Устройство для измерения кривизны скважин большого диаметра Советский патент 1992 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к горной промышленности, а более конкретно к устройствам для измерения кривизны скважин большого диаметра.

Известно устройство для измерения 5 кривизны скважин большого диаметра, содержащее корпус, гибкую связь, маятник с установленными в нем уровнями И измерительный блок, выполненный в виде каретки с двумя взаимно перпендикулярными 10 шкальными линейками, одна из которых имеет подвижный и неподвижный относительно нее нониусы и установлена с возможностью перемещения относительно другой линейки, при этом каретка размеще- 15 на в корпусе с возможностью иеремещения в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а маятник с уровнями через гибкую связь связан с подвижным нониусом и имеет струну отве- 20 са, верхний конец которой связан с нижней частью маятника, а нижний конец ее свободный.

Недостатком устройства является невысокая точность измерений кривизны сказ- 25 жины, обусловленная визуальной оценкой положения воздушных пузырьков в уровнях. .

Известно устройство для измерения кривизнь скважин большого диаметра и 30 шахтных стволов, основанное на принципе обратного отвеса и включающее корпус с посадочными конусами, установленную в верхней части корпуса катушку с имеющей мерные метки струной, конец которой за- 35 креплен на оси скважинного центратора, установленную под катушкой ванну кольцевой формы с жидкостью, в которой размещен поплавок с зажимом для струны, и измерительный блок в виде расположенной 40 на корпусе рамы с взаимно перпендикулярными сторонами и с установленными на ней с возможностью продольного перемещения визирными трубами и измерителя смещения струны отвеса.45

Недостатком устройства являются большой вес, габариты и металлоемкость измерительного блока, исключающие возможность его монтажа, демонтажа и переноску оператором вручную при 50 обслуживании нескольких устройств для измерения кривизны скважин.

Целью изобретения является снижение веса, габаритов и металлоемкости измерительного блока устройства. . 55

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения кривизны скважин большого диаметра, включающее корпус с посадочными конусами, установленную в верхней части корпуса катушку с имеющей

мерные метки струной, конец которой закреплен на оси скважинного центратора, установленную под катушкой ванну кольцевой формы с жидкостью, в которой размещен поплавок с зажимом для струны и измерительный блок в виде расположенной на корпусе рамы с взаимно перпендикулярными сторонами, установленной на ней с возможностью продольного перемещ ения визирной трубой и измерителя смещения струны отвеса, снабжено жестко укрепленными на визирной трубе призмой и стойкой, размещенным на пересечении сторон рамы дополнительным посадочным конусом, установленным на нем поворотным кронштейном с ответным пазом для призмы, при зтом визирная труба установлена с возможностью фиксированного поворота на 180 ось ее вращения совпадает с осью симметрии стойки, а измеритель смещения струны отвеса выполнен в виде индикатора часового типа, чувствительный злемент которого установлен с возможностью постоянного контакта со стойкой визирной трубы.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения кривизны скважины, общий вид: на фиг.2- измерительныйблок; нафиг.З-разр€ 3 А-А на фиг.2; на фиг.4 - измерительный блок после поворота его кронштейна на угол, равный 90°, и поворота визирной трубы на угол, равный 180°, вид сверху; на фиг.5 - узел фиксации кронштейна на раме; на фиг.6 - измерительный блок в транспортном положении.

Устройство для измерения кривизны скважин большого диаметра включает корпус 1 каркасного типа (фиг.1), установленный на посадочных конусах 2, жестко закрепленных на фланце кондуктора 3 скважины. В верхней части корпуса 1 имеется катушка 4 струны 5 отвеса (инварной проволоки, имеющей по длине мерные метки), к нижнему концу которой подсоединен скважинный центратор 6, диаметр которого автоматически изменяется с изменением диаметра скважины. Под катушкой 4 размещена заполненная жидкостью ванна 7 с поплавком 8, выполненные кольцевой формы. На поплавке 8 имеется зажим 9 для струны 5 отвеса.

