Устройство для ориентирования датчиков в скважине

 

УСТРОЙСТВО .ДЛЯ ОРИЕНТИ ОВАНИЯ ДАТЧИКОВ В СКВАЖИНЕ, содержащее корпус, две рамки, токосъемы, датчики углов со статором и ротором, трёхстепенной гироскоп, электродвигатель, узел межрамочной коррекции, о т л и ч аю щ е a с я тем, что, с повышения точности ориентирования углов в скважине, оно снабжено усшштелем, пружинным маятником с грузом и понижающим редуктором, при этом на оси трехстепенного гироскопа установлен электродвигатель, выходной вал которого связан через понижающий редуктор с одной из рамок, причем на последней размещен |фужинный маятник перпендикулярно ее продольной оси, a выходы датчика угла подключены к входам усилителя, и статор одного 5 из датчиков углов соединен с другой рамкой, a ротор - с грузом.

ае оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Е 21 В 47/022

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3569054/22-03 (22) 29 ° 03.83 (46) 30.01.85. Бюл. У 4 (72) Е.А. Салов, С.К. Поканещиков, P.М. Ахметдинов и И.А. Сеземов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (53) 622.241(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 781429, кл. Е 21 В 47/022, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 901485, кл. Е 21 В 47/022, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО,ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ В СКВАЖИНЕ, содержащее корпус, две рамки, токосъемы, датчики углов со статором и. ротором, трехстепенной гироскоп, электродвигатель, узел межрамочной коррекции, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью новышения точности ориентирования углов в скважине, оно снабжено усилителем, пружинным маятником с грузом и понижающим редуктором, при этом на оси трехстепенного гироскопа установлен электродвигатель, выходной вал которого связан через понижающий редуктор с одной из рамок, причем на последней размещен пружинный маятник перпендикулярно ее пррдольной оси, а выходы датчика угла подключены к входам усилителя, и статор одного иэ датчиков углов соединен с другой Е

Сз рамкой, а ротор — с грузом.

11371

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в инклинометрах для ориентации датчиков аэимутального и зенитного углов в апсидальной плоскости. 5

Известно устройство для ориентирования датчиков, содержащее цилиндрический корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, в которую помещены две соосно установленные на опо- 10 рах эксцентричные рамки, на оси одной из рамок установлен контактный токосъем, а на оси.другой рамки— ориентируемый датчик; рамки электрически соединяются между собой с по- 15 мощью маломоментного спирального токоподвода, который предохраняется от перекручивания с помощью упоров, установленных на осях рамок (1) .

Недостатком этого устройства яв- 20 ляется наличие трения в опорах рамок. Подшипники в спиральном и кон.тактном токосъемах не позволяют с достаточной степенью ориентироваться датчику в апсидальной плоскости. 25

Известно также устройство, содержащее корпус, две рамки, токосъемы, датчики углов со статором и ротором, трехстепенной гироскоп, электродвигатель и узел межрамочнЬй коррекции(2).. gp

Недостатком данного устройства является зависимость степени демпфирования от изменения температуры, которая приводит, например при повышении температуры с увеличением глу- З бины скважины, к уменьшению вязкости демпфирующей жидкости (масла), т.е. к ухудшению степени демпфирования.

При этом собственная частота колебания рамок близка к частоте уда- О ров, испытываемых скважинным прибором, периодическое воздействие которых приводит к уходу рамок из плоскости наклона скважины. . 45

Кроме того, устройство характеризуется зависимостью степени демпфирования от величины зенитного угла, так как при этом меняются устанавливающий в апсидальной плоскостимомент5О рамок, собственная частота колебания рамок, скорость колебания рамок, что приводит к изменению степени демпфирования.

С заданной степенью точности необходимо уменьшать скорость движения скважинного прибора, а это снижает производительность измерения.

90 2

Целью изобретения является повышение точности ориентирования углов в скважине.

Указанная цель достигается тем, что устройство для ориентирования датчиков в скважине, содержащее корпус, две рамки, токосъемы, датчики углов со статором и ротором, трехстепенной гироскоп, электродвигатель, узел межрамочной коррекции, снабжено усилителем, пружинным маятником с грузом и понижающим редуктором, при этом на оси трехстепенного гироскопа установлен электродвигатель, выходной вал которого связан через понижающий редуктор с одной из рамок, причем на последней размещен пружинный маятник перпендикулярно ее продольной оси, а выходы датчика угла подключены к входам усилителя, и статор одного из датчиков углов соединен с другой рамкой, а ротор— с грузом.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство для ориентирования датчиков; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с жестко прикрепленными к нему токосъемами 2, трехстепенной гироскоп 3. Ось наружной рамки 4 гироскопа 3 установлена на подвижных опорах 5. На оси укреплены ротор б моментного двигателя 7 и корпус электродвигателя 8 с понижающим редуктором 9. На оси внутренней рамки 10 гироскопа 3 укреплен датчик угла 1}, подключенный к усилителю 12, а выход усилителя 12 подключен к обмоткам моментного двигателя 7. Моментный двигатель 7, датчик угла 11 и усилитель 12 образуют узел межрамочной коррекции. Выходной вал редуктора 9 через муфту 13 соединен с рамкой 14, внутри которой установлен пружинный маятник 15 с грузом 16 и датчик 17 угла, ротор 18 которого укреплен на рамке 14, а статор 19— на грузе 16. Выход датчика 17 соединен с входом усилителя 20, выход которого подключен к электродвигателю 8. Ориентируемые датчики 21 соединены с рамкой 14. Муфта 13 устраняет перекос осей редуктора 9 и рамки 14.

