Инклинометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК Я Е 21 В 47/О 800014 ЕнТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ 2 ли ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(71) Прикаспийское отделение Всесоюзногоинститута геофизических методов исследования, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин(56) Малюга Г,П. и Строцкий В,Н, Инклинометр ШИ, М. - Л.: Гостоптехиздат, 1953, с.5 - 13,Комаров С.Г. Техника промысловой гео физики. М.; Гостопиздат, 1957, с. 429-436.Дьяконов Д.И, и др. Общий курс геофизических исследований скважин, М.: Недра,1977, с. 314 - 317.(57) Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для измерениязенитных углов и азимутов искривлениясверхглубоких скважин. Сущность изобретения; инклинометр содержит электромагнитный привод, устройство разделенияуправляющей и измерительной цепей, коммутатор, арретирующий механизм с толкателем, несущим ограничитель, связанным сдатчиком зенитного угла и подпружиненИзобретение относится к геофизич ском скважинным приборам для измерен зенитных углов и азимутов искривлен сверхглубоких скважин.Целью изобретения является повыш ние точности измерения.Цель достигается тем, что инклиноме снабжен смонтированным в корпусе алек ромагнитным арретиром магнитной стре ки, выполненным в виде обмот ным коромыслом с прорезью для датчика азимута, Последний имеет корпус, реостатный преобразователь и магнитную стрелку на подпружиненномсердечнике с хвостовиком, пропущенным через прорезь коромысла и несущим концевую гайку с зазором относительно встречной поверхности последнего, Инклинометр снабжен смонтированным в корпусе датчика азимута арретиром магнитной стрелки, выполненным в виде обмотки возбуждения, упора и якоря, который охватывает сердечник датчика, Коромысло при этом выполнено в виде жестко связанных между собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на толка- теле и контактирующего с ограничителем. Сочетание электромагнитного арретира и коромысел, используемых для механического блокирования элементов последнего при обесточивании его обмотки возбуждения, позволяет при работе инклинометра с одножильным геофизическим кабелем повысить точность измерения азимутов и обеспечить возможность измерения азиМутальных искривлений стволов скважин в более широком диапазоне рабочих зенитных углов. 1 з,п. ф-лы, 1 ил,возбуждения, упора и якоря, который охватывает подпружиненный сердечник датчика, азимута и жестко связан с ним, а обмотка ъ возбуждения одним концом подключена к обмотке электромагнитного привода, а другим - к размыкающему контакту устройства разделения управляющей и измерительной цепей, при этом коромысло выполнено в виде жестко связанных между собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на50 55 тол кателе и контактирующего с ограничителем,Причем с целью расширения диапазонаизмерений инклинометр снабжен дополнительным толкателем с ограничителем и вторым коромыслом, идентичным первому ирасположенным с возмокностью перемещения по отношению к нему в перпендикулярном направлении, при этом консолиобоих коромысел выполнены в виде О-образных вилок, направленных встречно иимеющих перекрывающиеся концы.Известных решений со сходными с изобретением признаками не обнаружено.Следовательно, данный инклинометр соответствует критерию "существенные отличия",На чертеже представлена электрокинематическая схема предлагаемого инклинометра. 20Инклинометр содержит электромагнитный привод 1, кинематически связанный сустройством 2 разделения управляющей иизмерительной цепей, выполненным, например, в виде механизма временного реле 25обратного действия с исполнительным органом и переключателем мгновенного действия, содержащим размыкающий спусковойконтакт с выдержкой времени при замыкании и замыкающий контакт с выдержкой 30времени при размыкании, Причем замыкающий контакт через коммутатор 3 электрически связан с измерительным блоком,состоящим из датчика азимута и датчика 4зенитного угла. Датчик азимута включает в 35себя корпус 5 с двумя полуосями подвеса,перпендикулярными плоскости чертежа (непоказаны), реостатный преобразователь,состоящий из реохорда 6, контактного кольца 7, изолятора 8 и электрической щетки 9, 40закрепленной на