Преобразователь зенитного угла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 Е 2 47/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИС НИЕ ИЗОБРЕТЕН А код в 3 ил. Фиг К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторско-техногическое бюро геофизической техники(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗЕНИТНОГО УГЛА (57) Изобретение относится к технике бурения и позволяет повысить точность измерения зе, нитного угла скважины. Преобразователь содержит датчик в виде кольцевой полости 1, заполненной несмешивающимися жидкостями-диэлектриками 2 и 3 и электропроводящей жидкостью 4. На стенках полости 1 установлены основные 5 и дополнительные 6 электроды (Э) и общий Э 7, который подключен к плюсу источника питания, Тонкий слой жидкости 4 расположен по горизонтальной оси датчика, а толщина этого слоя выбрана меньше расстояния между двумя соседними как дополнительными, так и основными Э 6 и 5. В состав преобразователя входят также два ВЯ-триггера 8 и 9, элемент ИЛИ 10, генератор 11 тактовых импульсов, два элемента И 12 и 13, два счетчика 14 и 15, дешифратор 16 и два мультиплексора 17 и 18. Последовательный опрос Э 5 и 6, соединенных в момент измерения через жидкость 4 и Э 7 с плюсом источника питания, осуществляется мультиплексорами 18 и 17, Зенитный угол определяется кодом на выходах счетчиков 14 и 15, соответствующим числу опрошенных Э. Дешифратор преобразуетудобный для отсчета в угловой мере.10 Изобретение относится к технике бурения нефтяных и газовых скважин, может быть использовано в составе инклинометрической аппаратуры при определении пространственной ориентации ствола скважины и является усовершенствованием преобразователя по авт.св, И. 1150354.Целью изобретения является повышение точности измерения зенитного угла,На фиг,1 приведена функциональная схема преобразователя зенитного угла; на фиг,2 - схема датчика при расположении гонкого слоя электропроводящей жидкости выше оси датчика; на фиг,3 - то же, при расположении слоя по оси датчика,Преобразователь зенитного угла содержит датчик в виде кольцевой полости 1, заполнен,:, несмешивающимися жидкостями-диэлектриками 2 и 3 и электропроводящей жидкостью 4, установленных на внутренних стенках полости 1 основных электродов 5, дополнительных электродов 6 и общего,. ктрода 7, Основные электроды 5 образуот первый слой, выполнены в виде витков с выводами, сгруппировань 1 в отдельные сек;ии по шестнадцать и включены параллельна. Второй слой образуют дополнительные .,ехтроды 6, каждый из которых выполнен в виде ламели с выводами, охватывающей секцию основных электродов 5 первого слоя. Тонкий слой электропроводящей жидкости 4 расположен по горизонтальной оси датчика, причемтолщина слоя выбрана меньше расстояния между двумя соседними как дополнительными 6, так и основными 5 электродами. Общий электрод 7 подключен к плюсу источника питания,В состав преобразователя входит также измерительный узел в виде двух Я 5-триггеров 8 и 9, элемента ИЛИ 10, генератора 11 тактовых импульсов, двух элементов И 12 и 13, двух счетчиков 14 и 15, дешифратора 16 и двух мультиплексоров 17 и 18,Я-входы счетчиков 14 и 15 соединены с 5-входом К 5-триггера 8 и вторым входом элемента ИЛИ 10. Основные 5 и дополнительные 6 электроды связаны соответственно с информационными входами мультиплексоров 17 и 18, адресные входы которых подключены к входам счетчиков 14 и 15 и к входам дешифратора 16. Выход мультиплексора 17 подключен в В-входу триггера 8 и 5-входу триггера 9, а выход мультиплексора 18 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10, вь 1 ход которого подключен к В-входу триггера 9, Выходы Н 5-триггеров 8 и 9 соединены с первыми входами соответственно элементов И 12 и 13, выходы которых соединены с первыми входами соответственно элементов И 12 и 20 25 30 35 40 45 50 55 13, выходы которых соединены с.С-входами счетчиков 14 и 15. Выход генератора 11 подключен к вторым входам элементов И 12 и13.Преобразователь зенитного угла работает следующим образом В момент прихода короткого импульса на вход "Уп р" счетчики 14 и 15 сбрасываются в "0", на выходе Я 5-триггера 8 устанавливается уровень "1", а второй В 5-триггер 9 через элемент 10 сбрасывается в "0", При этом элемент И 12 разрешает прохождение тактовых импульсов с генератора 11 на счетный вход счетчика 14, на выходе которого формируется код, поступающий на адресный вход первого мультиплексора 17, В соответствии с этим кодом мультиплексором 17 осуществляется последовательный опрос дополнительных электродов 6 второго слоя, начиная с крайнего электрода до электрода с порядковым номером и, который соединяется при данном зенитном угле через электропроводящую жидкость 4 и общий электрод 7 с плюсом источника питания. При этом на выходе мультиплексора 17 появляется уровень "1", который сбрасывает первый Я 5-триггер 8 в "0" и устанавливает на выходе второго В 5-триггера 9 уровень "1". В этот момент времени прекращается поступление тактовых импульсов с выхода генератора 11 через элемент И 12 на счетный вход счетчика 14, на выходе которого фиксируется код, соответствующий числу опрошенных дополнительнь 1 х электродов 6 второго слоя. Одновременно второй В 5-триггер 9 разрешает поступление тактовых импульсов с выхода генератора 11 через второй элемент И 13 на счетный вход второго счетчика 15, на выходе которого фиксируется код, поступающий на адресный вход второго мультиплексора 18.