Ниже ванны 7 размещён измерительный блок 10 (фиг.2), содержащий раму 11, установленную имеющимися на ней отверстиями на посадочные конусы 12, жестко закрепленные на корпусе 1. В раме 11 имеется дополнительный посадочный конус 13, на котором с возможностью поворота на угол, равный 90°, установлен съемный кронштейн 14 с выполненным в нем сквозным пазом 15 и болтом 16 клеммного соединеНИЛ j в котором закреплены индикатор 17 часового типа с датчиком 18.

В кронштейне 14 имеется полость, внутри которой размещен на штурвале 19 винт 20 с наружной и внутренней резьбой. Винт 20 взаимодействует наружной резьбой с кронштейном 14, а внутренней -с поводком

21,причем направление наружной и внутренней резьб винта 20 одинаковое, а шаг этих резьб отличается по величине друг от друга незначительно, т.е. резьбы кронштейна 14, винта 20 и поводка 21 образуют дифференциальное резьбовое соединение механизма малых перемещений,

В нижней части кронштейна 14 имеется бобышка 22. а в раме 11 установлен подпружиненный фиксатор 23, имеющий резьбовой стержень 24 (фиг.5), взаимодействующий с одним из резьбовых отверстий 25, выполненных с двух сторон на бобышке

22.Фиксатор 23 размещен в разъемном стакане 26, закрепленном на раме 11. Фиксатор 27, установленный перпендикулярно фиксатору 23, имеет аналогичную конструкцию.

В пазу 15 кронштейна 14 установлена стойка 28, верхняя часть 29 которой выНолнена в виде призмы, взаимодействующей своей конусной поверхностью с конусной поверхностью стенок паза 15. На стойке 28 закреплена визирна труба 30, а между стойкой 28 и кронштейном 14 установлена пружина 31, выбирающая люфт между призмой стойки 28 и стенками riasa 15. Стойка 28 размещена в отверстии поводка 21 и своей нижней частью находится в постоянном контакте с датчиком 18 индикатора 17.

Предлагаемое устройство для измерения кривизны скважин большого диаметра работает следующим образом.

Кривизну оси скважины (или шахтного ствола) определяют измерением координат их центра на разных глубинах, начин;ая с устья. Для этого на кондукторе 3 Через rioсадочнь1е конуса 2 устанавливают корпус 1 и размещают в нем катушку 4, ванну 7 с поплавком 8, а на посадочных конусах 12 раму 11 и координатомер 10 (фиг.1 и 2). Скважинный центратор 6, закрепленный на струне 5 отвеса, размещают в устье скважины. Для придания струне 5 отвеса натяжения поплавок 8 притопляют в жидкости ванны 7 и закрепляют на поплавке 8 при помощи зажима 9 струну 5.

После успокоения поплавка 8 приступают к измерению координат струны 5, для чего на дополнительный посадочный конус 13 одевают кронштейн 14 и закрепляют его к раме 11 фиксатором 23, используя одно из резьбовых отверстий 25 в бобышке 22. Визирную трубу 30 устанавливают в положение 32, т.е. по направлению к струне 5.

Вращением штурвала 19 в одну или другую сторону перемещают посредством поводка 21 стойку 28 с визирной трубой 30 в пазу 15 до тех пор, пока струна 5 не совместится с визиром. Перемещение стойки 28 передается на подпружиненный датчик 18 индикатора 17 и фиксируется стрелками

0 шкал грубого и точного отсчета (фиг.З).

Показания индикатора 17 записывают в журнале измерений, а затем переходят к измерению координат струны 5 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа. Для

5 этого освобождают фиксатор 23, кронштейн 14 поворачивают на 90° (фиг.4) и закрепляют его в этом положении при помощи фиксатора 27. Визирную трубу 30 приподнимают, сжимая пружину 31, и поворачивают ее на 180° в положение 33 по направлению к струне 5. Вращение штурвала 19 совмещают струну 5с визиром трубы 30, результаты измерений снимают с индикатора 17 и отмечают в журнале измерений.

5 Таким образом, получают исходные данные координат оси скважинь на уровне ее устья.