магнитной стрелке 10, установленной на подпружиненном сердечнике 11 с хвостовиком 12, несущим , концевую гайку 13, а также электромагнитный арретир магнитной стрелки 10, содержащий обмотку 14 возбуждения, упор 15 и якорь 16, охватывающий сердечник 11 и жестко связанный с ним, Причем, корпус 5 выполнен из немагнитного материала, а упор 15 и якорь 16 - из сплава с высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией насыщения, например, 50 Н, При этом обмотка 14 возбуждения через обмотку электромагнитного привода подключена одним концом к оплетке одножильного геофизического кабеля(ОК), а другим через размыкающий спусковой контакт устройства 2 разделения управляющей и измерительной цепей 2 к жиле кабеля (ЖК). Коммутатор 3 кинематически связан с арретирующим механизмом 17, толкатели 18 и 19 которого несут ограничители 20 и 21, а пружины 22 и 23 воздействуют на ползуны 24 и 25 с жестко закрепленными на них коромыслами 26 и 27, выполненными в виде дуговых консоль- но закрепленных О-образных вилок, на- . правленных встречно, имеющих перекрывающиеся концы и сообщающиеся прорези в плоскости качания хвостовика 12. Причем упомянутые перекрывающиеся концы коромысел 24 и 25 могут иметь разнообразную форму (на чертеже имеют вид скосов) и размеры при условии обеспечения в зоне их стыка свободного перемещения хвостовика 12 и удержания концевой гайки 13 при арретировании, При этом толкатели 18 и 19 расположены по отношению друг к другу под углом, равным 90, Такая конструкция при очевидной ее простоте позволяет осуществлять арретирование датчика азимута в диапазоне рабочих зенитных углов от 0 до 135,Инклинометр работает следующим образом.Примем за исходное то состояние покоя инклинометра, которое изображено на чертеже. Тогда при подаче на клеммы ЖК и ОК импульса управляющего напрякения происходит срабатывание электромагнитного привода 1 и электромагнитного арретира. При этом ориентированная на север магнитная стрелка 10 без вращения относительно своей оси мгновенно перемещается вниз по вертикали совместно с электрической щеткой 9, сердечником 11, хвостовиком 12, концевой гайкой 13 и якорем 16 до соприкосновения последнего с упором 15. Электрическая щетка 9 входит в контакт с кольцом 7 и реохордом 16, обеспечивая, таким образом, возможность съема показаний азимута ствола скважины. Под действием электромагнитного привода 1 коммутатор 3 принимает начальное для опроса датчиков азимута и зенитного угла состояние, например, занимает позицию, обеспечивающую воэможность измерения азимута. Одновременно с этим арретирующий механизм 7 перемещает толкатели 18 и 19 по направлениям, указанным на чертеже стрелками, в крайние положения на одинаковую величину хода и фиксирует их в таком состоянии. При этом под действием толкателя 18 происходит арретирование датчика 4 зенитного угла, а коромысло 26 входит в соприкосновение со встречной поверхностью концевой гайки 13, блокируя тем самым возможность раэарретирования датчика азимута при обесточивании его обмотки 14 возбуждения. В данном случае пружина 22 слегка сжимается, компенсируя, таким образом, разность55 хода концевой гайки 13 и коромысла 26, возникающую из-за геометрии последнего и влияния скважинной температуры, а пружина 23 сохраняет свое состояние неизменным, В случае перемещения хвостовика 12 в зону действия коромысла 27 при отклонении датчика азимута, например, на зенитный угол 90 ситуация аналогична с тем отличием, что сжимается лишь пружина 23.В случае расположения хвостовика 12 в зоне действия обоих коромысел 26 и 27, что соответствует отклонению датчика азимута на зенитный угол около 45 (см. фрагмент, указанный на чертеже пунктиром), сжатию могут быть подвержены обе пружины 22 и 23. Здесь следует отметить, что из-за наличия люфтов и большей инерционности элементов арретирующего механизма 17 и кинематически связанных с ним звеньев коромысла 26 и 27 всегда перемещаются с некоторым запаздыванием по сравнению с перемещением концевые гайки 13, В результате стопорение последней коромыслами 26 и 27 происходит после завершения процесса арретирования магнитной стрелки 10 электромагнитным арретиром. Благодаря этому устраняется погрешность отклонения датчика азимута, После прекращения подачи