Инклинометр Советский патент 1984 года по МПК E21B47/22 

оо со to 4; | i1 Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для измерения углов и азимутов искривления скважин. Известен инклинометр, предназначенный для работы в условиях высоких температур и давлений С13Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является инклинометр, содержащий корпус с измерительным блоком, кинематически связанным через арретирующий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитом, обмотка которого последовательно соединена с элементом реле ного действия. Потенциально высокая термостойкость этого инклинометра (до ЗОсЯс) в значительной мере определялась до тигнутой термостойкостью элемента релейного действия, в качестве кото 1ЮГО предполагалось использовать искровой газовый разрядник типа P-2 ныне с производства. Наиболе пригодным для применения в инклинометре по на:пряжению пробоя и габари ным размерам является разрядник типа РБ-90, максимальная рабочая темп ратура которого составляет , а гарантированная долговечность 5 пробоев С 2 3. Естественно, что использование такого разрядника в скважинном приб ре, рассчитанном на эксплуатацию пр повьтенных температурах, не может обеспечить требуемой надежности инклинометра. Кроме того, следует име в виду, что существующие разрядники непригодны для работы и при повьпиен ном давлении окружающей среды, что не позволяет размещать их в компенсированном охранном кожухе. Эти недостатки препятствуют созданию мало габаритного инклинометра для исследо ваиия сверхглубоких скважин с температурой на забое 250-300с и давлени ем до 150-170 МПа. Цель изобретения - обеспечение возможности измерений в сверхглубоких скважинах за счет повышения термобаростойкости. Поставленная цель достигается тем, что инклинометр, содержащий корпус с измерительным блоком, кинематически связанным через арретирующий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитом, обмотка которого последовательно соединена с элементо релейного действия,он снабжен меха7низмом временного обратного действия, состоящим из кинематически связанных между собой баланса, возвратного анкерного хода, мультипликатора обгонной муфты, пружины, двигателя и зубчатой пары, несущей на одной из своих осей исполнительное звено и заводной рычаг, а элемент релейного действия выполнен в виде спускового электрического выключателя, причем заводной рычаг кинематически связан с толкателем, а исполнительное звено установлено с возможностью взаимодействия с выключателем. На фиг. 1 представлена электрокинематическая схема предлагаемого инклинометра; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг.1. Инклинометр содержит корпус 1, в котором размещена измерительная система 2 с датчиками угла и азимута (не показаны), электрически соединенными с коммутатором 3, имеющим возможность размыкания контактов в момент переключения. Для осуществления процессов коммутации и измерения коммутатор 3 и измерительная система 2 кинематически связаны посредством арретирующегр устройства (не показано) с подпружиненным якорем электромагнита 4, обмотка которого через нормально замкнутые контакты 5 и 6 спускового электрического выключателя 7 соединена с центральной жилой (ЦЖК) и оплеткой .(ОК) геофизического кабеля. В свою очередь параллельно с обмоткой электромагнита 4 к ЦЖК и ОК присоединены коммутатор 3 и измерительная система 2 через ограничительный резистор 8 Для обеспечения возможности взаимодействия со спусковым электрическим выключателем 7 якорь электромагнита 4 через толкатель 9 кинематически связан с механизмом временного реле обратного действия. Этот механизм размещен между скрепленными посредством стоек 10 двумя параллельными стенками корпуса 1 и включает в себя баланс 11 без волоска, сопряженный с возвратным акнерным ходом, состоящим из якоря (анкера) 12 и ходового колеса 13, мультипликатор, состоящий из системы зубчатых колес t4, 15 и трибов 16 и 17, обгонную муфту, например с шариками 18, расположенными между ведущей 19 и ведомой 20 полумуфтаи, пружин-двигатель 21 и зубчатую ару, состоящую из колеса 22 и сек310тора 23, на оси которого размещены исполнительное звено 24 и заводной рычаг 25. При этом баланс 11, представляющий собой инерционный груз, и ;якорь 12 закреплены на общей оси с возможностью со: ршения совместного колебательного движения, для чего входная палета