В соответствии с этим кодом мультиплексором 18 осуществляется последовательный опрос основных электродов 5 первого слоя, начиная с первого в секции до электрода с порядковым номером и, который соединен через электропроводящую жидкость 4 и общий электрод 7 с плюсом источника питания, При этом на выходе второго мультиплексора 18 появляется уровень "1", который через элемент ИЛИ 10 сбрасывает второй В 5-триггер 9 в "0", В этот момент времени прекращается поступление тактовых импульсов с выхода генератора 11 на счетный вход второго счетчика 15, на выходе которого фиксируется код, соответствующий числу опрошенных основных электродов первого слоя.Таким образом, в результате на выходахсчетчиков 14 и 15 фиксируются коды, соответствующие зенитному углу в данной точкетраектории скважины, причем код И соответствует грубому отсчету (единицы градуса), а код Й 1 - точному отсчету (десятки угловых минут). Далее коды й и М 1 в дешифраторе 16 преобразуются поразрядно в код, удобный для представления результата измерения непосредственно в угловой мере, С приходом следующего короткого импульса на вход "Упр" весь процесс измерения повторяется аналогично описанному,При расположении тонкого горизонтального слоя жидкости выше или ниже горизонтальной оси датчика основные электроды находятся под углом к этому слою, при этом возможны ситуации, когда тонкий электропроводящий слой касается начала одной ламели и (фиг,2), и перекрывают часть электродов двух соседних секций, В этом случае при Последовательном опросе дополнительных электродов на выходе первого мультиплексора появляется уровень логической "1" на и-м электроде, говорящий о том, что и-й дополнительный электрод контактирует при данном зенитном угле через электропроводящую жидкость с основным первым электродом, Затем начинается опрос основных электродов, обьединенных в секции, начиная с первого, Поскольку первый основной электрод контактирует с злектропроводящей жидкостью, то на выходе второго мультиплексора также появляется уровень логической "1", процесс опроса останавливается и возобновляется после прихода следующего импульса на вход "Упр".Поэтому при повороте датчика зенитного угла от фиксированного положения на угол, меньший угла а, где угол а, определяется зоной контакта первого электрода через электропроводящую жидкость с п-й ламелью при повороте преобразователя, всякий раз перекрывается и-я ламель и первый основной электрод соответствующий секции, при этом на выходе преобразователя появляется один и тот же код, соответствующий одному фиксированному значению зенитного угла.Угол а, таким образом, является зоной нечувствительности, которая появляется при повороте датчика от некоторого угла, при котором электропроводящая жидкость касается первого основного электрода секции и начала ламели, соответствующей этой секции. Кроме того, при расположении уровняжидкости по оси датчика также возможнопоявление малых зон нечувствительности,за счет неточного нанесения основных элек 5 тродов и, следовательно, перекосов основных электродов и горизонтального уровняжидкости, Поэтому, чтобы исключить искажения показаний, необходимо уменьшить10 зону контакта ламели с первым основнымэлектродом через электропроводящую жидкость, уменьшив тем самым влияние возможных перекосов, Если тонкий слойэлектропроводящей жидкости, располо 15 женный по оси датчика, равен по толщинеразмерам одного электрода, то возможныслучаи, когда сн контактирует с двумя элек -тродами одновременно, Причем, если этиэлектроды принадлежат разным секциям,20 т.е. контактируют 16-й и 1-й основные электроды соседних секций (фиг,3), тогда припоследовательном опросе ламелей и основных электродов на выходе преобразователяполучают код, говорящий о том, что замкну 25 та и-я ламель и первый электрод секции,соответствующей этой ламели, посколькувсе соответствующие электроды в секцияхсвязаны элекпрически и подключены параллельно, а опрос начинается с первого элект 30 рода, На самом же деле замкнута и-я ламельи 16-й электрод этой ламели. Таким образом,информация, получаемая на выходе преобразователя, отличается от истинной,В предлагаемом техническом решении35 тонкий слой электропроводящей жидкостирасположен по горизонтальной оси датчика,а толщина этого слоя выбрана меньше расстояния между двумя соседними электродами, что позволяет исключить одновременный40 контакт нескольких основных электродов сламелью и обеспечивает повышение точности измерения зенитного угла. формула изобретения45 Преобразователь зенитного угла, поавт,св. К. 1150354, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности измерения, тонкий слой электропроводящей жидкости расположен по горизонтальной оси50 датчика, а толщина этого слоя выбранаменьше расстояния между двумя соседними как дополнительными, так и основнымиэлектродами,ректор Т,Палий КНТ СССР каз 419 Тираж 364 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10