Инклинометр

 

(! }}746О95

Союз Советскык

Соцыалыстыческык

Республык

-Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.06.78 (21) 2582559/22-03 (51) М. Кл.т с присоединением заявки №вЂ”

Е 21 В 47/02

Государственный комитет

CCCP (23) Приоритет—

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень №25

Дата опубликования описания 17.07.80 (53) УДК 622.241 (088.8) оо делом изооретеинй н открытий (72) Автор изобретения

А. С. Юшков

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) ИНКЛИНОМЕТР шившаяся по величине составляющая веса эксцентричного груза не в состоянии преодолеть силы трения рамки в опорах. Рамка не поворачивается в положение, когда она строго перпендикулярна апсидальной (вертикальной) плоскости, соответственно не совпадает с этой плоскостью начало реохорда, Ilo которому отсчитывается азимут. Это приводит к большим ошибкам в измерениях азимута. По характеристике инклинометров диапазон измерений азимута с точностью

1о :+4 градуса начинается с зенитного угла

4 — 5 . В то же время во многих случаях ребуется уже при углах 2 — 3 .знать направ- ение искривления скважины, чтобы принять своевременные меры по предупреждению или ликвидации искривления.

Цель изобретения — повышение точности измерения азимута при малых зенитных углах.

Цель достигается тем, что известный инклинометр, включающий свободно вращаю20 щуюся на вертикальной оси рамку с эксцентрично расположенным грузом и контактными кольцами, укрепленные в рамке буссоль и отвес, снабженные электрическими датчиками — реохордами, выводы которых соедиИзобретение относится к горному. делу, а именно к устройствам для измерения искривления скважин. Оно может быть применено в организациях, ведущих разведку и добычу полезных ископаемых.

Известен инклинометр, состоящий из рамки с эксцентричным грузом и установленных в рамке буссоли и отвеса. Их недостатком является снижение точности измерения азимута при малых зенитных углах в связи с застоем рамки. Ошибки измерения азимута при зенитных углах 2 — -5 составляют +-20, а при углах I — 2 — +-40 . Известен способ уточнения отсчета при малых зенитных углах с помощью шарика, катающеге}ся на вогнутой сферической поверхности 11), Известен инклинометр, включающий свободно вращающуюся на вертикальной оси рамку с эксцентрично расположенным грузом и контактными кольцами и укрепленные в рамке буссоль и отвес, снабженные электрическими датчиками — реохордами, выводы которых соединены с контактными кольцами рамки (2).

Недостатком инклинометра является то, что прн малых зенитных углах происходит

«застой» рамки в связи с тем, что умень-- В м1 - Й. Ф ь. с — Мзда :-МВЪ 1

746095 иены с контактными кольцами, снабжен дополнительным реохордом, установленным перпендикулярно оси рамки, и желобом, жестко закрепленным на рамке параллель но реохорду, причем дополнительный реохорд установлен с возможностью осевого перемещения вдоль оси рамки и контактирования с помещенным в желоб шариком.

Для автоматического уточнения показаний прибора дополнительный реохорд и желоб включены в электрическую цепь измерения азимута, причем начало азимуталько; го реохорда присоединено к началу дополнительного реохорда, а желоб -- к контактному кольцу.

Уточнение показаний прибора возможно в связи с тем, что шарик, свободно катающийся на полированной поверхности желоба, обладает большой способностью занимать поло>кение в наиболее низко расположенной части желоба„т.е. в вертикальной плоскости, проходящей через ось прибора, чем рамка занимать положение перпенди- го кулярное этой плоскости.

На фиг. 1 изображен кнклинометр; на фиг. 2 — разрез А-А фиг. 1; ка фиг. 3 — разрез Ь-Б фиг. 1.

Инклинометр устроен следующим обра °

26 зом.

