Устройство для измерения длины, скорости перемещения и натяжения кабеля

 

Использование: изобретение относится к области глубинных исследований скважин и может быть использовано в устройствах для спуска и подъема скважинных приборов. Цель: повышение точности измерения за счет сохранения расстояния между кабелем и датчиком магнитных меток. Сущность изобретения: устройство для измерения длины, скорости перемещения и натяжения кабеля, содержащее расположенные между щеками (1) и (2) мерный (7) и направляющие (9) и (10) блоки, снабжено механизмом установки (34) датчика магнитных меток (14), включающим подпружиненный пружиной (37) в сторону кабеля (12) рычаг (36), в пазу которого установлен ролик (35), контактирующий с кабелем (12), а датчик (14) расположен с противоположной стороны ролика (35) относительно кабеля (12) на расстоянии (a) на пластине (38), жестко связанный с рычагом (36). Положительный эффект: повышается точность измерения за счет сохранения расстояния между кабелем и датчиком магнитных меток. 4 ил.

Изобретение касается глубинных исследований скважин и может быть использовано в устройствах для спуска и подъема скважинных приборов.

Известно устройство для измерения длины скорости перемещения и натяжения кабеля (авт. св. N 1239284), содержащее расположенные между двумя щеками мерный и два направляющих блока, а также датчик магнитных меток, который жестко прикреплен к щекам.

Устройство работает следующим образом. В процессе движения кабеля происходит вращение направляющих блоков и мерного блока, при этом кабель на определенном расстоянии проходит в непосредственной близости от датчика магнитных меток. Однако в процессе работы может возникнуть ситуация, при которой кабель прослабляется. Такая ситуация может возникнуть при начальной стадии опускания прибора, например, при заклинивании прибора в лубрикаторе или фонтанной арматуре, а также при заклинивании прибора в скважине. При этом исчезает нагрузка на кабель, что приводит к изменению расположения кабеля относительно датчика магнитных меток. Кабель при этом может или тереться по датчику или расстояние его от датчика будет большим. Все это приведет к искажению информации, передаваемой датчиком.

Известно также устройство для измерения длины, скорости перемещения и натяжения кабеля (Подъемник каротажный гидрофицированный ПКС-5Г, Паспорт АСЯ 2.950.030 ПС, 1987), содержащее расположенные между двумя щеками мерный и два направляющих блока и датчик магнитных меток, прикрепленный к щекам, а само устройство крепится с помощью кронштейна, содержащего подшипниковые узлы.

Устройство работает следующим образом. При движении кабеля он находится на строго определенном расстоянии от датчика. Однако при слабом натяжении кабеля, когда усилия кабеля недостаточно, чтобы преодолеть силы трения в подшипниковых узлах кронштейна, устройство будет размещено произвольно относительно кабеля, что приведет к произвольному расположению кабеля относительно датчика магнитных меток. Это и является основным недостатком данного устройства.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения длины, скорости перемещения и натяжения кабеля, содержащее расположенные между двумя щеками мерный и два направляющих блока и датчик магнитных меток [1] Устройство устанавливается на кронштейне, содержащем подшипниковые узлы, служащие для ориентации устройства вдоль кабеля, а датчик магнитных меток крепится к щекам.

Устройство работает следующим образом. В процессе движения кабеля при достаточном его натяжении устройство будет сориентировано вдоль кабеля и расстояние последнего до датчика будет неизменным. Однако при слабом натяжении кабеля, когда недостаточно усилия, чтобы преодолеть силы трения в подшипниковых узлах кронштейна, устройство будет произвольно располагаться относительно кабеля. Это приведет к изменению расстояния между кабелем и датчиком магнитных меток, что приведет, в конечном итоге, к снижению точности измерения длины кабеля.

Задача изобретения повышение точности измерения за счет сохранения расстояния между кабелем и датчиком магнитных меток.

Для этого устройство для измерения длины, скорости перемещения и натяжения кабеля, содержащее расположенные между двумя щеками мерный и два направляющих блока и датчик магнитных меток, снабжено механизмом установки датчика, содержащим расположенный с возможностью взаимодействия с кабелем ролик, шарнирно связанный со щеками рычагом, подпружиненным в сторону кабеля, а датчик закреплен на жестко связанной с рычагом пластине и расположен с противоположной стороны кабеля относительно ролика, при этом вертикальная ось ролика совпадает с вертикальной осью датчика.

