Преобразователь зенитного угла

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗЕНИТНО.ГО УГЛА, соцержаший корпус, в котором установлены на опорах рамка с дксиент ричным грузом и маятник, выполненнью в вице поплавков, уравновешенных по плавучести и дифференту, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повьпиения виброустЫ(Чивости, маятик расположен коаксиально рамке с эксцентричным грузом и соединен с ней упругой связью, причем эксиентришые грузы маятника и рамки расположены взаимно-перпенцикулярно .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОМ ЛЮ

PECflVSËÈК

)(g) Е. 21 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

nO AEWM ИЗОБРЕТЕНИЙ W ОТНР ТИЙ, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3410233/22-03 (22) 19.03.83. (46) 07.07.83, Бюл. Ие 25 (72) Г. Н. Ковшов и Н. H. Солонина (71) Уфимский авиационный институт им. Орцжоннкиазе (53) 622.241.7 (088.8) (56) 1.. Авторское свицетельство СССР

34 285860, кл. Е 21 В 47/02, 1971.

2. Авторское свицетельство СССР

М 402640, кл. Е 21 В 47/022, 1974.

3. Авторское свиаетельство СССР

М 648721, кл. Е 21 В 47/022, 1977 (прототип).

„„SU„„1027379 А (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ ЗЕНИТНОГО УГЛА, соцержаший корпус, в котором установлены на опорах рамка с эксцентр ричным грузом и маятник, выполненные в вице поплавков, уравновешенных по плавучести и цифференту, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повьпыения виброустой4ивости, маятник расположен коаксиально рамке с эксцентричным грузом и соецинен с ней упругой связью, причем эксцентричные грузы маятника и рамки расположены взаимно-нерпенаи куля рно.

1027379 2

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для контроля параметров траектории. скважины в процессе бурения.

Известно устройство цля контроля 5 комплекса параметров траектории скважины и направления отклонителя, содержащее датчик угла кривизны, цатчик угла направления отклонителя и датчик азиму t.1j . 1О

Недостатком устройства является низкая точность ориентирования рамки в плоскости наклона при малыс углах, вследствие возникновения моментов сухо го трения в осях поцвеса маятников, и 15 отсутствие виброустойчивости.

Известно также устройство цля опре деления кривизны скважины, содержащее заполненный жидкостью корпус, в котором размещены уравновешенные по плавучес- 20 ти и дифференту рамка-поплавок с эксцентр» ричным грузом и закрепленный в ней маят ник поплавок с преобраэователямн 2 ) .

Нецостатком этого устройства является низкая виброустойчивость, обусловлен- 25 ная взаимным. расположением рамки»поплав ка и маятника-поплавка. Увеличение виброустойчивости устройства связано с увеличе ннем габаритов и веса чувствительного <лемента чтО приВОдит к увеличению сил 30 трения в осях поцвеса, к снижению точности измерения, Известен также инклинометр,: содержащий корпус, в котором установлена на

Оиорах рамка с эксцентричным груэОм 35 и зенитный маятник, выполненные в вице поплавков, уравновешенных по плавучес ти и диффереиту в жицкости, причем на наружной поверхности рамки, ответной внутренней поверхности корпуса, наруж» 40 ной поверхности 7 и ответной внутренней поверхности рамки выполнены черецу ющнеся выступы и канавки причем каж дый выступ установлен в соответствующей канавке с зазором. 45

Уравновешивание рамки-поплавка и маятника-поплавка по плавучести и цнф ференту позволяет значительно снизить моменты трения в осях поцвеса и, слецовательно, увеличить точность ориентиро- 50 вания маятников при малых углах накло на; выполнение поверкностей рамки, маят-. ника н корпуса в форме ступенчатой «онструкции позволяет увеличить вибропро мность в широком диапаз"не "зменения температур в скважине З .

Однако взаимное расположение рамки с эксцентричным грузом и зенитного маятника в известнОм инклинометре пре цятствует созданию маятника виброустойчивых преобразователей, так как цля увеличения виброустойчивости необхоцимо увеличивать момент инерции маятника по-

I средством выполнения маятника в форме толстостенного удлиненного цилиндра.

Белью изобретения является повышение виброустойчивости преобразователя зенитного угла .

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе зенитного угла, соцержащем корпус, в котором установлены на опорах рамка с эксцентричным грузом и маятник, выполненные в вице поплавков, уравновешенных по плавучести и цифференту, маятник расположен коаксиально рамке с эксцентричным грузом и соецинен с ней упругой связью, причем эксцент ричные грузы маятника и рамки располо жены взаимно нерпенцикулярно.

Размещение маятника коаксиально рамке с эксцентричным грузом цает воэможность для увеличения виброустойчивости преобразователя зенитного угла посредством выполнения маятника в виде цилинцра вытянутой конструкции с большим моментом инерции.

На фиг. 1 изображен преобразователь зенитного угла, процольный разрез; на фиг. 2 - сечение А- А на фиг. 1, на фиг. 3 -. сечение Б-Б на фиг. 1.

