Устройство для ориентирования датчиков магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК За 1 Е 21 В 47/02 У 16,Б, ШнейдмБолдыревнструкторфическихоизводствника" о аппараенного тво ССС1975. видетел В 47/02 ностью взаимоверхностямУстройствос яа выпзного возм выми 3чающее тельная рамк ланса П-обра часть которо кольцевого с ностями, име ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(21) 3440793/22-03 (22) 19.05.82 (46) 30,04.84, Бюл, (72) А,Г. Малюга, ИА,С, Клюшин и В,Н, (71) Специальное ко бюро электрофотогра тов Грозненского пр объединения "Оргтех (53) 622.242(088,8)(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее корпус с двумя основаниями,несущими маятниковый блок, выполненный в виде коаксиально размещенныхосновной и вспомогательной рамок,первая из которых имеет жестко закрепленный упор и датчик, электричес"ки связанный с корпусом через неразрывные глухие контакты маломоментными токоподводами, а вторая - два .упора, один из которых жестко соединен с ней и расположен в пазу корпуса, а другой подвижно установленс возможностью взаимодействия с упором основной рамки, о т л и ч а ю -801089246 А щ е е с я тем, что, с целью повыш ния надежности за счет исключения промежуточной электрической связи уменьшения поперечного габарита, основная рамка смонтирована на основаниях, а вспомогательная - на одном из них, при этом подвижный упор последней расположен на. внешней ее поверхности, причем основание, обще для обеих рамок, выполнено в виде кронштейна, введенного во внутреннюю полость вспомогательной рамки ч рез боковую поверхность, имеющую окно.2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что неподвижный упор вспомогательной рамки выполнен с последней за одно целое с одеиствия с бокои кронштейна.по п,2, о т л и - тем, что вспомогаолнена в виде деба профиля, средняя о имеет в сечении вид ктора с боковыми повер щими возможность полно го контактирования с встречными боковыми поверхностями кронштейна.50 55 110Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин,а имен,но к устройствам для пространственного ориентирования датчиков магнитного поля, и может использоваться в инклинометрах и магнитометрической ,аппаратуре для исследования сверхглубоких нефтяных и газовых скважин уменьшенных и малых диаметров.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для ориентирования датчиков магнитного поля, содержащее корпус с .двумя основаниями, несущими маятниковый блок, выполненный в виде коаксиально размещенных основной и вспомогательной рамок, первая из которых имеет жестко закрепленный упор и датчик, электрически связанный с корпусом через неразрывные глухие контакты, маломоментными токоподводами, а вторая - два упора, один из которых жестко соединен с ней и расположен в пазу корпуса, а другой подвижно установлен с возможностью взаимодействия с упором основной рамки 1 11,Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения промежутг;.ной электрической связи и уменьшения поперечного габарита. Указанная цель достигается тем,что устройство для ориентирования датчиков магнитного поля, содержащеекорпус с двумя основаниями, несущимимоментный блок, выполненный в видекоаксиально размещенных овновной ивспомогательной рамок, первая из которых имеет жестко закрепленный упори датчик, электрически связанный с окорпусом через неразрывные глухиеконтакты маломоментными токоподводами,а вторая - два упора, один из которыхжестко соединен с ней и расположенв пазу корпуса, а другой подвижноустановлен с воэможностью взаимодействия с упором основной рамки, котораясмонтирована на основаниях, а вспомогательная - на одном из них, приэтом подвижный упор последней расположен на внешней ее поверхности, причем основание общее для обеих рамоквыполнено в виде кронштейна, введенного во внутреннюю полость вспомогательной рамки через боковую поверхность," имеющую окно,Неподвижный упор вспомогательнойрамки выполнен с последней эа одноцелое с возможностью взаимодействия 892462 с боковыми поверхностями кроватейна.