Инклинометр Советский патент 1989 года по МПК E21B47/02 

. Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для измерения параметров искривления сверхглубоких нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - рас;ширение диапазона измерения зенитного угла и уменьшение поперечного габарита устройства.

На чертеже представлена кинемати-- ческая схема измерительной части инклинометра (скважинного прибора).

Инклинометр имеет измерительную часть, содержащую рамку-маятник, саМОориентирующуюся при зенитных.углах более 4-5 в плоскости искривления скважины, датчик азимута и фиксирующий механизм последнего.

Самоориентирующаяся рамка-маятник состоит из полого цилиндрического корпуса 1, установленного с помощью двух полуосей 2 и 3 в опорах скважинного прибора с возможностью свободного вращения, и жестко связанного с корпусом 1 дебаланса 4.

Датчик азимута с помощью кольца 5 карданного подвеса размещен внутри

00

3 146

корпуса 1 и включает следующие основные элементы: корпус 6, реохорд 7, контактное кольцо 8, маятниковый груз 9, подпружиненньга сердечник 10 с гайкой 11, магнитную стрелку 12 с камни- евой опорой 13 и контактную пластину 14. При этом магнитная стрелка 12 с помощью камниевой опоры 13 установлена на острие сердечника 10 и жестко связана с контактной пластиной 14, которая совместно с реохордом 7 и контактным кольцом 8 образуют реостатный преобразователь. Причем, для уменьшения поперечного габарита кор- пуса 1, а следовательно, и скважин- ного прибора в целом, указанный преобразователь имеет наружный диаметр (по реохорду 7), превышаювдй внутренний диаметр кольца 5, и расположен над ним. Для обеспечения горизонтиро- вания датчика путем сохранения местоположения его центра тяжести под плоскостью размещения внутренних 15 и 16 и внешних 17 и 18 полуосей коль- ца 5, на гайке 11 сердечника 10 смонтирован дополнительный маятниковый .груз 19. Причем кольцо 5 с помощью полуосей 17 и 18 подвешено к корпусу 1 таким образом, что полуоси 15 и 16 всегда лежат в плоскости ориентащи рамки-маятника, т.е. в плоскости, проведенной через центр тяжести де- баланса 4 и полуосей 2 и 3.

Фиксирующий механизм датчика ази- мута представляет собой коромысло, выполненное в виде рычага 20, поворотно смонтированного на кольце 5 с возможностью -взаимодействия с дугой 21. Причем рычаг 20 лежит в одно плоскости с дугой 21, совмещенной с плоскостью ориентации рамки-маятника При этом рычаг 20 имеет поперечную прорезь 22 и введен в замыкание с кольцом 5 при помощи пружины 23. В прорези 22 размещен cepдeчниk 10 таким образом, что рычаг 20 расположен между корпусом 6 датчика азимута и гайкой 11. Свободный (подпружиненньй конец рычага 20 жестко соединен с хвостовиком 24, имеющим отверстие для подвижного соединения с дугой 21 Последняя составляет единое целое с подпружиненной при помощи пружины 25 лерекладиной 26, центр которой жестк соединен с тягой 27, образующей с по мощью охватывающей перекладину 26 U- образной вилки 28 одноподвижную поступательную кинематическую пару с

8 -

корпусом 1 рамки-маятпика, Для осуществления поступательного движения дуги 21 под действием штока 29 арре- тирующего узла (не показан) тяга 27 посредством рычага 30 кинематически связана с указанным штоком.

Инклинометр работает следуюидим образом.

В разарретированном состоянии (см. чертеж) происходит успокоение рамки- маятника и магнитной стрелки 22, При

5

этом, в случае отклонения скважинного прибора на малый зенитньш угол (до 5.) плоскость ориентации рамки-маятника вследствие малости момента вращения последней не совпадает с плоскостью искривления скважины. Это приводит к тому, что датчик азимута горизонти- руется под действием маятниковых грузов 9 и 19 путем поворота относительно полуосей 15-18 кольца 5. Благодаря этому ось вращения магнитной стрелки 12 совпадает с осью сердечника 10. Причем, в зависимости от величины угла застоя рамки-маятника датчик азимута, а следовательно, и такие элементы, как сердечник 10 и хвостовик 24 могут совершать до своего успокоения качательные движения в одной из взаимно перпендикулярных плоскостей на угол отклонения от исходного состояния, не превышающий 5 . При отклонении скважинного прибора на большой зенитный угол (свыше 5 ), когда момент вращения рамки-маятника становится достаточным для совмещения плоскости ее ориентации с плоскостью искривления скважины, сердечник 10 . датчика азимута при успокоении последнего занимает среднее положение в прорези 22 рычага 20, совпадающее с указаннь от плоскостями, а хвостовик 24 приобретает возможность перемещения вдоль дуги 21 -в сторону дальнего ее конца (в сторону действия дебаланса 4) на угол 45-50.

После успокоения элементов измерительной части инклинометра происходит срабатьшание арретирующего узла, под действием которого шток 29 перемещается по направлению, указанному на чертеже стрелкой. При этом дуга 21 перемещается вниз, сжимая пружину 25. Хвостовик 24 фиксируется на участке дуги 21, отжимая рычаг 20 от кольца 5 и растягивая пружину 23. Средняя часть рычага 20 на одном из участков своей прорези 22 фиксирует гайку 11

51469

и пер.емещает вго1з с ее помощью сердечник 10 при одновременном сжатии его собственной пружины. При этом контактная пластина 14 магнитной стрелки 12 фиксируется на контактном кольце 8 и участке реохорда 7,сопротивление которого является эквивален- .том измеряемого азимута.

При разарретировании измерительной д части инклинометра ее элементы занимают новое исходное положение, опре086

деляемое зею1тным углом ствола скплжи ны.

I

Использование предлагаемого устройства позволяет при сохранении достигнутой повышенной точности измерения азимута увеличить диапазон измерения по зенитному углу и одновременно уменьшить поперечный габарит скважинного прибора по сравнению с прототипом.

2 .