В процессе дальнейшей проходки скважины производят измерение координат ее

0 центра на любом заданном по глубине уров. не, для чего с помощью катушки 4 центратор б опускается на новую отметку (глубина отсчитывается по мерным меткам на струне 5) и измерения положения струны 5 повторяют описанным образом. В случае, если величина искривления оси превышает величину хода датчика 18, раму 11 переставляют на запасные посадочные конуса (не показаны), расстояние до которых измерено

0 с точностью шкалы индикатора 17.

Для хранения и транспортировки измерительного блока, как точного прибора, используют упаковочный ящик 34 (фиг,6), остальные узлы и детали устройства, не содержащие узлов оптики и точной механики, таких предосторожностей не требунэт.

Преимуществом предложенного прибора для измерения кривизны скважин и шахтных стволов по сравнению с прототипом

0 является снижение его габаритов и веса измерительный блок по габаритам укладывается в обычный дипломат, а вес его опытного образца равен 5,1 кг, что позволяет его переноскувручную для обслуживания

5 нескольких объектов.

Формула изобретения Устройство для измерения кривизны скважин большого диаметра, включающее корпус с посадочными конусами, установленную в верхнего части корпуса катушку с

имеющей мерные метки струной, конец которой закреплен на оси скважинного центратора, установленную под катушкой ванну кольцевой формы с жидкостью, в которой размещен поплавок с зажимом для струны и измерительный блок в виде расположенной на корпусе рамы с взаи1 но перпендикулярными сторонами, установленной на ней с возможностью продольного перемещения визирной трубы и измерителя смещения струны отвеса, отличающееся тем, что с цельн снижения веса, габаритов и металлоемкости, оно снабжено жестко укрепленными на визирной трубе призмой и

стойкой, размещенным на пересечении рамы дополнительным посадочным конусом, установленным на нем поворотным кронштейном с ответным пазом для призмы, при этом визирная труба установлена с возможностью фиксированного поворота на 180°, ось ее вращения совпадает с осью симметрии стойки, а измеритель смещения струны отвеса выполнен в виде индикатора часового типа, чувствительный элемент которого установлен с возможностью постоянного контакта со стойкой визирной трубы.

Изобретение относится к измерению кривизны скважин:6ольшого диаметра и шахтных стволов и позволяет сократить габариты и массу измерительного блокаустрой- ства и повысить его транспортабельность. Устройство содержит корпус 1, установленный на посадочных конусзх 2. закрепленных на кондукторе 3 скважины. На корпусе закреплены катушка 4 с имеющей по длине мерные метки и связанной со скважинным центратором 6 струной 5 отвеса, ванна 7 кольцевой формы, заполненная жидкостью, в которой плавает поплавок 8 с зажимом 9 для струны отвеса 5, и измерительный блок Id, установленный на корпусе 1 через угольник 1 1с кронштейном (К) 14, установленным С возможностью поворота и фиксации посредством фиксаторов23 и 27, В К14 выполнен севозной паз 15 и имеется болт 16 для крепления индикатора с датчиком 18. В полости К14 имеется винт 20 со штурвалом 19, связанный наружной резьбой с К14, а внутренней - с поводком 21. В пазу 15 установлена стойка 28 с жестко закрепленной на ней визирной трубой (ВТ) 30. Стойка 28 находится в постоянном контакте с подпружиненным датчиком 18; После установки цент|ратора на заданной глубине и успокое-.ния поплавка 8 в ванне 7 производят измерение координат струны отвеса 5 на устье скважины. Для этого К 14 фиксируют а плоскости чертежа, ВТ 30 ориентируют на струну отвеса 5 и вращением штурвала 19 совмещают визир ВТ 30 и струну отвеса 5. Отсчет по/южения струны 5 снимают со шкалы. Затем К 14 поворачивают на угол 90°, закрепляют его, а ВТ 30 поворачиваю; на угол 180°, ориентируя ее опять на струну отвеса 5. Производят замер положения струны отавса 5 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа. Сравнивая замеры положения стру^|ы отвеса 5 на устье скважины с замерами на заданной глубине по местонахождению центратора 6, определяют величину кривизны скважины. 6 ил. 'Х4 ^ Осл>&Фиг.}

15 21 /4 го .

Ф и г. 2;

А-А

Фит. 3

фцг.5

Фие.6