Вспомогательная рамка выполненав виде дебаланса П-образного профиля, средняя часть которого имеетв сечении вид кольцевого сектора сбоковыми поверхностями, имеющимивозможность полного контактированияс встречными боковыми поверхностями,На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.Устройство содержит корпус, включающий в себя полый цилиндр 1 и жест.15 ко присоединенные к нему верхнее 2и нижнее 3 основания. Внутри корпуса размещен маятниковый блок, состоящ.ай из двух рамок, одна из которыхпо функциональному назначению явля О ется основной 4, а другая . - вспомогательной 5. Основная рамка 4 с помо.щью жестко связанных с ней опор 6и 7 вращения установлена на кернах8 и 9, жестко закрепленных в телах 25 верхнего и нижнего оснований 2 и 3,и несет размещенный в ней датчикмагнитного поля (не показан) с возможностью ориентации его относительно плоскости искривления скважиныс помощью эксцентричного груза 10.При этом груз 10 жестко соединен соснованием 11 основной рамки 4. Причем основание 11 снабжено упором 12,имеющим вид консольно закрепленного 35стержня, обращенного в зону вспомогательной рамки 5 и размещенного вплоскости, проведенной через осьвращения основной рамки 4 и центртяжести груза 10. Упор 12 предназначен для механического взаимодействия с вспомогательной рамкой 5, которая размещена соосно с основнойрамкой 4, имеет равный с ней наружный диаметр и посредством опор вращения 13 и 14 установлен на нижнемосновании 3 корпуса. При этом нижнее основание 3, являющееся общим для размещения опор 7 и 13 вращенияобеих рамок, может иметь различнуюконструктивную форму исполнения,однако для достижения наивысшей жесткости конструкции и обеспечения максимальной плотности ее компоновки,оно выполнено в виде кронштейна с двумя противоположно направленнымиполуосями 15 и 16 служащими дляразмещения опор 13 и 14 вращениявспомогательной рамки 5, котораяснабжена окном, охватывающим упомя10892 3нутый кронштейн. Благодаря этому тело вспомогательной рамки 5 реализует функцию ее неподвижного упора, пазом для которого служит полость, образованная внутренней поверхностью полого цилиндра 1 и боковыми поверхностями основания-кронштейна 3.Кроме того, такая конструкция обеспечивает свободный выход одной из полуосей основания-кронштейна 3 в 10 зону основной рамки 4, что позволяет ее опору вращения 7 с помощью кер" на 9 разместить на торцовой поверхности полуоси 15. При этом опоры 13-14 вращениявыполнены в виде шариковых подшипников, установленных в основаниях 17 и 18 вспомогательной :рамки 5, Причем для повышения эффективности самоориентации маятникового блока, заключающейся, прежде всего, щ в уменьшении зоны нечувствительности вспомогательной рамки 5 при воздействии на нее опрокидывающего (вращающего) момента, упомянутая рамка выполнена в виде дебаланса П-образного 25 профиля, средняя часть которого слу" жит эксцентричным грузом по массе в несколько раз превосходящей массу груза 10, а периферийными частями его являются основания 17 и 18. Причем, для получения наибольшего вращаю щего момента путем максимального использования полезного объема полости паза, размещенная в последнем средняя часть дебаланса выполнена в виде35 кольцевого сектора (фиг. 2), боковые поверхности которого выполнены под углом, обеспечивающим возможность их полного контактирования с встречными боковыми поверхностями основания- кронштейна 3. При этом основание- кронштейн 3 в поперечном сечении может иметь вид сектора. Для обеспече" ния возможности взаимодействия вспо-могательной рамки 5 с упором 12 основной рамки 4 основание 17 на внешней своей поверхности имеет установленный на кернах подвижный упор 19, .ограниченный во.вращении двумя штырями 20, При этом вспомогательная рамка 5 с помощью бортов паза корпуса (боковых поверхностей кронштейна) ограничена во вращении на угол190 ЪИ 360; а основная рамка 4, благодаря возможности взаимодействия ее упора 12 с подвижным упором 19 вспомогательной рамки 5, имеет свободу вращения относительно последней 46 4 на угол 360 Дс 370. При этом размещенный в основной рамке 4 датчикэлектрически связан с корпусом маломоментными токоподводами 21 черезнеразрывные глухие, например, сварные контакты, установленные на соответствующих изоляторах 22 и 23 основ.