Инклинометр

О П И С А Н И Е п,746095ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцнайнстнческнкРеспублнн(53) УДК 622.241 (088.8) ло делам изобретений н открытий(72) Автор изобретения А. С. Юшков Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) ИНКЛИНОМЕТР Изобретение относится к горному. делу, а именно к устройствам для измерения искривления скважин. Оно может быть применено в организациях, ведущих разведку и добычу полезных ископаемых.Известен инклинометр, состоящий из рамки с эксцентричным грузом и установленных в рамке буссоли и отвеса. Их недостатком является снижение точности измерения азимута при мальх зенитных углах в связи с застоем рамки. Ошибки измерения азимута при зенитных углах 2 - 5 составляют + 20, а при углах- 2 - + 40. Известен способ уточнения отсчета при малых зенитных углах с помощью шарика, катающегося на вогнутой сферической поверхности 1,Известен инклинометр, включающий свободно вращающуюся на вертикальной оси рамку с эксцентрично расположенным грузом и контактными кольцами и укрепленные в рамке буссоль и отвес, снабженные электрическими датчиками - реохордами, выводы которых соединены с контактными кольцами рамки 2.Недостатком инклинометра является то, что прн малых зенитных углах происходит застой рамки в связи с тем, что уменьшившаяся по величине составляющая веса эксцентричного груза не в состоянии преодолеть силы трения рамки в опорах. Рамка не поворачивается в положение, когда она строго перпендикулярна апсидальной (вертикальной) плоскости, соответственно не сов.падает с этой плоскостью начало реохорда, по которому отсчитывается азимут. Это приводит к большим ошибкам в измерениях азимута. По характеристике инклинометров диапазон измерений азимута с точностью 1 в +4 градуса начинается с зенитного угла4 - 5. В то же время во многих случаях ребуется уже при углах 2 - 3.знать направ- ение искривления скважины, чтобы принятьсвоевременные меры по предупреждению или ликвидации искривления.Цель изобретения - повышение точности измерения азимута при малых зенитных углах.Цель достигается тем, что известный ин.клинометр, включающий свободно вращаю щуюся на вертикальной оси рамку с эксцентрично расположенным грузом и контактными кольцами, укрепленные в рамке буссоль и отвес, снабженные электрическими датчиками - реохордами, выводы которых соедииены с контактными кольцами, снабжен до.полнительнь 1 м реохордом, установленнымперпендикулярно оси рамки, и желобом,жестко закрепленным на рамке параллельно реохорду, причем дополнительный рео.хорд установлен с возможностью осевогоперемещения вдоль оси рамки и контактирования с помещенным в желоб шариком,Для автоматического уточнения показаний прибора дополнительный реохорд и желоб включены в электрическую цепь изме.рения азимута, причем начало азимутальио;го реохорла присоединено к началу дополнительного реохорда, а желоб -- к контактному кольцу,Уточнение показаний прибора возможнов связи с тем, что шарик, свободно катающийся на полированной поверхности желоба, обладает большой способностью занимать полокение в наиболее низко располоьэженнои части желобат.е. в вертикальнойплоскости, проходящей через ось прибора,чем рамка занимать положение перпендикулярное этой плоскости.Нафиг. 1 изображен ннклинометр; нафиг. 2 - разрез А-А фиг, 1; на фиг. 3 - разрез Ь-Б фиг, 1.Инклинометр устроен следующим образом.В рамке 1, снабженной эксцентричнымгрузом 2 и свободно вращающейся на оси 3,расположена буссоль 4 с реохордом 5 и контястной магнитной стрелкой 6 и отвес 7 среохордом 8 и контактной стрелкой 9. Надбуссолью перпендикулярно оси рамки расположен дополнительный реохорд 10 в диэлектрической колодке 11, которая подвешенана штырях 2 на нажимном кольце 13. Штыри 12 здкреплейы в колодке 11 и свободно"размещены в отверстиях нажимного кольца13. Между нажимным кольцом 13 и колодкой 11 дополнительного реохорда 10 размещены пружины 14. Под реохордом 10 жестко закреплен в рамке 1.