В рамке l, снабженной эксцентричным грузом 2 и свободно вращающейся на оси 3, расположена буссоль 4 с реохордом 5 и конт;этной магнитной стрелкой 6 и отвес 7 с реохордом 8 и контактной стрелкой 9. Над зв буссолью перпендикулярно оси рамки расположен дополнительный реохорд 10 в диэлектрической колодке 11, которая подвешена на штырях 12 на нажимком кольце 13. Штыри 12 закреплены в колодке ll и свободно размещены в отверстиях нажимного кольца

13. Между нажимным кольцом 13 и колодкой 11 дополнительного реохорда 10 размещены пружины 14. Под реохордом 10 жестко закреплен в рамке I .ïàðàëëåëüíî реохорду диэлектрический корпус 15 с полирован- 4в кым металлическим желобом 16, в котором находится токопроводящий шарик 17. (Все элементы инкликометра выполняются из немагнитных материалов). Желоб 16 занимает в корпусе 15 сектор около 240 . Со стороны, противоположной грузу 2, на кор- 4s пусе 15 имеется выступ 18, расположенный на одном уровне с шариком 17. Инклинометр имеет толкатель 19, взаимодействующий с нажимным кольцом 13. На верхней оси рамки 1 расположены контактные кольца 20, которые служат для снятия показаний инклинометра. С контактными кольца" ми прй измерении связан наземный пульт управления (на схемах не показан). Со средним контактным кольцом гоеди нено проводником 21 начало реохордя 8 зенитного ss угла, с верхним кольцом с помощью проводника 22 связаны конец реохорда 8 зек)4тного угла, контактная игла 9 и конец азимутального реохорда 5. Начало азимутального реохорда 5 соединено проводкиком 23 с началом дополнительного реохорда !О. Желоб 16 соединен проводником 24 с нижним контактным кольцом.

Дополнительный реохорд 10 по размерам и материалу проволоки анлогичен реохорду 5, но занимает часть круга, ограниченную сектором 240 . При этом угол P =

= 20 заведомо больше возможных погрешностей измерения азимута, связанных с застоем рамки.

Электрическая цепь измерения азимута начинается на нижнем контактном кольце

20 и включает последовательно соединенные проводник 24, желоб Iб, шарик 17, контактирующий с желобом 16, часть реохорда 10 от точки контакта его с шариком 17 до конца, соединенного проводником 23 с началом азимутального реохорда 5; далее в цепь входит участок реохорда 5 от его начала до северного конца коктяктной магнитной стрелки 6, стрелка 6, кольцевой контакт буссоли 4, соединенный через проводник 22 с верхним контактным кольцом 20.

Очевидно, что такая измерительная цепь может быть замкнута только тогда, когда реохорд 10 прижат к расположенному под ним шарику !7, а контактная магнитная стрелка — к реохорду 5 и контактному кольцу буссоли 4.

Для прижатия к реохордам 5 и 8 соответственно стрелок 6 и 9 инклинометр, аналогично известным серийно выпускаемым инклинометрам, снабжен рычажной системой, соединенной в плоскости рамки 1 с нажимным кольцом 13. Эта система на схеме не показана.

Икклинометр работает следующим образом.

В скважине с большим зенитным углом центр тяжести груза 2 находится строго в апсидальной плоскости скважины. Плоскость рамки перпендикулярна апсидальной плоскости. Начало отсчета азимута (разрыв реохорда 5) строго совпадает с проекцией оси скважины на горизонтальную плоскость. В расположенном над буссолью желобе 16 шарик 17 тоже находится в апсидальной плоскости, строго по оси симметрии реохорда IО.

При нажатии толкателя 19 «а на>кимное кольцо 13 (на фиг. 1 направление перемещения показано стрелкой) происходит с помощью рычажной системы прижатие контактной стрелки б к реохорду 5 и перемещение вниз колодки 11 до прижатия с одной ее стороны реохордя 10 к шарику 17, а с другой — плоскости колодки к выступу 18 корпуса 15. Усилие прижятия реохорда 10 к шарику 17 определяется силой сжатия ITðóжин !4, так как после касания реохорда !О и шарика 17 кольцо 13 продолжаеT перемещаться вниз относительно итырей 2, сжи746095 мая пружины 14. Такая конструкция предохраняет систему от поломок. Колодка I I реохорда 10 одним краем упирается через реохорд 10 в шарик IT, а другим в выступ

18, который служит для устранения перекоса колодки 11 и реохорда 10. Замыкается начинающаяся на контактных кольцах 20 электрическая цепь измерения азимута, в которую входят проводник 24, желоб 16, укрепленный в корпусе 15 на рамке 1, шарик 17, часть дополнительного реохорда 10, проводник 23, часть азимутального реохорда 5, 46 контактная магнитйая стрелка 6, контактное кольцо, проводник 22.