Устройство работает следующим образом. з 1137

При подаче питания на устройство внутренняя рамка 10 гироскопа 3 устанавливается в плоскости, перпендикулярной плоскости наружной рамки 14, вследствие наличия системы межрамочной коррекции (датчик угла 11, усилитель 12 и моментный двигатель 7).

Изменение плоскости искривления скважины приводит к отклонению маятни-. ка 15 с грузом 16 от положения рав- 1о новесия, вследствие чего перемещается ротор 18 датчика 17 угла, а это в свою очередь приводит к появлению сигнала .рассогласования на выходе датчика 17. Этот сигнал рассогласова- 5 ния, усиленный усилителем 20, подается на электродвигатель 8, который через понижающий редуктор 9 и муфту

13 вращает рамку 14 до тех пор, пока не исчезнет сигнал рассогласования на выходе датчика 17 угла. Так как рамка 14 соединена с ориентируемыми датчиками 21, то они ориентируются в новой апсидальной плоскости.

Вследствие вращения прибора в скважине на вал наружной рамки 4 гироскопа 3 действует момент, под действием которого внутренняя рамка 10 стремится сложиться с наружной рамкой 4. При этом начинает работать система межрамочной коррекции, на выходе датчика 11 возникает сигнал, который подается на вход. усилителя 12, а усиленный сигнал с выхода усилителя 12 — на моментный двигатель 7, которын создает противодействующий

35 момент, в результате чего восстанавливается перпендикулярность плоскостей наружной 4 и внутренней 10 рамок и сигнал на выходе датчика угла

/ 40

11 исчезает. Поскольку корпус электродвигателя 8 укреплен на оси наружной рамки 4 гироскопа 3, то при вращении прибора корпус электродвигателя 8 остается неподвижным относительно вращения корпуса 1, тем самым обес. печивается нормальная работа следящей системы ориентации датчиков в апсидальной плоскости датчика 17 угла (усилитель 20, электродвигатель 8 редуктор 9, муфта 13 и рамка 14).

Под действием моментов трения в опорах, моментов неуравновешенных масс рамок и ротора гироскопа, ось последнего начинает прецессировать в реУ г зультате чего внутренняя рамка стремится сложиться с наружйой рамкой, что приводит к появлению сигнала

190 на выходе датчика угла 11, и начинает работать следящая система межрамочной коррекции. Сигнал с датчика 11, усиленный усилителем 12, подается на моментный двигатель 7, который создает противодействующий момент на валу наружной рамки 4, а это приводит к восстановлению перпендикуляр-, ности рамок 4 и 10 и исчезновению сигнала на выходе датчика 11, тем самым ось наружной рамки 4 и корпус электродвигателя 8 остаются неподвижными относительно вращающегося корпуса.

Такое выполнение устройства позволяет повысить точность ориентиро вания датчиков за счет применения следящей системы при установлении ориентируемых-датчиков в апсидальной плоскости, так как в этом случае электродвигатель создает принудительный устанавливающий момент, который преодолевает трение контактного токосъема, а точность установки в апсидальной плоскости определяется высокочувствительным пружинным маятником, который постоянно устанавли-. вается следящей системой в нейтральное положение. Повышается производительность измерения за счет увеличения скорости движения прибора в скважине, а это,в свою очередь,достигается повышением качества демпфирования: во-первых, высокочастотные колебания, образующиеся в пружинном маятнике в результате ударов прибора при движении в скважине, отфильтровываются следящей системой и. не влияют на рамку р ориентируемыми датчиками, а низкочастотные колебания демпфируются гироскопом, так как в этом случае вступает в действие следящая система межрамочной коррекции; во-вторых, исключается зависимость степени демпфирования от температуры, так как отсутствует демпфирующая жидкость, а также зависимость степени демпфирования от величины зенитного угла, так как работа следящих систем, осуществляющих демпфирование, ие зависит от величины зенитного угла. Кроме того, демпфирование улучшается из-за того, что рамки имеют незначительную неуравновешенную массу, только небольшой груз пружинного маятника, который можно скомпенсировать, установив такой же дополнительный груз снаружи I I 37190 рамки, вследствие этого исключается реакция рамок на возмущающие воздействия, значит удары не будут уводить рамку с ориентируемыми датчиками из апсидальной плоскости. Повышается надежность устройства, так как применение спедящих систем (межрамочной

Коррекции и установки ориентируемых датчиков) с принудительным устанавливающим моментом позволяет применять грубые контактные токосъемы с боль5 шим контактным давлением в щетках, а также обеспечивает надежный съем сигнала.

ВНИИПИ Заказ 10484/22

Тираж 540 Подписное

Филиал ППП "Патент", -г. Ужгород. ул. Проектная, 4