Инклинометр

 

Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для измерения зенитных углов и азимутов искривления сверхглубоких скважин. Сущность изобретения: инклинометр содержит электромагнитный привод, устройство разделения управляющей и измерительной цепей, коммутатор , арретирующий механизм с толкателем , несущим ограничитель, связанным с датчиком зенитного угла и подпружиненным коромыслом с прорезью для датчика азимута. Последний имеет корпус, реостатный преобразователь и магнитную стрелку на подпружиненномсердечнике с хвостовиком , пропущенным через прорезь коромысла и несущим концевую гайку с зазором относительно встречной поверхности последнего . Инклинометр снабжен смонтированным в корпусе датчика азимута арретиром магнитной стрелки, выполненным в виде обмотки возбуждения, упора и якоря, который охватывает сердечник датчика . Коромысло при этом выполнено в виде жестко связанных между собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на толкателе и контактирующего с ограничителем. Сочетание электромагнитного арретира и коромысел, используемых для механического блокирования элементов последнего при обесточивании его обмотки возбуждения, позволяет при работе инклинометра с одножильным геофизическим кабелем повысить точность измерения азимутов и обеспечить возможность измерения азимутальных искривлений стволов скважин в более широком диапазоне рабочих зенитных углов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, со С 00. о о о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 В 47/022

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

k (21) 4914124/03 (22) 27,02.91 (46) 07.03.93, Бюл. N 9 (71) Прикаспийское отделение Всесоюзного института геофизических методов исследования, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) А,Г, Малюга, А.В, Лобов и Н.В. Лихоманов (56) Малюга Г,П. и Строцкий В.Н, Инклинометр ШИ-2. M. Л.: Гостоптехиздат, 1953, с.

5 — 13, Комаров С.Г. Техника промысловой гео физики. M.; Гостопиздат, 1957, с. 429-436.

Дьяконов Д.И. и др. Общий курс геофизических исследований скважин, М.: Недра, 1977, с. 314 — 317. (54) ИНКЛИНОМЕТР (57) Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для измерения зенитных углов и азимутов искривления сверхглубоких скважин. Сущность изобретения: инклинометр содержит электромагнитный привод, устройство разделения управляющей и измерительной цепей, коммутатор, арретирующий механизм с толкателем, несущим ограничитель, связанным с датчиком зенитного угла и подпружиненИзобретение относится к геофизическом скважинным приборам для измерения зенитных углов и азимутов искривления сверхглубоких скважин.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что инклинометр снабжен смонтированным в корпусе электромагнитным арретиром магнитной стрелки, выполненным в виде обмотки

„„Ы2 ÄÄ 1800014 À1 ным коромыслом с прорезью для датчика азимута. Последний имеет корпус, реостатный преобразователь и магнитную стрелку на подпружиненномсердечнике с хвостовиком, пропущенным через прорезь коромысла и несущим концевую гайку с зазором относительно встречной поверхности последнего, Инклинометр снабжен смонтированным в корпусе датчика азимута эрретиром магнитной стрелки, выполненным в виде обмотки возбуждения, упора и якоря, который охватывает сердечник датчика. Коромысло при этом выполнено в виде жестко связанных между собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на толкателе и контактирующего с ограничителем.

Сочетание электромагнитного арретира и коромысел, используемых для механического блокирования элементов последнего при обесточивании его обмотки возбуждения, позволяет при работе инклинометра с одножильным геофизическим кабелем повысить точность измерения азимутов и обеспечить возможность измерения азиМутальных искривлений стволов скважин в более широком диапазоне рабочих зенитных углов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, возбуждения, упора и якоря, который охватывает подпружиненный сердечник датчика . азимута и жестко связан с ним, а обмотка возбуждения одним концом подключена к обмотке электромагнитного привода, а другим — к размыкающему контакту устройства разделения управляющей и измерительной цепей, при этом коромысло выполнено в виде жестко связанных между собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на

1800014 стко связанный с ним. Причем, корпус 5 выполнен из немагнитного материала, а упор 15 и якорь 16 — из сплава с высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией насыщения, например, 50Н. При этом обмотка 14 возбуждения через обмотку электромагнитного привода подключена одним концом к оплетке одножильного геофизического кабеля (ОК), а другим через размыкающий спусковой контакт устройства 2 разделения управляющей и измерительной цепей 2 к жиле кабеля (ЖК). Коммутатор 3 кинематически связан с арретирующим ме50

55 тол кателе и контактирующего с ограничителем.