на клеммы ЖК и ОК импульса управляющего напряжения происходит . срабатывание переключателя мгновенного действия под действием упомянутого выше исполнительного органа, При этом его спусковой контакт соединяет клемму ЖК с коммутатором 3, который под действием взведенного механизма временного реле обратного действия начинает поочередное подключение датчиков азимута и зенитного угла к наземной измерительной схеме. После отработки механизма временного реле обратного действия и завершения процесса измерения азимута и зенитного угла переключатель мгновенного действия и коммутатор 3 прижимают исходное состояние, обеспечивая, таким образом, возможность подачи на клеммы ЖК и ОК очередного импульса управляющего напряжения, который необходим для разарретирования датчиков перед следующим измерением пространственных геометрических характеристик ствола скважины. В случае подачи этого импульса под действием арретирующего механизма 17 происходит разблокирование концевой гайки 13, при котором коромысла 26 и 27 и связанные с ними элементы возвращаются в исходное состояние. После обесточивания обмотки электромагнитного привода 1 и обмотки 14 возбуждения элект, ромагнитного арретира магнитная стрелка10 и связанные с нею элементы под дейст 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 вием собственной пружины занимают новое исходное положение относительно коромысел 26 и 27 в зависимости от величины зенитного угла ствола скважины. При этом порядок работы переключателя мгновенного действия и коммутатора 3 аналогичен описанному выше. Причем в данном случае информация в наземную измерительную схему от датчиков не поступает, а происходит лишь успокоение их чувствительных элементов в новых направлениях в течение времени отработки механизма временного реле обратного действия либо в течение временного интервала, задаваемого оператором. После успокоения чувствительных элементов в новых исходных состояниях и подачи на клеммы ЖК и ОК очередного импульса управляющего напряжения порядок работы узлов и элементов инклинометра в режиме измерения угловых величин аналогичен описанному выше,Таким образом, сочетание электромагнитного арретира и коромысел, используемых для механического блокирования элементов последнего при обесточивании его обмотки возбуждения, позволяет при работе инклинометра с одножильным геофизическим кабелем повысить точность измерения азимутов и обеспечить возможность измерения азимутальных искривлений стволов скважин в более широком диапазоне рабочих зенитных углов.Формула изобретения 1, Инклинометр, содержащий электромагнитный привод, устройство разделения управляющей и измерительной цепей, коммутатор, арретирующий механизм с толкателем, несущим ограничитель и связанным с датчиком зенитного угла, и подпружиненным коромыслом с прорезью для датчика азимута, выполненного в виде корпуса, реостатного преобразователя и магнитной стрелки на подпружиненном сердечнике с хвостовиком, пропущенным через прорезь коромысла и несущим концевую гайку с зазором относительно встречной поверхности последнего, отл ич а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен смонтированным в корпусе электромагнитным датчиком азимута, арретиром магнитной стрелки, выполненным в виде об-мотки возбуждения. упора и якоря, который охватывает подпружиненный сердечник датчика азимута и жестко связан с ним, а обмотка возбуждения одним концом подключена к обмотке электромагнитного привода, а другим - к размыкающему контакту устройства разделения управляющей и измерительной цепей, при этом коромысло выполнено в виде жестко связанных между1800014 Составитель А,Малюга Техред М.Моргентал Корректор Н,Король Редакт Заказ 1144 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на толкателе и контактирующего с ограничителем.2. Инклинометр по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ и йс л тем, что, с целью расширения 5 диапазона измерений, он снабжен дополнительным толкателем с ограничителем и вторым коромыслом, идентичным первому и расположенным с возможностью перемещения по отношению к нему в перпендикулярном направлении, при этом консоли обоих коромысел выполнены в виде О-образных вилок, направленных встречно и имеющих перекрывающиеся концы.