Датчик зенитного угла буровой скважины

ны буровых скважин 2, являющееся ближайшим аналогом изобретения. Это устройство содержит цилиндрическую камеру, частично заполненную электро проводной жидкостью, и погруженный в нее реостат, функции подвижного контакта которого выполняет электропроводная жидкость. Недостаток этого устройства - излишняя сложность конструкции.Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.Цель достигается тем, что реостат размещен непосредственно на внутренней поверхности цилиндрической камеры.Конструкция предложенного датчика предельно проста: цилиндрическая ка-, мера, частично заполненная электро- проводной жидкостью, и реостат (пленочный или проволочный) на ее внутренней поверхности. При вертикальном расположении датчика (зенитный угол 0 ) поверхность электропроводной жид кости горизонтальна и сопротивление реостата равно сопротивлению той его части, которая располагается выше уровня жидкости (при условии, что сопротивление жидкости много меньше со- З 0 противления каждого витка проволочно.го или единицы длины пленочного реостата).При отклонении датчика от вертикали уровень жидкости поднимается относительно реостата в стороне, противоположной отклонению нижнего конца датчика, (т.е. скважины), и хорошо- проводящая жидкость замыкает, "закорачивает" те витки (или ту часть реостата), до которых она поднимается,40 В результате при отклонении датчика от вертикали сопротивление реостата уменьшается тем больше, чем больше зенитный угол датчика.Между деталями датчика нет механического трения, он удобен для непрерывных и дистанционных измерений. Дополнительное преимущество, которое достигается при указанном размещении 50 реостата, заключается в повышении чувствительности датчика по сравнению с прототипом.На фиг, 1 изображен датчик, вмонтированный в корпус инклинометра, в вертикальном положении (продольный разрез); на фиг, 2 - датчик при отклонении его от вертикали и данные для расчета зависимости сопротивления датчика от зенитного угла; на фиг; 3- расчетная зависимость сопротивления К датчика от зенитного угла (ф .Датчик содержит измерительную камеру 1, выполненную из изоляционного материала (стекла или пластмассы). Камера имеет цилиндрическую форму и закруглена в нижней части, На внутренней поверхности цилиндрической части камеры нанесено сопротивление реостата 2. Реостат может быть выполнен проволочным, изготовлен путем напыления металлического порошка, нанесения тонкого слоя металла химическим путем или покрытием внутренней стенки камеры полимерной пленкой, обладающей некоторой электропроводностью. В наиболее простои случае при нанесении проволочного реостата его наматывают "виток к витку" константа- новым, нихромовым или другим высокоомным проводом, сопротивление которого мало зависит от температуры, Выводы от концов реостата 2 (на фигурах не показаны) подсоединены к жилам каротажного кабеля 3, через которые к реостату подключен измеритель сопротивления. Нижняя часть измерительной. камеры 1 до середины ее цилиндрической части заполнена жидкостью 4, обладающей высокой электропроводностью, например ртутью. Жидкость 4 играет роль подвижного контакта реостата 2, положение этого контакта меняется в зависимости от зенитного угла датчика. Датчик установлен в нижней части корпуса инклинометра 5 и отделен от него амортизирующей прокладкой 6, Измерительную камеру после заполнения жидкостью 4 герметизируютЗависимость сопротивления реостата от зенитного угла датчика может быть рассчитана следующим образом.Обозначим через Ь длину цилиндрической части измерительной камеры (см. фиг, 2), через а ее радиус.Обозначим через К полное сопротивление реостата, тогда сопротивление единицы его длины составит К/1.,Бсли измерительную камеру заполнить электропроводной жидкостью до уровня И 2, то при вертикальном положении датчика сопротивление реостата равно1 о гЯ 1 9993провода й длины: 20. а Ь 1" ф гРайК долиК/1. 30 35 40 45 50 10 15 20 25 2 198 1,965 1,42 1,30 1,16 1 0,81; 1,91 182 1,73 1,63 1,53 1,93 1,95 5 1При отклонении датчика от вертикали на уголФ 0 уровень жидкости перемещается вверх на отрезок Ь от середины цилиндрической части камеры и исключает из сопротивления реостата величину Ь: К/Ь, после чего сопротивление реостата равно1Ку = Ко - ЬК/Ь = Оэ 5 К - а ц(у г юК/Ь = (0,5 Ь - а йЯ) К/Ь. (2) При изготовлении реостата в виде проволочной намотки можно подсчитать величину К в зависимости от диаметра Как следует из расчетов, предложенный датчик обладает достаточно высокой чувствительностью даже при малых зенитных углах,Как видно из формулы (2), изменение сопротивления датчика пропорционально отношению а/Ь. Следовательно,размещение реостата на внутренней поверхности измерительной камеры позволяет получить максимальную чувствительность датчика без увеличения егодиаметра. Э 1 а особенность датчика существенна для измерений в условияхбуровых скважин, так как диаметр последних ограниченИзмерения с предложенным датчиком чрезвычайно просты.Перед спуском датчика в скважинуегь подсоединяют к каротажному кабелю и через кабель к измерителю сопротивлений (омметру мосту Уитстонаили другому прибору), Датчик закрепляют в установочном инклинометрическом столе и производят его градуировку: измеряют сопротивление реостатапри различных зенитных углах и строят график, аналогичный приведенному и сопротивления единицы его По формуле (2) выполнен расчет Р, == Г(Ч 1) для значений Ь = 4 см и а - 1 см, какими они были у образца 1 О датчика, изготовленного и испытанного в лаборатории ГИС кафедры рудной геофизики. Результаты расчета приведены в таблице, по ним построен график на фиг. 3.1 С Юна фиг. 3. Затем датчик опускают назабой скважины и производят регистрацию сопротивления реостата 2 приподъеме датчика в непрерывном режиме 25 или при остановках датчика через определенные интервалы по стволу сква-"жины. величину зенитного угла определяют по величине сопротивления реостата, пользуясь градуировочным графи- ЭО ком.Предложенный датчик зенитного угламожет быть установлен в серийных инклинометрах ИК, ИК, МИРИ-и др;, что значительна упростит ихконструкцию и позволит повысить производительность и точность измерений,Формула изобретения Датчик зенитного угла буровой скважины, содержащий цилиндрическую камеру, частично заполненную электропроводной жидкостью, и реостат, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, реостат размещен на внутренней поверхности цилиндрической камеры.1819993 оставитель И. Скороводниковаехред М,Моргентал КоррекФ Редактор Т,1)рчи тыль ГКНТ СССР И водственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород,а 1 Тиражсударственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноетениям и открытиям шская наб., д, 4/5