Причем с целью расширения диапазона измерений инклинометр снабжен дополнительным толкателем с ограничителем и вто- 5 рым коромыслом, идентичным первому и расположенным с возмо>кностью перемещения по отношению к нему в перпендикулярном направлении, при этом консоли обоих коромысел выполнены в виде U-об- "0 разных вилок, направленных встречно и имеющих перекрывающиеся концы.

Известных решений со сходными с изобретением признаками не обнаружено.

Следовательно, данный инклинометр соответствует критерию "существенные отличия", На чертеже представлена электрокинематическая схема предлагаемого инклинометра. 20

Инклинометр содержит электромагнитный привод 1, кинематически связанный с устройством 2 разделения управляющей и измерительной цепей, выполненным, например, в виде механизма временного реле 25 обратного действия с исполнительным органом и переключателем мгновенного действия, содержащим размыкающий спусковой контакт с выдержкой времени при замыкании и замыкающий контакт с выдержкой 30 времени при размыкании, Причем замыкающий контакт через коммутатор 3 электрически связан с измерительным блоком, состоящим из датчика азимута и датчика 4 зенитного угла. Датчик азимута включает в 35 себя корпус 5 с двумя полуосями подвеса, перпендикулярными плоскости чертежа (не показаны), реостатный преобразователь, состоящий из реохорда 6, контактного кольца 7, изолятора 8 и электрической щетки 9, 40 закрепленной на магнитной стрелке 10, установленной на подпружиненном сердечнике 11 с хвостовиком 12, несущим, концевую гайку 13, а также электромагнитный арретир магнитной стрелки 10, содержащий обмотку 14 возбуждения, упор 15 и якорь 16, охватывающий сердечник 11 и жеханизмом 17, толкатели 18 и 19 которого несут ограничители 20 и 21, а пружины 22 и

23 воздействуют на ползуны 24 и 25 с жестко закрепленными на них коромыслами 26 и

27, выполненными в виде дуговых консольно закрепленных U-образных вилок, на- . правленных встречно, имеющих перекрывающиеся концы и сообщающиеся прорези в плоскости качания хвостовика 12.

Причем упомянутые перекрывающиеся концы коромысел 24 и 25 могут иметь разнообразную форму (на чертеже имеют вид скосов) и размеры при условии обеспечения в зоне их стыка свободного перемещения хвостовика 12 и удержания концевой гайки

13 при арретировании, При этом толкатели

18 и 19 расположены по отношению друг к другу под углом, равным 90 . Такая конструкция при очевидной ее простоте позволяет осуществлять арретирование датчика азимута в диапазоне рабочих зенитных углов от 0 до 135, Инклинометр работает следующим образом.

Примем за исходное то состояние покоя инклинометра, которое изображено на чертеже. Тогда при подаче на клеммы ЖК и ОК импульса управляющего напря>кения происходит срабатывание электромагнитного привода 1 и электромагнитного арретира.

При этом ориентированная на север магнитная стрелка 10 без вращения относительно своой оси мгновенно перемещается вниз по вертикали совместно с электрической щеткой 9, сердечником 11, хвостовиком 12, концевой гайкой 13 и якорем 16 до соприкосновения последнего с упором 15.

Электрическая щетка 9 входит в контакт с кольцом 7 и реохордом 16, обеспечивая, таким образом, возможность съема показаний азимута ствола скважины. Под действием электромагнитного привода 1 коммутатор 3 принимает начальное для опроса датчиков азимута и зенитного угла состояние, например, занимает позицию, обеспечивающую воэможность измерения азимута. Одновременно с этим арретирующий механизм 7 перемещает толкатели 18 и 19 по направлениям, указанным на чертеже стрелками, в крайние положения на одинаковую величину хода и фиксирует их в таком состоянии.

При этом под действием толкателя 18 происходит арретирование датчика 4 зенитного угла, а коромысло 26 входит в соприкосновение со встречной поверхностью концевой гайки 13, блокируя тем самым возможность раэарретирования датчика азимута при обесточивании его обмотки 14 возбуждения. В данном случае пружина 22 слегка сжимается, компенсируя, таким образом, разность

1800014

55 хода концевой гайки 13 и коромысла 26, возникающую из-за геометрии последнего и влияния скважинной температуры, а пружина 23 сохраняет свое состояние неизменным, В случае перемещения хвостовика 12 в зону действия коромысла 27 при отклонении датчика азимута, например, на зенитный угол 90 ситуация аналогична с тем отличием, что сжимается лишь пружина 23.