На фиг.1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 сечение по А-А на фиг. 1; на фиг.3 сечение по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 сечение В-В на фиг.1.

Устройство для измерения длины, скорости перемещения и натяжения кабеля состоит из щек 1 и 2, соединенных между собой крепежными элементами 3. Между щеками 1 и 2 в подшипниковых узлах 4, 5 и 6 расположены соответственно в средней части мерный блок 7, а по краям симметрично вертикальной оси 8 мерного блока 7 направляющие блоки 9 и 10. Мерный блок 7 жестко закреплен на оси, которая кинематически связана с датчиком измерения 11 глубины спуска и скорости перемещения кабеля 12.

Направляющие блоки 9 и 10 установлены на своих подшипниковых узлах 5 и 6 с возможностью свободного их вращения. В верхней части щек 1 и 2 установлен датчик натяжения 13 кабеля 12, а на выходе кабеля 12 из блока 10 датчик магнитных меток 14. Подшипниковый узел 4 мерного блока 7 установлен в щеках 1 и 2 с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси 8 и через упор 15 взаимодействует с датчиком натяжения 13. Кроме этого, устройство снабжено прижимными элементами 16, выполненными в виде тел качения и установленными в кронштейнах 17, которые в свою очередь шарнирно связаны с щеками 1 и 2 и подпружинены пружинами 18, связанными с щеками 1 и 2, в сторону взаимодействия прижимных элементов 16 с кабелем 12 в точках схода 19 и 20 с мерного блока 7 выше нижней точки окружности последнего. Прижимные элементы 16 оппозитно расположены относительно вертикальной оси 8 мерного блока 7.

Устройство содержит траверсу 21, соединенную одним концом через основную буксу 22 и палец 23 с щеками 1 и 2, а противоположным концом посредством пальца 24 с серьгами 25. Серьги 25, в свою очередь жестко связаны с корпусом 26 дополнительной буксы 27. В корпусе 26 установлены на оси 28 подшипники 29.

Ось 28 дополнительной буксы 27 жестко связана с основанием 30. С корпусом 26 жестко связана пластина 31, в отверстии которой установлен стержень 32 с пружиной 33.

Устройство снабжено механизмом установки 34 датчика 14, содержащим расположенный с возможностью взаимодействия с кабелем 12 ролик 35, шарнирно связанный со щеками 1 и 2 рычагом 36, подпружиненным пружиной 37 в сторону кабеля 12, а датчик 14 закреплен на жестко связанной с рычагом 36 пластине 38. Датчик 14 при такой конструкции механизма 34 всегда будет расположен на расстоянии "а" от кабеля 12.

Рычаг 36 (фиг.2) установлен в щеках 1 и 2 на оси 39 и закреплен шайбой 40 и шплинтом 41. В пазу 42 рычага 36 на оси 43 установлен ролик 35 и закреплен шайбой 44 и шплинтом 45. Кабель 12 расположен в желобе 46 ролика 35, который сориентирован вдоль оси 47 втулками 48 и 49. Датчик 14 (см. фиг.3) расположен с противоположной стороны кабеля 12 относительно ролика 35 таким образом, что вертикальная ось 50 датчика 14 совпадает с вертикальной осью 51 ролика 35. В пластине 38 (фиг.4) выполнено окно 52 для свободного пропуска кабеля 12 над датчиком 14, который крепится к пластине 38 винтами 53.

Устройство работает следующим образом. Кабель 12 пропускают через расположенные между щеками 1 и 2 направляющий блок 9, через мерный блок 7, преодолевая усилия пружины 18, проворачивают каждый кронштейн 17 с прижимным элементом 16 от мерного блока 7. Далее кабель 12 пропускают через направляющий блок 10. Затем кабель 12 заводят в окно 52 пластины 38 и пропускают его над датчиком 14, закрепленным винтами 53 к пластине 38, и заводят в желоб 46 ролика 35 механизма установки 34. Так как рычаг 36 сориентирован втулками 48 и 49 вдоль оси 47, то ролик 35 будет выставлен вдоль кабеля 12. Пружина 37 при этом будет прижимать ролик 35 к кабелю 12, поворачивая рычаг 36 относительно оси 39, закрепленной в щеках 1 и 2 шайбой 40 и шплинтом 41. В процессе движения кабеля 12 происходит вращение направляющих блоков 9 и 10 и мерного блока 7, установленных соответственно в подшипниковых узлах 5, 6 и 4. Вращательное движение мерного блока 7 передается датчику 11 измерения глубины спуска и скорости перемещения кабеля 12. В случае, если на кабеле нанесены магнитные метки, то их считывание производится датчиком 14 магнитных меток. Одновременно с этим мерный блок 7 через упор 15 действует вдоль вертикальной оси 8 на датчик 13, регулирующий силу натяжения кабеля 12.

