Датчик зенитного угла Советский патент 1983 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для контроля параметров направления бурения. Известен датчик зенитного угла, содержащий включенные в измерительную цепь электроды, расположенные внутри тороидальной полости, заполненной двумя несмешиаакнцимися жидкостями С ЗДанное устройство просто по конструкции и в нем устранена воз южность возникновения разрывов жидкостного тела, однако в условиях вибрации лег ко нарушается четкость границы разде ла двух несмешивакицихся жидкостей и изменяется расстояние между электродами емкостного датчика. Кроме того, такая конструкция подвержена температурным изменениям. Известен датчик зенитного угла содержащий корпус,заполненный вязкой жидкостью, внутри которого размещены рамка с эксцентричным грузом, чувствительный элемент, выполненный в виде тороидальной полости, заполненной жидкостью, электрический преобразова тель С21.. Недостатками известного устройств являются громоздкость конструкции и невозможность прии нения :в условиях вибрации. . . Цель изобретения - повышение виброустойчивости. Указанная цель достигается тем, что датчик зенитного угла, содержащий корпус, заполненный вязкой жидкостью, внутри которого размещены рамка с эксцентричным грузом, чувствительный элемент, вьтолненный в виде тороидальной полости, заполненной жидкостью, электрический преобразова тель, чувствительный элемент тороидальной полости жестко закреплен в рамке с эксцентричным грузом и снабжен шариками с удельным весом,меньшим удельного веса жидкости, два из которых расположены диаметрально про тивоположно и выполнены из ферромагнитного материала, а диаметр шариков равен внутреннему диаметру тороидаль ной полости, причем последняя имеет магнитную муфту, закрепленную на оси ротора электрического преобразователя, а ферромагнитные шарики размещены соосно с магнитной муфтой. На фиг.1 представлен предлагае1«ай датчик, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.. Датчик зенитного угла состоит из : корпуса 1, заполненного вязкой, например, крёмнийорганической жидкость 2, в котором размещена Тороидальная полость 3, жестко закрепленная в рам ке 4 с эксцентричным грузом 5/ уравновешенной по пларучести и дифференту. Тороидальная полость 3 изготовлена из немагнитного материала и заполнена жидкостью б и шариками, изготовленными из немагнитного материала 7 и ферромагнитногхэ материала 8. Диаметр шариков 7 и 8 равен внутреннему диаметру тороидальной полости 3. Внутри тороидальной полости расположена магнитная муфта 9, закрепленная на оси ротора электрического преобразователя 10. Съем сигнала и питание датчика осуществляется через герметичный штепсельный разъем 11, закрепленный в крышке 12. Датчик работает следующим образом. В исходном положении, когда зенитный угол равен нулю, шарики под действием архимедовой силы занимают верхнюю 0,5 часть тороидальной полости 3. Шарики 8 и магнитная муфта 9 установятся по линии горизонта. С электрического преобразователя 10 снимается нулевой сигнгш. При изменении зенитного угла рамка 4 под действием эксцентричного груза 5 устанавливается в плоскость наклона. Тороидальная полость 3 изменит свое положение. Шарики 7 и 8 под действием архимедовой силы перемещаются по тороидальной полости 3, занимая ее верхнюю 0,5 часть. Магнитная муфта 9, взаимодействуя с намагниченными шариками 8, поворачивается на угол, пропорциональный зенитному углу. Вместе с муфтой 9 поворачивается ротор электрического преобразователя 10. При этом с электрического преобразователя 10 снимается сигнал, функционально связанный с зенитным углом. Предлагаегжгй датчик зенитного угла может использоваться для измерения зенитного угла непосредственно в процессе бурения скважины. Введение шариков из твердого материала позволяет обеспечить фиксированное положение ферромагнитных шариков, перемещение которых по оси тороидальной полости ограничено с одной стороны выталкивающей силой жидкости, являющейся демпфером по отношению к шарикам, с другой стороны шариками 7, занимающими верхнюю часть тороидальной полости. Равенство диаметров- -шариков и внутреннего диаметра тороидальной полости исключает возмой ность переметения шариков при вибрации в плоскости диаметрального сечения тороидальной полости. Все изложенное повышает виброустойчивость датчика в целом и позволяет проводить измерения в процессе бурения.Известные и применяемые преобразователи позволяют измерять зенитный угол только при осгтановке процесса бурения. При этом между точками измерения траектория скважины может значительно отклонится от заданного направления, что ведет к дополнительным материальным затратам и снижает производительность труда. При дискретном измерении требуются дополнительные спусконаладочные операции для проведения метрологических работ. Непрерывный замер геометрических пар аметров траектории ствола скважиныуве- личивает производительность труда, снижает дополнительные материальные затраты и дает болыиой экономический. .эффект.. Предлагаемое устройство применяется для метрологии ствола скважины без остановки процесса бурения и позволяет измерять зенитный угол только при остановке процесса бурения. При этом между точками измерения TpeteKToрия скважины может значительно от- клониться от заданного, направления, что ведет к дополнительным затратам и снижает производительность труда. При дискретном измерении требуются дополнительные спусконаладочные операции для проведения метрологических работ. Непрерывный замер геометричёских параметров траектории с твола скважины увеличивает производительность труда, снижает дополнительные материальные затраты и дает болььюй экономический эффект.

ДАТЧИК ЗЕНИТНОГО УГЛА, содержаний ксфпус, заполненный вязкой жидкостью, внутри которого размерен рамка с эксцентричным грузом, чувст вительный , выполненный в виде тороидальной полости, заполненной жидкостью, электрический преобразователь, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повисюния виброустрйчивости, чувствительна элемент с торог идальной полостью жестко закреплен в рамке с эксцентричнЕ грузом и снабжен шарикги«4 с удельным весом, меньшим удельного веса жидкости, два из которых расположены ,ш1аметрально противоположно и выполнены из ферромагнитного материала, а диаметр шариков равен внутреннему диаметру тороидальной полости, причем.последняя имеет магнитную «уфту, закреплеин) на оси ротора электрического; преобразователя, а ферромагнитные шарики размеияены соосно с магнитной муфтой.