымэлектродвигателем 3, установленнымв рамке 1, в котрой размещен преобразователь угла искривления в электрические колебания, выполненный ввиде П-образного магнита 4, связанного упругим плоским подвесом 5 с поворотной рамкой 1, и электрическойрамки 6, жестко связанной с поворотной рамкой 1. Плоскость колебаниймагнита 4 образует с осью вращенияповоротной рамки 1 угол, не равный90 , например 30 , 35Электрическая рамка б размещенав зазоре магнита 4 и имеет две оди-наковые катушки 7, которые включенывстречно и расположены в плоскости,перпендикулярной плоскости колебаний 40магнита 4. Балансный электродвигатель3 через дифференциальный усилитель 8,установленный в рамке 1, соединен сэлектрической рамкой 6 и блоком 9управления, размещенным вне рамки 1. 45Блок 9 управления содержит блок 10питания, выход которого через резис-тивный усилитель 11 напряжения и кнопочную станцию 12 соединен с обмоткойпромежуточного реле 13, в цепи которого последовательно включен пороговый элемент 14, состоящий из двухвстречно включенных стабилитронов.Параллельно на выходе блока 10 питания включена компенсационная схема,включающая встречно соединенныекатушки 7 электрйческой рамки 6, черезблокировочные контакты 15 и 16 промежуточного реле 13, соединеннь 1 е с входом дифференциального усилителя 8, на выходе котрого подключена обмотка управления балансного электродвигателя 3.Устройство работает следующим образом.Перед началом измерения нажатием кнопки "Запуск" подают на компенсационную схему пониженное напряжение питания, надостаточное для пробоя порогового элемента 14 и включения реле 13. При этом электрическаярамкаб запитывается напряжением питанияи, взаимодействуя с постоянным магнитом 4, отклоняет его от равновесного положения в сторону. Кнопку Запуск"отпускают и нажимают кнопку "Измерение". При этом полное питающее напряжение вызывает пробой пороговогоэлемента 14, срабатывание промежуточного реле 13, в результате чего переключающие блокировочные контакты 15 и 16 подключают встречно включенные катушки 7 на вход дифференциального усилителя 8. В результате несимметричного положения магнита 4 относительно катушек 7 на выходе последних появляется сигнал разбаланса, индуцируемый колебаниями магнита 4. Сигнал разбаланса, усиленный -дифференциальным усилителем 8, вызывает вращение балансного электродвигателя 3 и поворот рамки 1 в сторону компенсации разбаланса. Баланс наступает, когда поворот рамки 1 приводит к симметричному положению магнита 4 относительно катушек 7. Это первое положение соответствует частоте Г. , колебаний магнита 4, которую измеря- . ют частотомером не показан) и кото- . рая определяет величину угла искрив;. ления.Эта частота зависит от момента инерции П-образного магнита 4 и упру" гости подвеса 5, а также от эффективной длины маятника, которым является магнит, закрепленный на подвесе. В свою очередь, эффективная длина маятника зависит от наклона плоскости колебаний манита по отношению к вертикальной плоскости.При условии симметричного коле" бания магнита 4 относительно катушек 7 электрической рамки 6 зависимость (фиг.3) относительно линейна толькоов пределах 30- 120 . Этот участок используется при организации измерений и характеризуется диапазоном измере 3 14565 ния от 0 до 90. Для расширения диаопаэона от 90 до 180 требуется расширение функции преобразователя, т.е. смещение линейного участка параллель 5 но оси абсцисс на заданную величину. Это возможно, если плоскость колебаний П-образного магнита 4 образует с осью вращения поворотной рамкиугол, не равный 90 , например 30 , 10 а во время измерения поворотная рамка 1 устанавливается в двух положениях, отличающихся друг от друга нао180 , причем в обоих случаях П-образный магнит 4 должен совершать симмет ричные колебания относительно катушек .7 электрической рамки 6 преобразователя.оПоворот рамки 1 на 180 сдвигает кривую 17 (фиг.4) относительно кри вой 18 на двойной угол наклона, т.е,Она 60 . При этом вертикальное расположение скважины соответствует углуо30 наклона плоскости колебаний магнита 4, т.е. началу линейного участка 25 кривой.Иожет быть два положения рамки 1 при симметричном расположении магнита 4 относительно катушек 7, отличающиеся друг от друга на 180 , при этом ЗО угол между плоскостью колебаний магнита 4 и осью скважины не должен быть равен 90 , Поворот рамки 1 на 180 относительно первого положения осуществляется сменой полярности питающего напряжения на выходе блока 10 питания и повторением процедуры измерения аналогично описанной для первого положения рамки 1. Рамку 1, разоворачивают на 180 и измеряют частоту 4 Отолько в том случае, если замер частоты Г показал, что угол искривления измеряется в положении преобразователя, когда участок его характеристики нелинеен. Такие положения 474определяются по заранее составленным тарировочным таблицам,Выполнение преобразователя в виде электрической рамки и размещенного на плоском упругом подвесе П-образного магнита, плоскость колебаний которого образует с осью вращения поворотнойорамки угол, не равный 90 , позволяетО. расширить диапазон измерений до.180 снизить активные потери колебательной системы и повысить стабильность собственной частоты колебаний, а следовательно, и точность измерений. Формула из обретенияУстройство для измерения угла искривления скважины, содержащее поворотную рамку и размещенный в ней преобразователь угла искривления в электрические колебания, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью .повьппения точности и расширения диапазонаизмерений, оно снабжено установленными в рамке балансным электродвигате-лем и дифференциальным усилителем иразмещенным цне рамки блоком управления, а преобразователь угла искривления в электрические колебания выполнен в виде электрической рамки, жестко связанной с поворотнои рамкой, исвязанного упругим плоским подвесомс поворотной рамкой П.-образного магнита, плоскость колебаний которогообразует с осью вращения поворотнойорамки угол .не равный 90 , при этомэлектрическая рамка размещена в зазоре магнита и имеет две одинаковыекатушки, которые включены встречнои расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний магнита,а балансный электродвигатель черездифференциальный усилитель соединенс электрической рамкой и блоком управления,1456547 ЧО 75 дФигЗ Составитель А.Цветков Техред М.Ходанич едактор А.Шандор ректор Г.Решетни аказ 7469 27 дписное оизводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,Тираж 514 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, Раушская