параллельно реохорду диэлектрический корпус 15 с полированным металлическим желобом 16, в которомнаходится токопроводящий шарик 17. (Всеэлементы инклинометра выполняются изнемягнитных материалов). Желоб 16 занимает в корпусе 15 сектор около 240. Состороны, противоположной грузу 2, на корпусе 15 имеется выступ 18, расположенныйна одном уровне с шариком 17. Инклинометр имеет толкатель 19, взаимодействующий с нажимным кольцом 13, На верхнейоси рамки 1 расположены контактные кольца 20, которые служат для снятия показаний инклинометра, С контактными кольца" ми прй измерении связан наземный пультуправления (на схемах не показан). Сосредним контактным кольцом соединено провоодником 21 начало реохордя 8 зенитногоугла, с верхним кольцом с помощью проводника 22 связаны конец реохорда 8 зенйтного угла, контактная игла 9 и конец азимутального реохорда 5. Начало азимутдльного реохорда 5 соединено проводником 23 с началом дополнительного реохор. дд О. Желоб 16 соединен проводником 24 с нижним контактным кольцом.Дополнительный реохорд 1 О по размерам и материалу проволоки анлогичен реохорду 5, но занимает часть круга, ограни. ченную сектором 240. При этом угол ф = =20 заведомо больше возможных погрешностей измерения азимута, связанных с застоем рамки. Электрическая цепь измерения азимутаначинается на нижнем контактном кольце 20 и включает последовательно соединенные проводник 24, желоб 16, шарик 17, контактирующий с желобом 6, часть рео.хорда О от точки контакта его с шариком 17 до конца, соединенного проводником 23 с началом азимутального реохорда 5; далее в цепь входит участок реохорда 5 от его го начала до северного конца контактной магнитной стрелки 6, стрелка 6, кольцевой контакт буссоли 4, соединенный через провод- .ник 22 с верхним контактным кольцом 20.Очевидно,- что такая измерительная цепьможет быть замкнута только тогда, когда реохорд 10 прижат к расположенному под, ним шарику 7, а контактная магнитная стрелка - к реохорду 5 и контактному кольцу буссоли 4.Для прижатия к реохордам 5 и 8 соотзв ветственно стрелок 6 и 9 инклинометр, аналогично известным серийно выпускаемым инклинометрам, снабжен рычажной системой, соединенной в плоскости рамки 1 с нажимным кольцом 13. Эта система на схеме не показана,35Инклинометр работает следующим образом.В скважине с большим зенитным угломцентр тяжести груза 2 находится строго в апсидальной плоскости скважины, Плоскость рамки перпендикулярна апсидальной плоскости. Начало отсчета азимута (разрыв реохорда 5) строго совпадает с проекцией оси скважины иа горизонтальную плоскость. В расположенном над буссолью желобе 16 шарик 17 тоже находится в апси 4 э дальной плоскости, строго по оси симметрии реохорда 10.При нажатии толкателя 19 на накимноекольцо 13 (на фиг, 1 направление перемеще.ния показано стрелкой) происходит с помощью рычажной системы прижатие контактной стрелки 6 к реохорду 5 и перемещение вниз колодки 11 до прижатия с одной ее стороны реохордя 10 к шарику 17, а с другой - плоскости колодки к выступу 18 корпуса 15. Усилие приждтия реохорла 10 и к шарику 17 определяется силой сжатия пружин 4, так кяк после касания реохорда О и шарика 17 кольцо 13 продолжает перемещаться вниз относительно штырей2, сжимая пружины 14. Такая конструкция предохраняет систему от поломок. Колодка 11 реохорда 10 одним краем упирается через реохорд 10 в шарик 17, а другим в выступ 18, который служит для устранения перекоса колодки 11 и реохорда 10. Замыкается на. чинающаяся на контактных кольцах 20 электрическая цепь измерения азимута, в которую входят проводник 24, желоб 16, укрепленный в корпусе 15 на рамке 1, шарик 17, часть дополнительного реохорда 1 О, проводник 23, часть азимутального реохорда 5, контактная магнитйая стрелка 6, контактное кольцо, проводник 22.