ной рамки 4 корпуса. Причем для устранения возможности взаимного замыкания токоподводы 21 разделены другот друга полками 24, выполненными изэлектроизоляционного материала с хорошими антифрикционными свойствами,например, фторонласта, и установленными в полом цилиндре 1 корпуса. Токоподводы 21 могут иметь различную конструкцию и форму поперечного сечения, позволяющие обеспечивать пере дачу требуемой электрической мощности при свободном вращении рамок 4 и 5 в заданных для них пределах угловых величин,Устройство работает следующимобразом.Исходным состоянием устройстваявляется то, которое изображено на фиг. 1 при отклонении корпуса в плоскости чертежа влево от вертикалина угол (обычно 3-5 ), достаточныйдля появления моментов вращения,способных обеспечить ориентированиемаятникового блока с требуемой точностью, устройство не изменяет своего состояния. При вращении корпуса, например, по часовой стрелке .(вид сверху) маятниковый блок будетсохранять свое положение в плоскости ориентации до тех пор, пока тело.вспомогательной рамки 5 (груз дебаланса) не войдет в контакт с боковойповерхностью основания-кронштейна 3.После этого способность к сохранению исходного пространственного положе.ния будет иметь лишь основная рамка 4.Вспомогательная же рамка 5, увлекаемая основанием-кронштейном 3, будет совершать вращательное движениесовместно с корпусом, Этот процессбудет продолжаться до тех пор, покацентр тяжести груза вспомогательнойрамки 5 не достигнет своей верхнейкритической точки, лежащей в плоскости отклонения корпуса. В этотмомент упор 12 основной рамки 4войдет в контакт с подвижным упором 19 и будет отклонять его, обеспечивая тем самым упомянутой рамкенеизменное положение при вращении,таком вращении маинерционной силе вспомогательная рам- Использование предлагаемого устка 5 пройдет свою нижнюю критичес- ройства в скважинных геофизическихкую точку (точку равновесия) и дос- рО приборах позволит повысить их надежтигнет соприкосновения с другой бо- ность и термостойкость, а такжековой поверхностью основания-кронш- н иамет ох анноготейна 3. При этом основная рамка 4 кожуха, что имеет важное значениепосле прохождения центра тяжести ее при исследовании сверхглубоких сквагруза 10 через верхнюю критическую 25 жнн уменьшенного и малого диаметра иточку совершит самостоятельное вра- для проведения работ на осложненныхщательное движение в направлении, участках скважин в колонне, состоясовпадающем с направлением вращения щей, например, из легкосплавных буорпуса, В результате этого упор 12 рильных. труб. 3 10892 корпуса еще на 5-10 ф, т.е. до тех пор, пока вспомогательная рамка 5 не приобретет вращающий момент, достаточный для ее опрокидывания. После этого вспомогательная рамка 5, выйдя из соприкосновения с боковой поверхностью основания-кронштейна 3, под действием опрокидывающего ее момента начнет совершать угловое пере" мещение в направлении, совпадающим 1 О с направлением вращения корпуса. При этом ее подвижный упор 19, войдя в контакт с одним из штырей 20 и взаимодействуя с упором 12, будет вращать основную рамку 4 в том же нап- .15 равлении Благодаря возникающей приятникового блока 46 бвыйдет из соприкосновения с подвижным упором 19, а основная 4 и вспомо- гательная 5 рамки после совершения затухающих колебательных движений займут исходное состояние. Причем, в период вращения основной рамки 4 до ее опрокидывания токоподводы 21 будут закручиваться, а после опрокидывания - раскручиваться. При, этом, минимальный угол закручивания-раскручивания токоподводов 21 может составить 280-285 о. Работа устройства при вращении корпуса в противоположном направлении ничем не отличается от происходящих процессов, описанных выше.1089246 ель И. КарбачинскаяДалекорей Корректор А. ференц Состшннкова Техр Редактор Тираж 5 б 4 ИИПИ Государственного по делам изобретений Москва, Ж, Раушсаз 2890 дписн омитета СССР открытийая наб., д, 4 л ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектна