Устройство для измерения угла искривления скважины

 

Изобретение относится к геологоразведочной технике и позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения угла искривления скважин. В поворотной рамке (Р) 1 размещены балансный электродвигатель (ЭД) 3, дифференциальный усилитель 8 и преобразо-f ватель угла искривления в электрические колебания. Преобразователь выполнен .в виде электрической Р6 и П-образного магнита (М) 4, плоскость колебаний которого образует с осью Р1 угол не равный 90 . Упругий плоский подвес 5 связывает М4 с Р1, а Р6 размещена в зазоре М4 и имеет две одинаковые катушки 7. Через усилитель 8 ЭД 3 соединен с Р6 и блоком 9 управления. Катушки 7 включены встречно и расположены в плоскости, перпёндинкулярной плоскости колебаний М4. Электрическое поле Р6 отклоняет М4 от положения равновесия . Сигнал разбаланса с катушек 7 через усилитель В вызывает вращение ЭДЗ и поворот Р1 в сторону компенсации ® разбаланса. Измеряют частоту колебаний М4, по величине которой определяют (Л угол искривления скважины. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Е 21 В 47/022

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4256258/23-03 (22) 03.06.87 (46) 07.02.89. Бюл. N 5 (71) Научно-производственное объединение 1Сибцветметавтоматика" (72) M.Е.Царегородцев и В.В.Янкевич (53) 622.241.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 386127, кл. Е 21 В 47/022, .1971.

Авторское свидетельство СССР

N9 187695, кл. F. 21 В 47/022, 1965. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к геологоразведочной технике и позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения угла искривления скважин. В поворотной рамке (Р) 1 размещены балансный электродвигатель (ЭД) 3, дифференциальный усилитель 8 ипреобразо-, ÄÄSUÄÄ 4 6547 А1 ватель угла искривления в электричес кие колебания. Преобразователь выполнен .в виде электрической Рб и П-об разного магнита (М) 4, плоскость колебаний которого образует с осью Р1 угол не равный 90 . Упругий плоский подвес 5 связывает М4 с Р1, а Рб размещена в зазоре М4 и имеет две одинаковые катушки 7. Через усилитель 8 ЭД 3 соединен с Рб и блоком 9 управления.

Катушки 7 включены встречно и расположены в плоскости, перпендинкулярной плоскости колебаний М4. Электрическое поле Рб отклоняет М4 от положения равновесия. Сигнал разбаланса с катушек

7 через усилитель 8 вызывает вращение

ЭДЗ и поворот Р! в сторону компенсации разбаланса. Измеряют частоту колебаний

М4, по величине которой определяют угол искривления скважины. 4 ил.

1456547

Изобретение относится к геологии, а именно к геологоразведочной технике, и может использоваться для определения углов наклона геологоразве5 дочных скважин любого диаметра.

Цель изобретения — повышение точ-. ности и.расширение диапазона измерений.

На фиг.1 представлена конструктив- 10 ная схема устройства; на. фиг.2 — электрическая схема блока управления; на фиг.3 — график зависимости собственной частоты f колебаний магнита от угла между плоскостью колебаний маг-15 нита и вертикальной плоскостью; на фиг,4 — график зависимости. частоты f колебаний магнита от угла а искривления.

Устройство для измерения угла ис- 20 кривления скважины содержит поворотную рамку 1, соединенную. через кинематическу передачу 2 с балансным электродвигателем 3, установленным в рамке 1, в котрой размещен преобразователь угла искривления в электрические колебания, выполненный в виде П-образного магнита 4, связанного упругим плоским подвесом 5 с поворотной рамкой 1, и электрической рамки 6, жестко связанной с поворотной рамкой 1. Плоскость колебаний магнита 4 образует с осью вращения поворотной рамки 1 угол, не равный

90, например 30 . 35

Электрическая рамка б размещена в зазоре магнита 4 и имеет две оди- наковые катушки 7, которые включены встречно и расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний 40 магнита 4. Балансный электродвигатель

3 через дифференциальный усилитель 8, установленный в рамке 1, соединен с электрической рамкой 6 и блоком 9 управления, Размещенным вне Рамки 1. 45

Блок 9 управления содержит блок 10 питания, выход которого через резис- тивный усилитель 11 напряжения и кнопочную станцию 12 соединен с обмоткой промежуточного реле 13, в цепи которого последовательно включен пороговый элемент 14, состоящий из двух встречно включенных стабилитронов.