Преобразователь соцержит корпус 1, заполненный вязкой жидкостью с большим удельным весом. Поплавковая рамка 2, нентрируемая в корпусе 1 преобразователя опорами 3 и 4, выполнена в вице полого цилннцра, центр тяжести которого смещен относительно оси его вращения эксцентричным грузом 5. На оси вращения рамки 2 закреплены коллектор 6 и ротор 7 датчика визирного угла. Статор 8 датчика визирного угла закреплен в корпусе 1 преобразователя. Маятник, выполненный в вице цилиндра 9, центр которого смещен эксцентричным грузом 10, расположен коаксиально рамке 2 и соединен с ней упругой связью - торсионом 11.

На оси вращения маятника 9 закреплен ротор 12 цатчика зенитного угла, а статор 13 установлен в .рамке 2. Электрические провоца элементов преобразов » теля соединены с герметичным штепсельным разъемом 14.

Преобразователь работает следующим образом. .При Отклонении скважины от вертикали рамка 2 под действием эксцентричного з 10273 груза 5 поворачивается, и ее ось устанавливает.:я параллельно плоскости наклона скважины. При этом поц действием устанавливающего момента, соэцаваемого эксцентричным грузом 10, маятник 9 поворачивается и устанавливается в новое положение равновесия, которое наступает при равенстве устанавливающего момента и противоцействующего момента, создаваемого упругой связью - торсионом 11.

Равновесие наступает при определенном угле поворота маятника 9 с эксцентрич ным грузом 10, являвшегося мерой уста навливающего момента, а следовательно, и мерой значении зенитного угла. 35

Момент, создаваемый эксцентричным грузом 10 определяется

М=Р Мпвео5 (Ч- „-Pq), () гце. Р - вес эксцентричного груза 10; 20

- расстояние от центра тяжести груза 10 цо оси вращения (длина маятника)р

9 - зенитный угол;

Я - угол установки отклонителя; 25 угол поворота рамки 2 относи

Н тельно корпуса 1;

- угол поворота маятника 9 с rpyе зом 10 относительно рамки 2.

Значение - Н- 8 мало, тогда ЗО

СО @-,— ) =1, и цля малых зенитных углов, принимая 61пЮ6, лолучак)т МР8 g.

Сигнал, снимаемый с цатчнка эенйтиого угла, функционально связан с зенитным углом. 35

Предлагаемый преобразователь зенитного угла отличается от известных тем, что он является виброустойчивым, т.е. может использоваться цля контроля пара« метров траектории скважины непрерывно 4п беэ останова процесса бурения. Виброусстойчивость нормальное функционирование при вибрациях, характеризуется пог» решностью от вибрации Д

45 и (в) )+

SRH (RMJK+It), 4ю ) (2) гце ®p - частота собственных колебаний

50 маятника;

0) - частота вибрации;

И - перегрузка; зенитный угол.

Иэ выражения (2) следует, что цля 55 снижения погрешности от вибрации, т.е. повышения виброустойчивости, необходимо уменьшать частоту собственных колеt

79 4 баннй маятникаФп, которая зависит от маятниковости и момента инерции

me eg .- маятниковость; щ - масса маятника:

Г - длина маятника (расстоянив от центра тяжести. цо оси вго в ращения);

- ускорение силы тяжести;

- момент инерции.

Иэ соотношения (Э) видно, что снижение Щ> возможно при уменьшении маятниковости (длины маятника и массы) или увеличении момента инерции. Поскольку в известных конструкциях снижение маятииковости ниже некоторой величины, выби раемой иэ условия требуемого порога чувствительности, недопустимо целесо» образно увеличивать момент инерции.

В известных устройствах оси враииния рамки с эксцентричным грузом и маятни ка взаимно перпендикулярны, поэтому уменьшение частоты собственных копеба ний ниже 2»5 Гц практически невозможно, вследствие orðåíè÷âííoro диаметра скважинного прибора.

При коаксиальном расположении рамки и маятника, когда оси вращения рамки и маятника совпадают, частоту собственных колебаний маятника можно снизить цо 0,5-1 Гц увеличением момента инер»ции маятника посредством выполнения его в вице вытянутого цилиндра.

Например, при алине цилиндра 500 мм, диаметре 60 мм, толщине стенок 10 мм частота собственных колебаний Юо =0,5Гц.

Таким образом, коаксиальное p&OBcMIo .жение маятника и рамки с эксцентричным грузом позволяет значительно увеличить вибропрочность преобразователя зенитного угла посредством снижения частоты собственных колебаний. маятника и тем са» мым дает возможность использовать их цля непрерывной регистрации .параметров траектории скважины при бурении, Измерение геометрических параметрав скважины известными геофизическими ннклинометрами вследствие низкой вибро устойчивости возможно только дискретно при остановке измерительного снаряда и после успокоения чувствительного элемек та. Это приводит к значительным откло пениям фактического профиля скважины от проектного с вытекающими послецст» виями и материальными затратами. Неконт ролируемое отклонение подземных сква» жин от заданного направления, кроме

1027379

Составитель И. Карбачииская

Редактор Р. анника Техред. К.Мыньо Корректор А. Ференн

Заказ 4696/36 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 увеличения затрат, может привести к тяжелым несчастным случаям из.м случайного вскрытия других скважин. Не,-. прерывный контропь геометрических параметров трвекторин скважины в процессе бурения уменьшает перерывы бурения, вызванные метропогией ствоаа скважины обычными инклинометрическими прибо рами и позволяет получить значительный экономический эффект.