В случае расположения хвостовика 12 в зоне действия обоих коромысел 26 и 27, что соответствует отклонению датчика азимута на зенитный угол около 45 (GM. фрагмент, указанный на чертеже пунктиром), сжатию могут быть подвержены обе пружины 22 и

23. Здесь следует отметить, что из-за наличия люфтов и большей инерционности элементов арретирующего механизма 17 и кинематически связанных с ним звеньев коромысла 26 и 27 всегда перемещаются с некоторым запаздыванием по сравнению с перемещением концевые гайки 13, В результате стопорение последней коромыслами 26 и 27 происходит после завершения процесса арретирования магнитной стрелки 10 электромагнитным арретиром. Благодаря этому устраняется погрешность отклонения датчика азимута, После прекращения подачи на клеммы ЖК и 0К импульса управляющего напряжения происходит . срабатывание переключателя мгновенного действия под действием упомянутого выше исполнительного органа, При этом его спусковой контакт соединяет клемму ЖК с коммутатором 3, который под действием взведенного механизма временного реле обратного действия начинает поочередное подключение датчиков азимута и зенитного угла к наземной измерительной схеме. После отработки механизма временного реле обратного действия и завершения процесса измерения азимута и зенитного угла переключатель мгновенного действия и коммутатор 3 прижимают исходное состояние, обеспечивая, таким образом, возможность подачи на клеммы ЖК и ОК очередного импульса управляющего напряжения, который необходим для разарретирования датчиков перед следующим измерением пространственных геометрических характеристик ствола скважины. В случае подачи этого импульса под действием арретирующего механизма 17 происходит разблокирование концевой гайки 13, при котором коромысла

26 и 27 и связанные с ними элементы возвращаются в исходное состояние. После обесточивания обмотки электромагнитного привода 1 и обмотки 14 возбуждения элект, ромагнитного арретира магнитная стрелка

10 и связанные с нею элементы под дейст5

50 вием собственной пружины занимают новое исходное положение относительно коромысел 26 и 27 в зависимости от величины зенитного угла ствола скважины. При этом порядок работы переключателя мгновенного действия и коммутатора 3 аналогичен описанному выше. Причем в данном случае информация в наземную измерительную схему от датчиков не поступает, а происходит лишь успокоение их чувствительных элементов в новых направлениях в течение времени отработки механизма временного реле обратного действия либо в течение временного интервала, задаваемого оператором. После успокоения чувствительных элементов в новых исходных состояниях и подачи на клеммы ЖК и ОК очередного импульса управляющего напряжения порядок работы узлов и элементов инклинометра в режиме измерения угловых величин аналогичен описанному выше, Таким образом, сочетание электромагнитного арретира и коромысел, используемых для механического блокирования элементов последнего при обесточивании

его обмотки возбуждения, позволяет при работе инклинометра с одножильным геофизическим кабелем повысить точность измерения азимутов и обеспечить возможность измерения азимутальных искривлений стволов скважин в более широком диапазоне рабочих зенитных углов.

Формула изобретения

1. Инклинометр, содержащий электромагнитный привод, устройство разделения управляющей и измерительной цепей, коммутатор, арретирующий механизм с толкателем, несущим ограничитель и связанным с датчиком зенитного угла, и подпружиненным коромыслом с прорезью для датчика азимута, выполненного в виде корпуса, реостатного преобразователя и магнитной стрелки на подпружиненном сердечнике с хвостовиком, пропущенным через прорезь коромысла и несущим концевую гайку с зазором относительно встречной поверхности последнего, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен смонтированным в корпусе электромагнитным датчиком азимута, арретиром магнитной стрелки, выполненным в виде об- мотки возбуждения. упора и якоря, который охватывает подпружиненный сердечник датчика азимута и жестко связан с ним, а обмотка возбуждения одним концом подключена к обмотке электромагнитного привода, а другим — к размыкающему контакту устройства разделения управляющей и измерительной цепей, при этом коромысло выполнено в виде жестко связанных между

1800014

Составитель А.Малюга

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор Н,Король

Редактор

Заказ 1144 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на толкателе и контактирующего с ограничителем.

2. Инклинометр по пп. 1 и 2, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения 5 диапазона измерений, он снабжен дополнительным толкателем с ограничителем и вторым коромыслом, идентичным первому и расположенным с возможностью перемещения по отношению к.нему в перпендикулярном направлении, при этом консоли обоих коромысел выполнены в виде U-образных вилок, направленных встречно и имеющих перекрывающиеся концы.