Устройство для измерения зенитного и апсидального углов скважинного прибора Советский патент 1982 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к техническим изделиям и может быть использовано в геологоразведочной технике при разработке малогабаритных инклинометров и ориентаторов с повьшенными параметрами точности и надекности ра боты, а также и в других приборах.

Известен прибор для преобразования углов положения скважины в пространстве, включающий корпус, источник света, приемник света и расположенный между ними с возможностью поворота экран, выполненный из непррзрачного материала в форме плоского кулачка 1 .

Недостатки указанного устройства, кроме технологических трудностей изготовления, заключаются в тс, что зона нечувствительности при переходе от участка кулачка мгшого диаметра к участку кулачка большого диаметра, лифт оси вращения кулачка, шероховатость рабочей поверхности и оседешие на этой поверхности частичек пыли и влаги, в подземных условиях эксплуатации прибора в сквс1жине создают на выходе приемника лучистой энергии фон помех, снижающих чувствительность и точность работы преобразователя.

Известно устройство для измерения зенитного и апсидального углов скважиниогоприбора, вк.гаоча ош ее корпус, источник света, приемник света, закрепленный на вращающемся держателе, непрозрачный диск с прорезью и непрозрачное кольцо со щелью 2.

Недостатком этого устройства являются большие габариты и низкая на10дежность работы.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и повышение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения зенит15ного и апсидального углов скважинного прибора, включающем корпус, источник. света, приемник света, закрепленный на вращающемся держателе, непрозрачный диск с прорезью и непрозрачное

20 кольцо со щелью, диск имеет отвес, а оси вращения диска и держателя совnajcicUOT с осью корпуса. Устройство снабжено рамкой с отвесом и оси вращения диска и держателя перпендикулярны оси корпуса, а ось рамки совпадает с осью корпуса.

В корпусе установлены два устройства и оси вращения дисков с отвесами и оси держателей перпендикулярны друг. 30 другу, а также оси корпуса.

На фиг,1 представлен пример конструктивного решения устройства для измерения апсидальных углов; на фиг.2для измерения апсидальных и зенитных углов; на фиг.З - форма электрических импульсов в приемниках света; на фиг. 4 - устройство для измерения зенитных углов.

Фигуры содержат следующие позиции:

I- непрозрачный -яиск с прорезью, 2 источник света, 3 и 4 - приемники све та, 5 - держатель, 6 - двигатель, 7 ось, 8 - подшипник, 9 - прозрачный диск, 10 - прозрачный диск с непрозрачным кольцом И со щелью, 12 опорный поток света, 13 - йнформационный поток лучистой энергии, 14 корпус ск вс1жинного прибора, 15 - отвес, закрепленный на диске 1, причем ось вращения этого диска совпадает

с осью вращения держателя 5 и осью скважинного прибора, 16 - рамка, на которой размещены все элементы, 17 ось рамки, 18 подшипники , 19 -. отвес, под действием которого находится рамка 16. Оси вращения рамки 16 И диска 1 взаимоперпендикулярны.

Датчик апсидальных углов работает следующим образом.

При развороте корпуса 14 скважинного прибора вместе с объектом ориентации в скважине разворачивается и закрепленный в корпусе прибора прозрачный диск 10 с нанесённым на его поверхность непрозрачны кольцом

IIи щелью. Непрозрачньй диск с прорезью под действием отвеса 15 ориен- тируется относительно апсидальной плоскости. Держатель 5 вращается с постоянной скоростью.

Во время его вращения приемник 3 -кратковременно освещается опорным световым потоком 12, а приемник 4 кратковременно освещается инфО1 1ационным потоком 13 света. В результате в приемниках возбуждаются импульсы электрической энергии V (t) и V. (t) , форма которых приведена на фиг.З. Вре мя между импульсами Т пропорционально углу разворота корпуса, относительно апсидальной .плоскости.

На фиг.2 представлено устройство , для измерения зенитных и апсидальных углов. Устройство состоит из двух датчиков углов. Каждый датчик содержит все элементы, представленные на фиг.1 Датчики углов закреплены в корпусе скважинного прибора 14 так, что оси вращения чувствительных элементов 7, на которых закреплены диски 1, перпендикулярны между собой и оси скважинного прибора.

При отклонении оси скважинного при бора от вертикали на угол 0 очевидно, что tg в -f , где 6 зенитный угол; угол разворота под действием отвеса 15 диска 1 относительно диска 10 верхнего датчика; Qi

угол разворота соответственно нижнего датчика.

О, (-C-J , (t:,2) .

При вращении скважинного прибора вокруг оси при заданном зенитном угле О (т.е. при изменении ашсидального угла) по показаниям углов & и О можно определить величину апсидального угла.

По сравнению с известным предлагаемое устройство для измерения зенитных и апсидальных углов обладает высокой стабильностью и повышенной чувствительностью в работе.

Изменение параметров источника и приемника лучистой энергии от температуры, времени работы, колебаний питающего напряжения и других палевых и подземных условий эксплуатации скважинных приборов практически не влияют на точность работы устройства,так как информацию о значении угла несет время между импульсами.

Устройство работает следующим образом.

При отклонении оси скважинного прибора от вертиксши под действием отвеса 19 рамки 16 и отвеса 15 диск 1 раэвертывается в вертикальной плоскости и щель этого диска развертывается относительно щели диска 10 на угол, равный углу отклонения оси скважинно-. го прибора от вертикали. Время между импульсами,возникающими на приемниках 3 и 4, пропорционально этсяиу углу.

Предлагаемое устройство в отличие от известного прибора имеет постоянную и высокую чувствительность во всем диапазоне от О до 360 угловых градусов измерения зенитных и апси- дальных углов. Применяя известные в радиоэлектронике мегоды измерения временных интервалов, можно получить высокую чувствительность устройства .1,3 угловых секунд.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения зенитного и апсидального углов скважинного прибора, включающее корпус, источник света, приемник света, закрепленный на вращаиощемся держателе, непрозрачный диск с прорезью и непрозрачное кольцо со щелью, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения надежности работы, диск имеет отвес, а оси вращения диска и держателя совпадают с осью корпуса.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем , что оно снабжено рамкой с отвесом, причем оси вращения диска и держателя перпендикулярны оси корпуса, а ось совпадает с осью корпуса..

3.Устройство,о тл ич аю ще ее я, тем,что в корпусе установлены два устройства,причем оси вращения дисков с отвесами и оси держателей перпендикулярны друг другу и оси корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство заявке 2578995/22-03,

кл. Е 21 В 47/022, 1978.

2.Авторское свидетельство заявке 2794532/22-93,

кл. Е 21 В 47/022, 1979.

V,(t)

H

Ug(t)

T.

, az.J