При работе устройства могут возникнуть ситуации, когда кабель 12 будет прослаблен. Но даже при такой ситуации прижимные элементы 16 в точках схода 19 и 20 кабеля 12 с мерного блока 7 будут прижимать кабель 12 к блоку 7. Таким образом, будет постоянный контакт кабеля 12 с блоком 7 между точками схода 19 и 20. Это обеспечивает постоянное вращение мерного блока 7 и постоянную работу датчика 11, что обеспечивает отсчет длины кабеля 12 даже в тех случаях, когда кабель 12 будет прослаблен.

При достаточном натяжении кабеля 12 при его перемещении в вертикальной плоскости посредством шарнирной связи щек 1 и 2 пальцем 23 с основной буксой 22 и шарнирной связи траверсы 21 пальцем 24 с серьгами 25, жестко связанными с корпусом 26 дополнительной буксы 27, перемещаются и блоки 7, 9 и 10, связанные с щеками 1 и 2. Эти шарнирные связи позволяют самоустанавливаться щеками 1 и 2 совместно с блоками 7, 9 и 10 в вертикальной плоскости и при этом пружина 33 через стержень 32, закрепленный на пластине 31 дополнительной буксы 27, компенсирует часть веса, передаваемого через траверсу 21. При перемещении кабеля 12 в горизонтальной плоскости вместе с кабелем 12 перемещаются щеки 1 и 2 вместе с блоками 7, 9 и 10, при этом основная букса 22 обеспечивает их поворот вокруг своей вертикальной оси. Одновременно дополнительная букса 27 обеспечивает поворот корпуса 26 в подшипниках 29 на оси 28, жестко связанной с основанием 30. Поворот траверсы 21 вокруг вертикальной геометрической оси, а также поворот сборного узла, включающего щеки 1 и 2 с блоками 7, 9 и 10 вокруг вертикальной геометрической оси основной буксы 22 обеспечивают беспрепятственное перемещение сборного узла, включающего щеки 1 и 2 с блоками 7, 9 и 10. Беспрепятственного перемещение этого сборного узла позволяет ему автоматически самоустанавливаться по линии кабеля 12.

Отдельно рассмотрим работу механизма установки 34 датчика 14 магнитных меток. При слабом натяжении кабеля 12, когда его усилия недостаточно, чтобы преодолеть силы трения в основной 22 и дополнительной 27 буксах, а также в пальцах 23 и 24, щеки 1 и 2 совместно с блоками 7, 9 и 10 будут произвольно устанавливаться относительно кабеля 12. Но даже в таком случае блок 35, поджимаемый пружиной 37 к кабелю 12 и расположенный в окне 42, будет вращаться относительно оси 43, закрепленной шайбой 44 и шплинтом 45. Так как вертикальная ось 50 датчика 14 совпадает с вертикальной осью 51 ролика 35, то всегда сохранится расстояние "а" от кабеля 12 до датчика магнитных меток 14, т. е. слабое натяжение кабеля 12 не повлияет на точность работы датчика 14.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ, СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И НАТЯЖЕНИЯ КАБЕЛЯ, содержащее расположенные между двумя щеками мерный и два направляющих блока и датчик магнитных меток, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом установки датчика магнитных меток, включающим расположенный с возможностью взаимодействия с кабелем ролик, шарнирно связанный со щеками рычагом, подпружиненным в сторону кабеля, а датчик магнитных меток закреплен на жестко связанной с рычагом пластине и расположен с противоположной стороны кабеля относительно ролика, при этом продольная ось симметрии датчика и ось вращения ролика лежат в одной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4