Инклинометр Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 

(54) ИНКЛИНОМЕТР

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважинах, в частности, к техническим средствам измерения параметров кривизны скважин.

Известен прибор типа ИШ, состоящий из резисторных датчиков азимута: и угла отклонения, установленных в карданном подвесе, и коммутирующего устройства с электромагнитным прИ водом, осуществляющего арретирование измерительной системы и поочередное подключение азимутального и углового датчиков. Разделение измерительной цепи и цепи электромагнита ocytftecTвляется с помощью поляризованного реле, которое является -йепригодным для работы в условиях глубоких скважин 1 .

Известен также инклинометр, содержащий наземный блок, включающий генератор переменного напряжения, измерительный узел, контакт, конденсатор, дроссель, скважинный блок, включающий коммутирующий механизм, состоящий из электромагнита, включающего обмотку, якорь, шток, собачки, храповик и жестко связанные с ним кулачки, рамку с-установленным в ней датчиком азимута, состоящим из корпуса, в котором расположена магнитная стрелка, жестко связанная с кЬрпусом, игла, кольцевой резистивный элемент, и датчиком угла отклонения от вертикали, состоящим из оси, отвеса, на котором закреплен ползунок и резистивный элемент, жестко связанный с рамкой 2.

Недостатком указанного устройства является то, что в момент импульса повышенного напряжения, необходимого для пробоя разрядника и срабатывания электромагнита, измерительная цепь подвергается действию этого же напряжения, что нередко приводит к выходу из строя резистивных элементов датчика или пробою изоляции. Для фиксации измеряемого углового параметра на поверхности применяется мостовая схема с ручным уравновешиванием, что приводит к сущес венным потерям времени при каждом замере в скважине.

Цель изобретения - повышение,надежности работы.

