Инклинометр Советский патент 1993 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к геофизическом скважинным приборам для измерения зенитных углов и азимутов искривления сверхглубоких скважин.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что инклинометр снабжен смонтированным в корпусе электромагнитным арретиром магнитной стрелки, выполненным в виде обмотки

возбуждения, упора и якоря, который охватывает.подпружиненный сердечник датчика азимута и жестко связан с ним, а обмотка возбуждения одним концом подключена к обмотке электромагнитного привода, а другим - к размыкающему контакту устройства разделения управляющей и измерительной цепей, при этом коромысло выполнено в виде жестко связанных между собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на

толкателе и контактирующего с ограничителем.

Причем с целью расширения диапазона измерений инклинометр снабжен дополнительным толкателем с ограничителем и вторым коромыслом, идентичным первому и расположенным с возможностью перемещения по отношению к нему в перпендикулярном направлении, при этом консоли обоих коромысел выполнены в виде U-об- разных вилок, направленных встречно и имеющих перекрывающиеся концы.

Известных решений со сходными с изобретением признаками не обнаружено. Следовательно, данный инклинометр соответствует критерию существенные отличия.

На чертеже представлена электрокинематическая схема предлагаемого инклинометра.

Инклинометр содержит электромагнитный привод 1, кинематически связанный с устройством 2 разделения управляющей и измерительной цепей, выполненным, например, в виде механизма временного реле обратного действия с исполнительным органом и переключателем мгновенного действия, содержащим размыкающий спусковой контакт с выдержкой времени при замыкании и замыкающий контакт с выдержкой времени при размыкании. Причем замыкающий контакт через коммутатор 3 электрически связан с измерительным блоком, состоящим из датчика азимута и датчика 4 зенитного угла. Датчик азимута включает в себя корпус 5 с двумя полуосями подвеса, перпендикулярными плоскости чертежа (не показаны), реостатный преобразователь, состоящий из реохорда б, контактного кольца 7, изолятора 8 и электрической щетки 9, закрепленной на магнитной стрелке 10, установленной на подпружиненном сердечнике 11 с хвостовиком 12, несущим , концевую гайку 13, а также электромагнитный арретир магнитной стрелки 10, содержащий обмотку 14 возбуждения, упор 15 и якорь 16, охватывающий сердечник 11 и жестко связанный с ним, Причем, корпус 5 выполнен из немагнитного материала, а упор 15 и якорь 16 - из сплава с высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией насыщения, например, БОН. При этом обмотка 14 возбуждения через обмотку электромагнитного привода подключена одним концом к оплетке одножильного геофизического кабеля (ОК), а другим через размыкающий спусковой контакт устройства 2 разделения управляющей и измерительной цепей 2 к жиле кабеля (ЖК). Коммутатор 3 кинематически связан с арретирующим механизмом 17, толкатели 18 и 19 которого несут ограничители 20 и 21, а пружины 22 и 23 воздействуют на ползуны 24 и 25 с жестко закрепленными на них коромыслами 26 и

27, выполненными в виде дуговых консоль- но закрепленных U-образных вилок, направленных встречно, имеющих перекрывающиеся концы и сообщающиеся прорези в плоскости качания хвостовика 12.

Причем упомянутые перекрывающиеся концы коромысел 24 и 25 могут иметь разнообразную форму (на чертеже имеют вид скосов) и размеры при условии обеспечения в зоне, их стыка свободного перемещения

хвостовика 12 и удержания концевой гайки 13 при арретировании. При этом толкатели 18 и 19 расположены по отношению друг к другу под углом, равным 90°. Такая конструкция при очевидной ее простоте позволяет осуществлять арретирование датчика азимута в диапазоне рабочих зенитных углов от 0 до 135°.

Инклинометр работает следующим образом.

Примем за исходное то состояние покоя инклинометра, которое изображено на чертеже. Тогда при подаче на клеммы ЖК и ОК импульса управляющего напряжения происходит срабатывание электромагнитного

привода 1 и электромагнитного арретира/ При этом ориентированная на север магнитная стрелка 10 без вращения относительно сво.ей оси мгновенно перемещается вниз по вертикали совместно с электрической щеткой 9, сердечником 11, хвостовиком 12, концевой тайкой 13 и якорем 16 до соприкосновения последнего с упором 15. Электрическая щетка 9 входит в контакт с кольцом 7 и реохордом 16, обеспечивая,таким образом, возможность съема показаний азимута ствола скважины. Под действием электромагнитного привода 1 коммутатор 3 принимает начальное для опроса датчиков азимута и зенитного угла состояние, например, занимает позицию, обеспечивающую возможность измерения азимута. Одновременно с этим арретирующий механизм 7 перемещает толкатели 18 и 19 по направлениям, указанным на чертеже стрелками, в

крайние положения на одинаковую величину хода и фиксирует их в таком состоянии. При этом под действием толкателя 18 происходит арретированме датчика 4 зенитного угла, а коромысло 26 входит в соприкосновение со встречной поверхностью концевой гайки 13, блокируя тем самым возможность разарретирования датчика азимута при обе- сточивании его обмотки 14 возбуждения. В данном случае пружина 22 слегка сжимает- ся, компенсируя, таким образом, разность

