Инклинометр Советский патент 1981 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к геофизическим скважинным приборам для измерения параметров искривления скважин Известен инклинометр, содержащий корпус, измерительную схему, датчик азимутаi находящийся в карданном подвесе, включающим вн ешнюю и внутреннюю рамки совзаимн о перпендикулярньами осями вращения, три маятниковых датчика, включающие параметрические преобразователи углов и маятники, оси врсодения которых взаимно; перпендикулярны, а один из них жестко и со осно соединен с внешней рамкой,внутр которой размещены два других маятниковых датчика ij . В известном инклинометре при малы зенитных углах (менее 5°) вследствие несовпадения плоскости ориентации внешней рамки-маятника с плоскостью искривления скважины измерение углов и азимутов осуществляется с помощью размещенных во внешней рамке двух маятников и параметрических преобра зователей, например/ реостатных, обеспечивающих получение электрических выходных сигналов, пропорциональ ных составляющим зенитного угла во взаимно, перпендикулярных плоскостях. При этом точность измерения азимута и зенитного угла в значительной степени зависит от точности измерения составлякицих последнего. Точность измерения составляющих зенитного угла может быть повьлиена за счет увеличения чувствительности размещенных во внешней рамке маятниковых датчиков путем увеличения длины их маятников. Однако удлинение этих маятников приводит либо к увеличению диаметра корпуса, либо к уменьшению диапазона измерения зенитных углов. Известен также инклинометр, содержащий внешнюю и внутреннюю рамки, три маятниковых датчика, один из которых размещен на внутренней рамке, а двй других на внешней, преобр%5юватели углов, измерительную схему 2j. Недостаток инклинометра - низкая точность измерения. Целью данного изобретения является повьпиение точности измерения, параметров искривления скважин. Указанная цель достигается тем, что преобразователь углов одного из расположенных на внешней рамке маятниковых датчиков выполнен двухсекционным, а маятниковые датчики, размещенные на внешней рамке, имеют разную

длину и параллельные оси вращения, причем маятник, размещенный на внутренней рамке, имеет длину, равную длине большего маятника, размещенного на внешней рамке.

А также тем, что оси вращения раэ мещенных ,на внешней рамке маятников совмещены, а двухсекционный преобразователь имеет разнесенные вдоль оси вращения внешней рамки секции. А также датчик двухсекциойного преобразователя снабжен конечным переключателем .

На фиг. 1 изображена схема выполнения инклинометра; на фиг. 2 - электрическая схема соединения преобразователей; на фиг. 3 - соосно установленные маятники, вид сбоку.

Инклинометр состоит из корпуса, электрической измерительной схемы и свободно вращающейся на вертикальной оси внешней рамки - маятника 1 (см. фиг. 1) с эксцентрично расположенным грузом 2. Для измерения аксидальных углов внешняя рамка - маятник 1 совместно с неподвижно закрепленным относительно корпуса преобразователем (на чертеже не показаны) образуе маятниковый датчик. Во внешней рамкемаятнике 1 размещены два других взаимно перпендикулярных маятниковых датчика, один из которых включает в себя маятник 3 и реостатный преобразователь с реохордом 4 и щеткой 5, а другой выполнен с двухсекционным реостатным преобразователем и двумя, отличающимися по длине, маятниками б и 7, последовательно f реагирующими на возрастание.зенитного угла. Двухмаятниковая система датчика может быть различной по конструкции, например выполненной в виде плоской двухзвенной кинематической пары, имеющей две параллельныеоси вращения и реализуемой путем шарнирного присоединения ..маятника 7 к концу маятника 6. Для уменьшения габаритов внешней рамки-маятника 1 маятники 6 и 7 установлены в ней соосно с возможностью взаимодействия с разнесенными вдоль оси вращения рамки-маятника 1 секциями преобразователя, включающими соответственно реохорды 8 и 9 и щетки 10 и 11. Для осуществления возможности последовательного реагирования на возрастание зенитного угла маятников 6 и 7, последний соединен с щеткой 11, смещенной относительно центра его тяжести в сторону, противоположную размещению груз а 2.

Каждый из маятников 3, б и 7 для ограничения их углового перемещения и предохранения щеток 5, 10 и 11 от повреждений снабжен упорами, жестко связанными с внешней рамкой-маятником

1.

Маятники 3 и 6 идентичны по конструкции и имеют по сравнению с

маятником 7 большую длину, величина которой определяется поперечным размером внешней рамки-маятника 1 и максимальным зенитным углом, при котором происходит совмещение плоскоети ориентации упомянутой рамки с плоскостью искривления скважин. Обычно величина этого угла, зависящая от конструктивных особенностей инклинометров, не превышает 5°. Исходя из чего, максимальные углы отклонения маятников 3 и б от оси вращения внеш ей рамки-маятника 1 должны.быть.равны углу б преимущественно равному 5. Максимальный угол 62 определяется требуемым диапазоном измерения зенитных углов б скважин и равен б2рб-б.( . Для сохранения неизменным числа измерительных каналов, необходимых для регистрации отклонений маятников, в датчик с двухсекционным преобразователем и двумя маятниками введен чувствительный к зенитному углу конечный переключатель для поочередного включения в измерительную схему участков реохордов 8 и 9. Конечный переключатель может быть различннп по конструкции, однако должен срабатывать в момент отрыва маятника 7 от упора 12 или при соприкосновении маятника б с упором 13.Наиболее простым по конструкции является конечный переключатель, использующий выход щетки 10 с контактной дорожки реохорда 8 при достижении маятником б упора 13. При этом реохорды 8 и 9 должны быть последовательно включены в измерительную схему (фиг. 2).

Для измерения азимута во внешней рамке-маятнике 1 над маятником 3 при помощи внутренней рамки карандова подвеса установлен горизонтальный датчик азимута (на чертеже не показаны) , одна из осей врщения которого расположена в плоскости ориентации внешней рамки-маятника 1.

Инклинометр работает следующим образом.

При отклонении инклинометра на малый зенитный угол, при котором момент, вращающий внешнию рамку-маятник 1, недостаточен для установления плоскости ее ориентации в плоскости искривления скважины, измерение параметров последней осуществляют с помощью мaятн кoв 3 и б,и соответствующих им преобразователей. При дальнейшем отклонении инклинометра происходит совмещение плоскости ориентации внешней рамки-маятника 1 с плоскостью искривления скважины, в результате чего щетка 5 под действием маятника 3 займет положение, при котором снимаелолй с реохорда 4 выходной сигнал эквивалентен углу отклонения, равному О. После этого щетка 10 под действием маятника 6.выходит из соприкосновения с монтажной дорожкой реохорда 8 (см.