Устройство для ориентирования чувствитель-ных элементов

Устройство для ориентирования чувствитель-ных элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Севетскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.свмд-ву 9 234282 (22) Заявлено 240778 (21).2648875/18-25 (1) М К я

G 01 Ч 3/18 с присоединением заявки Но(23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и. открытий

Опубликовано 300 7.81 Бюллетень Мо 2 8

Дата опубликования описания 30.07.81 (53) УДК 550. 838 (088. 8) (72) Авторы изобретения

B.H. Пономарев, В.Л. Нехорошков и Н.A. Решетников

Ордена Трудового- Красного Знамени институт геофизики Уральского научного центра AH СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕЯЕНТОВ

Изобретение относится к геофизическим исследованиям буровых скважин) особенно сверхглубоких, имеющих субвертикальную ориентировку, когда требуется сохранить постоянное положение датчиков относительно плоскости наклона скважины, и может быть использовано для векторной магнитометрии скважин. Кроме того, в изобретении могут применяться датчики и другого назначения °

По основному авт. св. 9 234282 известно устройство для ориентирования датчиков магнитного поля, преимущественно феррозондового типа, в плоскости искривления скважины, содержащее самоустанавливающийся маятниковый блок с размещенными в нем датчиками и токоотводами и контактную пару коллектор-токосъемник. В этом устройстве с целью непрерывной передачи сигнала датчика на жилы кабеля и повышения точности ориентирования датчика в плос« кости искривления скважины маятниковый блок выполнен в виде двух коаксиальных рамок - маятников, на внешней иэ которых установлен коллектор, а во внутренней — датчик, электрически связанный с коллекторами маломоментными спиральными токоотводами, взаимодействующими через жесткие контакты с корпусом внутренней и внешней рамок (1).

Однако точность установки гравитационного маятникового ориентатора в заданном направлении, применяемого в укаэанном устройстве,. зависит, при-прочих равных условиях, от момента вращения системы, т.е.

М = P В- s1na, где P — - вес;

8 — плечот

15 б — угол наклона оси вращения системы по отношению к вертикали.

При малых углах sin a(становится малой величиной и момент вращения оказывается недостаточным, чтобы преодолеть силы трения. Происходит застой системы, т.е. появляется большая погрешность ориентировки. р Как показывает практика, такое устройство обеспечивает надежную ориентировку при углах наклона от вертикали только больше. Зо, что ограничивает область его применения, особенно при изучении глубоких и

851306 сверхглубоких скважин, которые стре.мятся бурить вертикально и углы наклона составляют меньше 3 о

Цель изобретения — повышение точности ориентирования при больших углах наклона системы.

Укаэанная цель достигается тем, что в известном устройстве ось вращения внутренней рамки расположена под углом к оси вращения внешней рамки, причем последняя закреплена на корпусе устройства посредством сильфоков. Это позволяет преодолеть мертвую зону почти от 0 до 3-4 о где момент М очень мал, так -как

sin a меняется почти от 0 до 0,050,07.

На чертеже покаэано предлагаемое устройство, разрез в плоскости наклона по заданному направлению 0-0, например, в плоскости наклона скважины.

Устройство состоит иэ внешней рамки 1 с грузом-эксцентриком 2 и полуосями 3 и 4, на одной иэ которых находятся коллекторные кольца 5.

Концы полуосей входят в подшипники

6 и:- 7, встроенные в охранный корпус 8. Во внешней рамке 1 размещена внутренняя рамка 9, полуоси 10 и 11 которой опираются на подшипники 12 и 13. Ось вращения внутренней рамки

0 — 0 не совпадает с осью вращения внешней рамки 0 — 0 и образует с кзй угол (ь . Во внутренней рамке имеются груз-эксцентрик 14 и датчики, например Х и Y 15 и 16 причем датчик

Х имеет груз-отвес 17. Датчик 15 подвешен на кернах и его ось вращения находится в точке А. Вых< цные точки датчиков соединены проводами

c,ìàëoìoìeíòHûìè спиральными токоотводами 18 и 19. В нижней части груза-эксцентрика 14 имеется штифт 20, входящий в ограничитель поворота внутренней рамки. Вся система помещена в охранный корпус 8, в котором укреплены щеточные токосъемники 21, контактирующие с коллекторными кольцами 5. Токосъемники соединены проводами с.жилами кабеля 22.

Внешняя рамка прикреплена к охранному корпусу (или шасси) при помощи сильфонов 23 и 24.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении устройства по наклонной линии, например по оси буровой скважины, обе рамки под действием грузов-эксцентриков 2 стремятся установиться в плоскости наклона. Благодаря применению скользящих токосъемников внешняя рамка

О может поворачиваться на угол и 360 где п — любое число. Иэ-за того, что сила трения токосъемников 21 довольно значительная, внешняя рамка при малых углах наклона (считая от вертикали) не точно ориентируется по заданному направлению, а с некоторым застоем. Применение второй рамки (внутренней), связанной с внешней маломоментными спиральными токоотводами 18 и 19, как это сделано в известном устройстве, позволяет освободиться от влияния застоя внешней рамки на ориентировку датчиков 15 и 16, находящихся во внутренней рамке, так как противоположно действующий момент самих токоотводов

1з ничтожно мал по сравнению с устанавливающим моментом внутренней рамки.

Однако, опыт работы с известным устройством показывает, что такая система надежно работает только

20 при сравнительно больших углах наклона (больше 3 ). При несоосной внутренней рамке в предлагаемом устройстве, расположенной по отношению к оси вращения внешней под углом 3, устанавливающий момент внутренней рамки в первом приближении равен

М P 8 ° sin (Ф+ )

1 где М, всегда больше М.

30 Угол ф достаточно сделать 3-4

О и тогда при застое внешней рамки даже в 900 погрешность в ориентировании датчиков, находящихся во .о внутренней рамке, не превысит 3-4

При движении системы по заданному направлению вертикальные и горизонтальные ускорения гасятся сильфонами 23 и 24, благодаря чему улучшается качество записи сигналов, поступающих с датчиков, так как ко40 лебания их существенно уменьшаются.

Формула изобретения

4 е Устройство .для ориентирования чувствительных элементов по авт. св. 9 234282, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности ориентирования при неболь$6 ших углах наклона системы, ось- вращения внутренней рамки маятникового блока расположена под углом к оси вращения внешней рамки, причем последняя закреплена на корпусе устройства посредством сильфонов.

° Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 234282, кл. G OI V 3/18, 1965 (прототип) °