якоря 12 очерчена по дуге окружности с центром, не лежащим на оси качения последнего, а выходная палета выполнена плоской. Ходовое колесо 13 запресовано на ось, изготов ленную за одно целое с трибом 17 и имеет форму зубьев, обеспечивающую возможность взаимодействия последних своими острыми концами с палетами якоря 12. Выходное зубчатое колесо 15 мультипликатора запресовано на ось, выполненную за одно целое с трибом 16 и находится в зацеплении с выходным трибом 17. Выходное зубчатое колесо 1 мультипликатора находится в зацеплении с трибом 16 и установлено с возможносты§ вращения на оси 26 зубчатого колеса 22, которое жестко связа но с последней и состыковано с ведущей полумуфтой 19. При этом, ведомая полумуфта 20 закреплейа на зубчатом колесе 14. Причем, клиновые пространства с шариками 18 выполнены таКИМ образом, что обеспечивают свободное вращение зубчатого колеса 22 .(против часовой стрелки) при заводе пружины-двигателя 21 и вращения за одно целое с зубчатым колесом 14 в обратном направлении. Для завода пру жины-двигателя 21 служит находящийся в зацеплении с зубчатым колесом 22 зубчатый сектор 23, жестко закреплен ный на оси 27 совместно с заводным рычагом 25. При этом, пружина-двигатель 21 с помощью двух пальцев 28 и 29 закреплена соответственно на зу чатом секторе 23 и стенке корпуса t, Для создания требуемого предваритель ного растяжения пружины-двигателя 21 палец 29 имеет возможность перемещения и фиксации в прорези 30, предусмотренной в упомянутой стенке корпуса 1. Для взаимодействия со спусковым электрическим выключателем 7с возможностью воздействия через толка тель 32, выполненньй из электроизоляционного материала, на жесткий пружинный рычаг 33, кинематически связанный посредством Г -образной перебрасывающей рессоры 34 с плоской контактной пружиной 35, несущей сфе7рический контакт 5, находящийся в исходной позиции в соприкосновении с плоским контактом 6 контактодержателя 36 служит рычаг 31. Для ограничения перемещения контактной пружины 35 при размыкании контактов выключателя 7 служит упор 37. Для обес- печения возможности уменьшения поперечного габарита корпуса 1 путем размещения на его продольной оси 27 симметрии зубчатого сектора 23 и за- . водного рычага 25, последний совместно с тягой 38, коромыслом 39 и корпусом 1 образует шарнирный.параллелограммньй транслятор, который для обеспечения более вьюокой плотности компановки выполнен охватывающим выключатель 7. При этом толкатель 9 установлен с возможностью взаимодействия с коромыслом 39. Для обеспечения возможности регулирования временного интервала между циклами (включение-выключени е) работы электромагнита 4 исполнительное звено 24 (кулачок) выполнено с возможностью поворота на оси 27 и фиксации на ней с помощью установочного винта 40, SL ось 41 параллелограммного транслятора выполнена с возможностью перемещения и фиксации в прорезях 42, предусмотренных в стенках корпуса 1. Прорези 42 выполнены по дуге окружности, центр которой совпадает с центром вращения заводного рычага 25. Для расширения диапазона регулирования коромысло 39 снабжено хвостовиком 43 и имеет окно 44 для размещения в нем конца тяги 38. Раб.очая часть толкателя 9 выполнена в виде П-образной вилки 45 (фиг. 2), охватывающей коромысло 39 и несущей для взаимодействия с последним два встречно смонтированных пальца 46 и 47. Верхняя часть вилки 45 для придания ей требуемой жесткости при осевом перемещении снабжено жестко закрепленными на стенках корпуса 1 направляющими 48. Инклинометр работает следующим образом. . Исходное положение звеньев инклинометра такое, как изображено на фиг. 1.. В этом случае при подаче импульса напряжения на ЦЖК и ОК, а следовательно и обмотку электромагнита 4, якорь последнего совместно с толкателем 9, несущим вилку 45, перемещается вниз. S10 Вилка 45, скользя JB направляющих 48 входит в соприкосновение с коромыслом 39 посредством пальцев 46 и 47, которые начинают поворачивать последнее вокруг оси 41. Угловое перемещение коромысла 3 с помощью тя;ги 38 передается заводному рычагу 25, кот.орьй, благодаря расцеплению ведущей и ведомой полумуфт 19 и 20, и свободному вращению зубчатого колеса 22, начинает осуществлять пово рот исполнительного звена 24 и зубчатого сектора 2. Происходит завод (растяжение) пружины-двигателя 21, поворот рычага 31 и перемещение под его действием толкателя 32 и конца пружинного рычага 33 выключателя 7. В течение этого процесса ведомая полумуфта 20, а акже зубчатые колеса 14, 15 и трибы 16, 17 мультипликатора находятся в неподвижном состоянии, что обеспечивается замыканием ходового колеса 13 с выходной .