Инклинометр Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к промысло вой геофизике и может быть использо вано в технологии измерения зенитных углов и углов азимута для пост- роения профиля искривленных сквгикин.

Известны инклинометры, содержащие измеритель зенитного угла (например, маятникового типа) и измеритель азимута (например, трехстепенной гиро скоп) .1.

Данные инклинометры являются недостаточно точными для определения азимута. Ими невозможно проводить непрерывные измерения в процессе движения поскважине,

Известен также инклинометр для определения зенитного угла и азимута, содержащий корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде маятника с нулевой маятниковостью, подвес которого приводится во вращение, валом электродвигателя, устройство для съема сигнала 21.

Недостатком такого инклинометра является наличие погрешностей измерения из-за влияния угловых ускорений, которьте СМОГУТ достигать значительных величин, и мёшой собственной частоты колебаний чувствительного элемента.

Цель изобретения - повышение собственной частоты колебаний чувствительного элемента и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в инклинометре, содержащем корпус чувствительный элемент, подвес кото- рого приводится во вращение валом электродвигателя, устройство для

10 съема сигнсша, чувствительный элемент выполнен в виде двух инерционных масс, кинематически связанных между собой и снабженных регулируе- млми упругими ограничителями угла

15 поворота.

На чертеже изображена схема инклинометра.

Инклинометр содержит корпус 1, чувствительный элемент, выполненный

20 в виде двух инерционных масс - кольца 2, которое свободно сидит на оси 3, и маховика 4, расположенного на той же оси внутри кольца 2, подвес 5, чувствительного элемента, электродвигатель 6, устройство 7 для съема сигнала и-регулируемые упругие ограничители угла поворота 8. Кольцо 2 кинематически связано с маховиком 4 (например, с помощью зубчатой пе30редачи 9) . Инклинрметр работает следующим образом. В процессе движения инклинометра п наклонной скважине на чувствительный элемент во вращающемся от двигателя б подвесе 5 (кольцо 2 и маховик 4) ,установленных в корпусе 1, начинают действовать моменты центробежных и кориолисовых сил инерции, под влиянием которых чувствительный элемент начинает колебаться с частотой прин дительного вращения 51 относительно оси 3. Уравнение динамики такой механической системы с учетом кинематической связи инерционных масс 2 и посредством зувчатой передачи 9 (передаточное отношение -t ) записывается следующим образом: C3,fD.J))|bvt;KvHDa-:)) ) V ё сое ffL-i) - 0 сое sit -e infLt), где 3 ,0,,3 - моменты инерции кольца относительно осей X,Y, 1,1 1 моменты инерции махови 4н аи зи относительно соответст ющих осей; - угол поворота кольца, меряемый с помощью уст ройства для съема сигн ла 7 К - удельный коэффициента мента упругих сил, дей вующих на чувствительны элемент со стороны рег лируемых ограничителей поворота 8; Ь - удельный коэффициент м мента демпфирования,де ствующего на чувствител ный элемент относитель оси 3; dL - азимут; & - зенитный«угол. . Если необходимо, чтобы , 1АЛ то инерционные моменты кольца 2 и маховика 4 от переносных ускорений 4, к ё взаимно компенсируются, а уравнение движения чувствительного элемента имеет вид , Н ) ib toib K H:JaO)ft((:Зг-э Х 5-1и © и Si-t -ecosct-t) и погрешности в измерении угловых скоростей бчи & м б от переносных ускорений J.JiH&K& отсутствуют. По вынужденным колебаниям кольца 2 с помощью устройства для съема сигнала 7 определяют угловые скорости о 01пОИ&,а затем зенитный угол и азимут (2) .- . Диапазон часто точного измерения угловых скоростей определяется собственной частотой колебаний чувствительного элемента, которая с учетом (3) выражается следующей формулой: . - . -й ч,-ГКу аЧ-Зг-Эг)1° L-3,, 3- ) J Наличие упругих регулируемых ограничителей угла поворота позволяет повысить собственную частоту колебаний чувствительного элемента до заданного предела (10-20 Гц), тем самым улучшить точностные и динамические характеристики. Следует также отметить, что с помощью данных ограничителей можно регулировать максимальный угол отклонения чувствительного элемента, который для заданной точности измерений может считаться заданным (от нескольких десятков минут до 5-7), , Благодаря выполнению чувствительнбго элемента в виде двух инерционных масс, кинематически связанных между собой, и наличию регулируемых упругих ограничителей угла поворота чувствительного элемента предлагаемый инклинометр выгодно отличается от известных. Формула изобретения Инклинометр, содержащий корпус, чувствительный элемент , подвес которого связан с валом электродвигателя, узел для съема сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения собственной частоты колебаний и точности измерений, чувствительный элемент выполнен в виде двух инерционных масс, кинематически связанных между собой и снабженных регулируемыми ограничителями угла поворота. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Михайловский В.Н. и Иванов С.К. Измерение кривизны скважин. Изд.-во АН УкраинскойССР, I960. 2.Авторское свидетельство СССР № 663826, кл. Е 21В 47/022, 1979,