В цепь включена часть реохорда 5, соответствующа,я азимутальному углу а и половина дополнительного реохорда 10 - угол ф, т.е. общая ллина реохорла соответствует сумме углов и+ Р.В измерительный мост наземного пульта управления инклинометром лолжно быть включено постоянное сопротивление, компенсирующее включенную в цепь половину дополнительного реохорла. Тогда инклинометр будет фиксировать азимут скважины а.Система измерения зенитного угла, включающая реохорд 8, отвес 7 и стрелку 9 и проводник 21 работает независимо от измерения азимута так же, как и в известном инклинометре.При малых зенитных углах в связи с застоем рамки 1, связанным с трением в опо-, рах 3, центр тяжести груза 2 не совмегца ется с апсилальной плоскостью, отходя от нее на некоторый угол, являющийся ошибкой измерения. При расположении груза с левой стороны от направления скважины АВ ошибка прибавляется к азимуту,а с правой - вычитается из него. На соответствующий угол повернуты вместе с рамкой желоб 16 и лополнительный реохорд 10. Ша. рик 17, облалаюгций большей чувствительностью, чем рамка 1, скатывается по желобу 16 в положение более близкое к аисидальной плоскости или нахолягцееся точно в ней,При ирижатии. лополнительного реохорда О к шарику 17 при измерении в цепь включается соответственно меньший или больший участок лоиолнительного реохорда. Но в обоих случаях сумма длин рсохор.дов соответствует случак, когда ииклииометрпоказывает точное значение азимута.Следовательно, предлагаемая конструкция поэйоЛяет автоматически устра нять или уменьшать (ири некотором иссовиалении шарика с апсилальной плоскостью) погрешность измерения азимутальиого угла скважины при малых зенитных углах.Изобретение может быть реализовано всуществующих серийных приборах без прин ципиальных изменений конструкции. Наличие предлагаемой системы, как было показано, не мешает проведению измерений ири любых больших зенитных углах скважины, Ожидается, что данное устройство позволит уменьшить ошибки измерения азимута ири 13малых зенитных углах не менее, чем в 2 раза,формула изобретения20Инклинометр, включающий свободновращающуюся на вертикальной оси рамку сэксцентрично расположенным грузом и контактными кольцами, укрепленные в рамкеИбуссоль и отвес, снабженные электрическимидатчиками-реохорлами, выволы которых соединены с контактными коЛьцами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения азимута при малых зенитныхуглах; он снабжен лополнительным реохордом, установленным перпендикулярно осйрамки, и желобом с шариком, причем желобжестко закреплен на рамке параллельно дополнительному реохорлу, который установлен с возможностью осевого перемещениявлоль оси рамки, при этом дополнительныйреохорд и желоб включены в электрическуюцепь измерения азимута.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вельцман П. А, Приборы для опреде 4 в ления искривления скважин. М., Гостоптехиздат, 195,2. Юшков А. С. и Серик Е. Л. Бурениегеологоразведочных скважин. М., Недра,1976, с. 225 - 228 (прототип).746095 Фиг Кар фрич а ком итеи откшскаяод, ул Редактор С. ТитоЗаказ 39 3/23ЦН30чслнал ИИ 11 И по де.5, Мос П 11 П Составитель ИТехред К.ШТираж 626Государственногоам изобретенийва, Ж 35, РауП а те нтск, г. Уж гор ачинскаяКорректор В. СсснипкссяПодписссоета СССЕрытийнаб., д. 4/5Проектная,