палетой якоря 12 баланса 11. В момент достижения якорем электромагнита 4 своего стопа, завод пружины-двигателя 21 завершается, а контактная пружина 35, пройдя состояние неустойчивого равновесия, под действием рессоры 34 скачком переходит до упора 47. При этом, контакты 5 и 6 выйдут из совместного соприкосновения, в результате чего, обмотка электромагнита 4 обесточится, а якорь последнего под действием возвратной пруИ31НЫ мгновенно переместит в исходное положение толкатель 9 с вилкой 45. На этом цикл работы электромагнита, связанный с арретированием (либо с разарретированием) измерительной системы 2 и переключением контактов коммутатора 3, завершается Выйдя из соприкосновения с пальцами 46 и 47 коромысло 39 освобождает пружину-двигатель 21. При этом, зубчатый сектор 23, воздействуя на зубчатое колесо 22, обеспечивает рас клинивание шариков 18 обгонной муфты в отведенных для них пространствах, в результате чего ведущая полумуфта 19 захватьгаает ведомую полумуфту 20 и вращает зубчатое колесо 14 как од но целое с зубчатым колесом 22. Вра щение зубчатого колеса 14 через триб 16, зубчатое колесо 15 и триб 1 передается ходовому колесу 13, имеющему вследствие большей скорости, по сравнению с зубчатым колесом 14, 7 значительно меньший момент-вращения. Это создает благоприятные условия для механического взаимодействия ходового колеса 13 с якорем 12. В ркзультате такого взаимодействия происходит соударение вершин зубьев ходового колеса с палетами якоря 12. При этом, баланс 11 совершает колебательное движение на своей оси, а ходовое колесо 13 тормозит его движение. В результате этого происходит потеря части энергии, запасенной пружиной-двигателем 21, что обеспечивает замедленное угловое перемещение зубчатого сектора 23 и кинематически связанных с ним звеньев. Через некоторое время, необходимое для осуществления процесса измерения одного из угловых параметров, зафиксированных измерительной системой 2, зубчатый сектор 23 входит в зонусоприкосновения с соответствующей стойкой 10, а исполнительное звено 24 при помощи поворотного рычага 31, толкателя 32, пружинного рычага .33 и рессоры 34 переводит скачком контактную пружину 35 в исходную позицию, обеспечивая замыкание контактов 5 и 6 выключателя 7, а следова тельно, и готовность электромагнита 4 к новому циклу работы. Баланс 11 приходит в состояние покоя, а все остальные звенья механизма занимают исходное положение. Временной интервал между циклами работы электромагнита 4, задаваемый мехатизмом, определяется .в основном передаточным отношением его зубчатой системы жесткостью пружины-двигателя 21 и массой баланса 11 и может лежать в пределах от 0,5 до 60 с, что вполне достаточно как для автоматической регистрации, так и для ви- зуального наблюдения результатов измерэний. Регулировка временного интервала между циклами работы электромагнита 4 не сложна и не требует подробных разъяснений. Очевидно, что манипулируя перемещением и последующей фиксацией оси 41, а затем приводя в соответствие с новым положением коромысла 39 положение исполнительного звена 24 с помощью винта 40, можно установить требуемый временной интервал. Верхнее положение оси в прорези 42 будет соответствовать минимальной выдержки времени, а нижнее - максимальной.

ИНКЛИНОМЕТР, содержащий корпус с измерительным блоком, кинематически связанньм через арретирующий узел с коммутатором, толкатель с электромагнитом, обмотка которого последовательно соединена с элементом релейного действия, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерений в сверхглубоких скважинах за счет повышения термобаростойкости, он снабжен механизмом временного реле обратного действия, состоящим из кинематически связанных Между собой баланса, возвратного анкерного хода, мультипликатора, обгонной муфты, пружины-двигателя и зубчатой пары, несущей на одной из своих осей исполнительное звено-и заводной рычаг, а элемент релейного действия выполнен в виде спускового электрическош го выключателя, причем заводной рычаг кинематически связан с толкателем, а исполнительное звеНо установлено с возможностью взаимодействия с выключателем.