В цепь включена часть реохорда 5, соответствующая азимутальному углу а и половина дополнительного реохорда 0 — угол

Р, т.е. общая длина реохорда соответствует

13 сумме углов e + P.

В измерительный мост наземного пульта управления инклинометром должно быть включено постоянное сопротивление, компенсирующее включенную в цепь половину в дополнительного реохорда. Тогда инклинометр будет фиксировать азимут скважины а.

Система измерения зенитного угла, включающая реохорд 8, отвес 7 и стрелку 9 и проводник 21 работает независимо от измерения азимута так же, как и в известном инклинометре.

При малых зенитных углах в связи с застоем рамки I, связанным с трением в опо-, рах 3, центр тяжести груза 2 не совмегца- 1 ется с апсидальной плоскостью, отходя от нее на некоторый угол, являющийся ошибкой измерения. При расположении груза с левой стороны от направления скважины

АВ ошибка прибавляется к азимуту,„а с правой — вычитается из него. На соответствующий .угол повернуты вместе с рамкой желоб 16 и дополнительный реохорд 10. Шарик 17, обладаюгций большей чувствительностью, чем рамка I, скатывается по желобу

16 в положение более близкое к апсидальной плоскости или находящееся точно в ней.

46

При прижатии дополнительного реохорда !О к шарику 17 при измерении в цепь включается соответственно меньший или больший участок дополнительного реохорда.

Но в обоих случаях сумма длин рсохордов соответствует случак>, когда Инил и нометр показывает точное значение азимута

Следовательно, предлагаемая конструкцияя поэйоЛяет а втом а тически уст ра нять или уменьшать (при некотором несовпадении шарика с апсидальной плоскостьк.) погрешность измерения азимутального угла скважины при малых зенитных углах.

Изобретение может быть реализовано в существующих серийных приборах без принципиальных изменений конструкции. Наличие предлагаемой системы, как было показано, не мешает проведению измерений при любых больших зенитных углах скважины.

Ожидается, что данное устройство позволит уменьшить ошибки измерения азимута при малых зенитных углах не менее, чем в 2 раза.

Формула изобретения

Инклинометр, включающий свободно вращающуюся на вертикальной оси рамку с эксцентрично расположенным грузом и контактными кольцами, укрепленные в рамке буссоль и отвес, снабженные электрическими датчиками-реохордами, выводы которых соединены с контактными коЛьцами, отличаюи!ийся тем, что, с целью повышения точности измерения азимута при малых зенитных углах, он снабжен дополнительным реохордом, установленным перпендикулярно осй рамки, и желобом с шариком, причем желоб жестко закреплен на рамке параллельно до полнительному реохорду, который установлен с возможностью осевого перемещения вдоль оси рамки, при этом дополнительный реохорд и желоб включены в электрическую цель измерения азимута.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Вельцман П. Л. Приборы для определения искривления скважин. М., Гостоптехиздат, 1957.

2. Юшков А. С. и Серик Е. Л. Бурение геологоразведочных скважин. М., «Недра>, 1976, с. 225 — 228 (прототип).

746095

Составитель И. Карбачинская

Техред К. Шуфрнч Корректор R. Сннинкяя

Редактор С. Титова

Тираж 626 Подписное

Заказ 3913/23 ком итета СССЕ

ЦНИИ11И Государственного комитета и и отк ытий

1131!35, Москва, Ж--35, Раушск шская наб., д.

1 илнал П11Г! «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4