Указаннная цель достигается тем, что скважинный блок снабжен двумя источниками постоянного напряжения, включающим две обмотки трансформатора, два выпрямителя, обмо1ку реле с нормально замкнутым контактом, при этом к выходу выпрямителя первог источника напряжения подключена обмотка электромагнита, а параллельно ей по схеме с временной задерж кой поключена обмотка реле нормально .замкнутого ко-нтакта, расположенного цепи питания обмотки электромагнита, причем к выходу выпрямителя второго источника постоянного напряжения , через коллекторные кольца и щетки, подключены выходы резистивных элементов датчика азимута и датчика отклонения угла отклонения от вертикали . На фиг. 1 представлена конструктивная схема СКВажииного прибора; на фиг. 2 - электрическая схема инклинометра, включающего скважинный прибор и.нарезаемый блок. Скважинный прибор содержит коммутирующий механизм, измерительное устройство и источники постоянно напряжения. Коммутирующий механизм (фиг. 1) состоит из электромагнита., включающего обмотку 1 и якорь 2, штока 3, собачки 4, храповика 5, с которым жестко связаны кулачки б и 7, ще- . ток 8 и 9, толкателя 10. .Измерительное устройство содержит рамку 11 с установленными в ней дат чиком азимута, включающим/корпус 12 магнитную стрелку 13, с которой жес ко связан ползунок 14, иглу 15, кольцевой резистивный элемент 16 (oL и датчиком угла отключения от вертикали, включающим ось 17, отвес 18 на котором закреплен ползунок 19, и резистивный элемент 20 (в), жестко связанный с рамкой 11. На рамке установлены коллекторные кольца 21-24 рычаги 25 и 26, штоки связанные между собой кольцом 29,t эксцентричный груз 30. Полуоси 31 и 32,на которых установлен рамка 11 совместно с полуосями 33 и 34, 35 и 36, на которых установлены соответс венно датчик азимута и отвес датчика угла отклонения, образуют кар-, данный подвес. ,Одии из источников постоянного напряжения (фиг. 2) включает обмотку 37 трансформатора 38 и выпрямите 33,а другой - обмотку 40 и выпрями тель 41. К первому источнику напряжения, а именно, к выходу выпрями4еля 39 подключена обмотка 1 электр магнита, а параллельно ей - обмотка реле 42, нормально замкнутые контак ты 43 которого расположены в цепи питания обмотки электромагнита. Резистор 44 и конденсатор 45 образуют цепь задержки срабатывания реле Ко второму источнику напряжения, а именно, к выходу выпрямителя 41 подключак: тся выводы резистивных. элементов 16 и 20 через коллекторные кольца 21-24 и щетки 8 и 9. Дроссель 46 и конденсатор 47 разеляют цепи переменного тока, питающего первичную обмотку трансформатора 38, и постоянного тока, питающего резистивные элементы 16 (oL) и 20 (0 ) . В наземном блоке размещены генератор 48 переменного напряжения, измерительный прибор 49, контакт 50, конденсаторы 51 и 52, дроссель 53. Наземный блок связан со скважинным прибором одножильным каротажным кабелем 54. Инклинометр работает следующим образом. Переменное напряжение от генератора 48 подается в скважинный прибор замыканием контакта 50. При этом переменный ток от генератор.а-48 подается через конденсатор 51, кабель 54, конденсатор 47-в первичную обмотку трансформатора 38. В обмотке 1 электромагнита, питаемой с5т выпрямителя 39 через контакт 43, протекает постоянный ток, якорь 2 приводится в движение и через шток 3 и собачку 4 поворачивает храповик 5 и связанные с ним кулачки 6 и 7. При срабатывании реле 42 происходит разрыв контакта 43 и отключение обмотки электромагнита. Номиналы резистора 44 и конденсатора 45 подобраны таким образом, чтобы время задержки срабатывания реле было .достаточным для переемещения якоря 1 и поворота храповика. На фиг. 1 коммутирующий механизм показан в позиции, в которой к выпрямителю 41 через щетки 8 и коллекторные кольца 21 и 22 подключен резистивный элемент 16 датчика азимута (см. также фиг. 2); паи этом напряжение питания датчика одновременно через дроссели 46, 53 и кйбёльS4 подается на цифровой прибор 49. В этой позиции осуществляется контроль, и в случае надобности, подстройка напряжения питания резистивных элементов путем изменения величины переменного напряжения на выходе генератора 48. Для перевода коммутирующего механизма в следующую позицию контакт 50 необходимо разомкнуть, а затем снова замкнуть. При этом происходит поворот храповика 5- еще на один зуб, кулачок 7 своим выступом воздействует на толкатель 10, а через него кольцо 29 на штоки 27 и 28. В этой позиции к прибору 49 подключается напряжение, снимаемое с участка реэистивного элемента 16, ограниченного ползунком 14, т.е. пропорциональное величине азимута (сС) . Измерение угла 6 отклонения от вертикали осуществляется в позиции, когда кулачок 6 прижимает щетку 9 к коллекторным кольцам 23 и 24, подключая к выпрямителю 41 и рдновременно через кабель Ь4 к прибору 49 резистивный элемент датчика угла 9. Нешичие в схеме реле с временной задержкой дает возможность отключит обмотку электромагнита без выклJoчeни .питания с поверхности, тем самым уп ростить управление скважинным прибором. Кроме того, схема питания прибора и схема информации позволил отказаться от мостовой схемы измерения и применить в качестве индикатора углового параметра на поверхности быстродействукяций цифровой прибор. Таким образом удалось сократить время, затрачиваемое на измерения в скважине, почти вдвое, а общее время, с учетом спуска и подъема, сократить на 25%.Объем работ, выполняекый одним инклинометром за год, составляет не менее б тыс. рублей. Сокращение времени, затрачиваемого на проведение инклинометрических работ, на 25% дает годовую экономию 1000 руо. Формула изобретения Инклинометр, содержащий наземный блок, включающий генератор переменного напряжения и измерительный узел, скважинный блок, включающий коммутирующий- механизм, состоящий из электромагнита, рамку с установленным в ней датчиком азимута, в корпусе которого расположена магнитная стрелка и кольцевой рез 1стивный элемент, установленные на иг- . ле, и датчиком уГла отклонения от вертикали, состоящим из оси, отвеса, на котором закрепленлолзунок и резистивный элемент,жесткб связанный с рамкой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его в работе, скважинный блок снабжен двумя обмотками трансформатора, выпрямителяи электромагнит ным реле с нормально замкнутым контактом, при этом к выходу выпрямителя первой обмотки подключена обмотка электромагнита, а параллельно ей по схеме с временной задержкой подключена обмотка электромагнитного реле, расположенного в цепи питания обмотки электромагнита, к выходу выпрямителя второй обмотки подключены выходы резистивных элементов датчика азимута и датчика угла отклонения от вертикали. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Калинин А.г. Искривление буровых скважин. М., Гостоптехиздат, 1963, с. 161-165. . 2.Мазницкий А.С. и др. Маркшейдерско-геофизические работы на месторождениях нефти и газа. М., Недра, 1979, с. 119-124.