хода концевой гайки 13 и коромысла 26, возникающую из-за геометрии последнего и влияния скважмнной температуры, а пружина 23 сохраняет свое состояние неизменным, В случае перемещения хвостовика 12 в зону действия коромысла 27 при отклонении датчика азимута, например, на зенитный угол 90° ситуация аналогична с тем отличием, что сжимается лишь пружина 23. В случае расположения хвостовика 12 в зо- не действия обоих коромысел 26 и 27, что соответствует отклонению датчика азимута на зенитный угол около 45° (см. фрагмент, указанный на чертеже пунктиром), сжатию могут быть подвержены обе пружины 22 и 23. Здесь следует отметить, что из-за наличия люфтов и большей инерционности элементов арретирующего механизма 17 и кинематически связанных с ним звеньев ко- ромысла 26 и 27 всегда перемещаются с некоторым запаздыванием по сравнению с перемещением концевые гайки 13. В результате стопорение последней коромыслами 26 и 27 происходит после завершения процесса арретирования магнитной стрелки 10 электромагнитным арретиром. Благодаря этому устраняется погрешность отклонения датчика азимута. После прекращения подачи на клеммы ЖК и ОК импульса управляющего напряжения происходит срабатывание переключателя -мгновенного действия под действием упомянутого выше исполнительного органа, При этом его спусковой контакт соединяет клемму ЖК с ком- мутатором 3, который под действием взведенного механизма временного реле обратного действия начинает поочередное подключение датчиков азимута и зенитного угла к наземной измерительной схеме. После отработки механизма временного реле обратного действия и завершения процесса измерения азимута и зенитного угла переключатель мгновенного действия и коммутатор 3 прижимают исходное состояние, обеспечивая, таким образом, возможность подачи на клеммы ЖК и ОК очередного импульса управляющего напряжения, который необходим для разарретирования датчиков перед следующим измерением пространственных геометрических характеристик ствола скважины. В случае подачи этого импульса под действием арретирующего механизма 17 происходит разблокирование концевой гайки 13, при котором коромысла 26 и 27 и связанные с ними элементы воз- вращаются в исходное состояние. После обесточивания обмотки электромагнитного привода 1 и обмотки 14 возбуждения электромагнитного арретира магнитная стрелка 10 и связанные с нею элементы под действием собственной пружины занимают новое исходное положение относительно коромысел 26 и 27 в зависимости от величины зенитного угла ствола скважины. При этом порядок работы переключателя мгновенного действия и коммутатора 3 аналогичен описанному выше. Причем в данном случае информация в наземную измерительную схему от датчиков не поступает, а происходит лишь успокоение их чувствительных элементов в новых направлениях в течение времени отработки механизма временного реле обратного действия либо в течение временного интервала, задаваемого оператором. После успокоения чувствительных элементов в новых исходных состояниях и подачи на клеммы ЖК и ОК очередного импульса управляющего напряжения порядок работы узлов и элементов инклинометра в режиме измерения угловых величин аналогичен описанному выше.

Таким образом, сочетание электромагнитного арретира и коромысел, используемых для механического блокирования элементов последнего при обесточивании его обмотки возбуждения, позволяет при работе инклинометра с одножильным геофизическим кабелем повысить точность измерения азимутов и обеспечить возможность измерения азимутальных искривлений стволов скважин в более широком диапазоне рабочих зенитных углов. Формула изобретения 1. Инклинометр, содержащий электромагнитный привод, устройство разделения управляющей и измерительной цепей, коммутатор, арретирующий механизм с толкателем, несущим ограничитель и связанным с датчиком зенитного угла, и подпружиненным коромыслом с прорезью для датчика азимута, выполненного в виде корпуса, реостатного преобразователя и магнитной стрелки на подпружиненном сердечнике с хвостовиком, пропущенным через прорезь коромысла и несущим концевую гайку с зазором относительно встречной поверхности последнего, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен смонтированным в корпусе электромагнитным датчиком азимута, арретиром магнитной стрелки, выполненным в виде об- мотки возбуждения, упора и якоря, который охватывает подпружиненный сердечник датчика азимута и жестко связан с ним, а обмотка возбуждения одним концом подключена к обмотке электромагнитного привода, а другим - к размыкающему контакту устройства разделения управляющей и измерительной цепей, при этом коромысло ыполнено в виде жестко связанных между

собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на толкателе и контактирующего с ограничителем.

2. Инклинометр по пп. 1 и 2, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжен дополнительным толкателем с ограничителем и

вторым коромыслом, идентичным первому и расположенным с возможностью переме- , щения по отношению к нему в перпендикулярном направлении, при этом консоли обоих коромысел выполнены в виде U-об- разных вилок, направленных встречно и имеющих перекрывающиеся концы.

Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для измерения зенитных углов и азимутов искривления сверхглубоких скважин. Сущность изобретения: инклинометр содержит электромагнитный привод, устройство разделения управляющей и измерительной цепей, коммутатор, арретирующий механизм с толкателем, несущим ограничитель, связанным с датчиком зенитного угла и подпружиненным коромыслом с прорезью для датчика азимута. Последний имеет корпус, реостатный преобразователь и магнитную стрелку на подпружиненномсердечнике с хвостовиком, пропущенным через прорезь коромысла и несущим концевую гайку с зазором относительно встречной поверхности последнего. Инклинометр снабжен смонтиро- ванным в корпусе датчика азимута арретиром магнитной стрелки, выполненным в виде обмотки возбуждения, упора и якоря, который охватывает сердечник датчика. Коромысло при этом выполнено в виде жестко связанных между собой дуговой консоли и ползуна, смонтированного на толкателе и контактирующего с ограничителем. Сочетание электромагнитного арретира и коромысел, используемых для механического блокирования элементов последнего при обесточивании его обмотки возбуждения, позволяет при работе инклинометра с одно- жильным геофизическим кабелем повысить точность измерения азимутов и обеспечить возможность измерения азимутальных искривлений стволов скважин в более широком диапазоне рабочих зенитных углов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, со С 00. о о о