Инклинометр Советский патент 1975 года по МПК E21B47/02 

(54) ИНКЛИНОМЕТР

1

Изобретение относится к области геофи/зических исследований скважин, а именно для измерения углов искривления скважин.

Известные инклинометры, содержащие датчик азимутального угла, магнитную си- стему с непрозрачным диском с радиальной щелью, ориентированной на север,датчик зенитного угла и чувствительный элемент, который снабжен фотоэлектрической развертываюихей системой с отвесом и генератором импульсов единично-угловых приращений, сложны по конструкции, обладают недостаточной точностью измерений и не обеспечивают линейности преобразований.

Цель изобретения - достигнуть линейности преобразований, упростить конструкцию и повысить точность измерений.

Для этого в предлагаемом инклинометре на непрозрачном диске датчика азимута выполнена дополнительная радиальная щель, перпендикулярная щели, ориентированной на Север, а датчик зенитного угла снабжен жестко связанным с отвесом экраном со

ЩйЛЬЮ.

На чертеже изображена конструктивная схема инклинометра. .

Датчик азимутального угла содержит непрозрачный диск 1 с двумя взаимно перпендикуляррыми радиальными щелями, одна из которых направлена вдоль северного конца магнитных стержней 2, скрепленных с диском, который установлен на игле 3 и сферическом подпятнике 4.

Развертывающий луч от источника света 5 через конденсатор 6, отражаясь от зеркал 7 и 8, направляется вдоль оси прибора. При вращении привода 9 развертывающий луч описывает цилиндр, ось которого совпадает с осью прибора.

Луч, прощедщий через щель диска магчш iной системы, отклоняется линзой 10 и освещает фотодиод 11. При зенитных углах Р 0 развертывающий луч перпендикуля юк

к диску магнитной системы и угол, отсчитанный от щели, ориентированной на Север, до апсидальной плоскости равен азимутальному углу. При отклонении от нуля плоскость диска наклоняется, в то время

как положение эазвергывающей системы

остается неизменным. В этом случае будет измерятыл угол, отсчитываемый не от ш.ели, ориентированной на Север , а от проекции ее на горизонтальную плоскость. Азимутальный угол, следовательно, будет измерен с ошибкой.

При углах -j-tl { 0,1,2.,,) ошибка измерения Д Ц 0 При углах S-t- ошибка ДД повторяется через каждые 90 с противоположными знаками. Для компенсации этой ошибки на непрозрачном диске

.магнитной системы выполнена дополнительная радиальная щель перпендикулярная к щели, ориент1грОБанной на Север.

: Чувствительным элементом датчика зенитного угла является отрес, состоящий из груза 12, установленного на полуосях

13 и 14. С отвесом жестко связан экран 15 со щелью А. Отвес установлен в корпусе 16, который .вращается на полуосях 17 и 18 и ориентируется с пбмощью груза 19 так, что положение ш.ели А экрана 15 совпадает с апсидальной плоскостью.

Развертывающий луч от источника свега 20 проходит через конденсатор 21 и

отражается от зеркал 22, 23 и 24, укрепле 1пых на кронштейне 25, сидящем на ва- ггу 11 зивода 9.

При вращении привода луч развертывающей системы описывает конус, вершина которого расположена на оси вращения корпуса 16 в месте установки чувствительной площадки фотодиода 26,

Экран 15 гфи сборке устанавливаетс51 i.iK, что при зенитном угле Q 0 луч 11)ох:пдит через нижнюю вершину экрана, Л результате чегО фотодиод 26 освещается НС-прерывно.

Ирм увеличении величины дуги, по ко1о;1ой происходит перекр()Ггие луча развер1Ы11ающей систедмы экраном 15, увеличи- аегг я пронорпионально зенитному углу. Для преобразования угловых величин ч цифровую форму прибор содержг1Т гене; а-|-пр импульсов единичгп-лх угловых гфи )ап1(иий, состояиипг из нептюзрач1гого диска 27 со световыми щелями, закрепленного на валу привода 9, источника света 28 и фотодиода 28, установленных по обе стороны от диска и, жестко связанных с корпусом.

Отрицательные импул1-.сы, возникающие в цепи фотодиода 25, соответствуют углу перекрытия луча развертки, исходящего от источника света 20. Положительный импульс, соответствующей щели А в экране 15, определяет положение апсидальной плоскости.

Таким образом, предлагаемый инклинометр обеспечивает прямое измерение углов И , Q и преобразование их в цифровую форму при минимальном числе датчиков. Датчик угла 0 обеспечивает линейное преобразование в любом диапазоне измеряемых углов.

Датчик угла можло считать линейным в диапазоне 0-360° при углах -0 4 35°. При углах 0 350 и.повышенных ,фд. бованиях к точности в измеренные значе,ния (Т следует вводить поправки. Поправки могут вводиться автоматически с помошьк соответствующих логических схем.

Предмет изобретения

Инклинометр, содержащий датчик азимутального угла, магнитную систему с пеnpoapaifflbiM диском с радиальной щелью, ориентированной на север, датчик зенрггного угла и чувствительный э/ емент, который снабжен фотоэлектрической развертывающей системой с отвесом и г-енератором импульсов единичных утловых приращений, о т л и ч а ю lit и и с я тем, что, с не ль достижения линейности преобразований, уггрощения конструкции и повышения точности измерений, на непрозрачном датчика азимута вьпюлнена дополнительная радиальная щель, перпендикулярная к щели, ориент1 рованной на Север, а датчик зянитного угла снабжен жестко связанным с отвесом экраном со щелью.