Параллельно на выходе блока 10 питания включена компенсационная схема, включающая встречно соединенные катушки 7 электрйческой рамки 6, через блокировочные контакты 15 и 16 промежуточного реле 13, соединенные с входом дифференциального усилителя 8, на выходе котрого подключена обмотка управления балансного электродвигателя 3.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения нажатием кнопки "Запуск" подают на компенсационную схему пониженное напряжение питания, надостаточное для пробоя порогового элемента 14 и включения реле 13. При этом электрическая рамка б запитывается напряжением питания и, взаимодействуя с постоянным магнитом 4, отклоняет его от равновесного положения в сторону. Кнопку Запуск" отпускают и нажимают кнопку "Измерение". При этом полное питающее напряжение вызывает пробой порогового элемента 14, срабатывание промежуточного реле 13, в результате чего переключающие блокировочные контакты

15 и 16 подключают встречно включенные катушки 7 на вход дифференциального усилителя 8. В результате несимметричного положения магнита 4 относительно катушек 7 на выходе последних появляется сигнал разбаланса, индуцируемый колебаниями магнита 4.

Сигнал разбаланса, усиленный -дифференциальным усилителем 8, вызывает вращение балансного электродвигателя

3 и поворот рамки 1 в сторону компенсации разбаланса. Баланс наступает, когда поворот рамки i приводит к симметричному положению магнита 4 относительно катушек 7. Это первое положение соответствует частоте f<, колебаний магнита 4, которую измеря-ют частотомером (не показан) и кото- . рая определяет величину угла искрив;. ления.

Эта частота зависит от момента инерции П-образного магнита 4 и упру" гости подвеса 5, а также от эффективной длины маятника, которым является магнит, закрепленный на подвесе. В свою очередь, эффективная длина маятника зависит от наклона плоскости колебаний магнита по отношению к вертикальной плоскости.

При условии симметричного колебания магнита 4 относительно катушек

7 электрической рамки 6 зависимость (фиг.3) относительно линейна только о в пределах 30- 120 . Этот участок используется при организации измерений и характеризуется диапазоном измерез 14565 ния от 0 до 90 . Для расширения диао паэона от 90 до 180 требуется расширение функции преобразователя, т.е. смещение линейного участка параллель5 но оси абсцисс на заданную величину. Это возможно, если плоскость колебаний П-образного магнита 4 образует с осью вращения поворотной рамки о о

1 угол, не равный 90, например 30 а во время измерения поворотная рамка t устанавливается в двух положениях, отличающихся друг от друга на о

180, причем в обоих случаях П-образный магнит 4 должен совершать симмет- 15 ричные колебания относительно катушек .7 электрической рамки 6 преобразователя. о

Поворот рамки 1 на 180 сдвигает кривую 17 (фиг.4) относительно кри- р0 вой 18 на двойной угол наклона, т.е.

0 на 60 . При этом вертикальное расположение скважины соответствует углу о

30 наклона плоскости колебаний маг- . нита 4, т.е. началу линейного участка кривой.

Иожет быть два положения рамки 1 при симметричном расположении магнита

4 относительно катушек 7, отличающиеся.друг от друга « а 180, при этом 30 угол между плоскостью колебаний магнита 4 и осью скважины не должен быть равен 90 . Поворот рамки 1 на 180 относительно первого положения осуществляется сменой полярности питающего напряжения на выходе блока 1 0 питания и повторением процедуры измерения .аналогично описанной для первого положения рамки 1. Рамку 1, разо ворачивают на 180 и измеряют частоту 4О только в том случае, если замер частоты f< показал, что угол искривления измеряется в положении преобразователя, когда участок его характеристики нелинеен. Такие положения

47

4 определяются по заранее составленным тарировочным таблицам.

Выполнение преобразователя в виде электрической рамки и размещенного на плоском упругом подвесе П-образного магнита, плоскость колебаний которого образует с осью вращения поворотной о рамки угол, не равный 90, позволяет

О. расширить диапазон измерений до.180 снизить активные потери колебательной системы и повысить стабильность собственной частоты колебаний, а следовательно, и точность измерений.

Формула из обретения

Устройство для измерения угла искривления скважины, содержащее поворотную рамку и размещенный в ней преобразователь угла искривления в электрические колебания, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью .повьппения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено установленными в рамке балансным электродвигате- .. лем и дифференциальным усилителем и размещенным вне рамки блоком управления, а преобразователь угла искривления в электрические колебания выполнен в виде электрической рамки, жестко связанной с поворотнои рамкой, и . связанного упругим плоским подвесом с поворотной рамкой П.-образного магнита, плоскость колебаний которого образует с осью вращения поворотной о рамки угол .не равный 90, при этом электрическая рамка размещена в зазоре магнита и имеет две одинаковые катушки, которые включены встречно и расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний магнита, а балансный электродвигатель через дифференциальный усилитель соединен с электрической рамкой и блоком управления.

1456547

ЧО 150

tPuz. 3

150 а О

720

Составитель А.Цветков

Техред М.Ходанич

Редактор А.Шандор

Корректор Г.Решетник

Заказ 7469/27 Тираж 514

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4