Датчик зенитного угла

 

Изобретение относится к промысловой геофизике и предназначено для определения зенитного угла скважины в процессе бурения. Цель - повышение надежности работы за счет виброустойчивости. Датчик содержит чувствительный элемент в виде тороидальной полости 1, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с разной диэлектрической проницаемостью, которые имеют близкий удельный вес. В полость 1 вмонтированы электроды 2 и 3, служащие емкостными преобразователями. При наклонах изменяется уровень жидкости, что приводит к изменению емкости преобразователей. По величине емкости определяют зенитный угол. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН () В 21 В 47!02

ОЙИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 628296, (21) 4455096/23-03 (22) 25.04.88 (46) 23.08,90. Бюл. N - 31 (71) Днепропетровский инженерно-строительный институт (72) Г.Н.Ковшов и А.А.Посылаев (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11- 628296, кл. Е 21 В 47/02, 1977. (54) ДАТЧИК ЗЕНИТНОГО УГЛА (57) Изобретение относится к промысловой геофизике и предназначено для определения зенитного угла скважины

2 в процессе бурения. Цель — повышение надежности работы за счет виброустойчивости. Датчик содержит чувствительный элемент в виде тороидальной полости 1, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с разной диэлектрической проницаемостью, которые имеют близкий удельный вес. В полость 1 вмонтированы электроды 2 и 3, служащие емкостными преобразователями. При наклонах изменяется уровень жидкости, что приводит к изменению емкости преобразователей. По величине емкости определяют зенитный угол. 1 ил.! 587183

Ф о р м у л а изобретения

Датчик зенитного угла по авт.св.

У 628296, о .т л и ч а нхшийся тем, что, с целью повышения надежнос-. ти в работе за счет обеспечения виброустойчивости, тороидальная полость заполнена двумя несмешивающимися жидкостями, которые имеют близкий удельныи вес.

> 2я (1) о 1 55

I е ю — ускорение свободного паде ния;!!";обретение о сносится к промысловой геофизике, предназначено цля определения зенитного угла скважиньi в процессе бурения и является усовершенст5 вованием изобретения по авт„св.

У 628296„

Цель изобретения — повышение надежности в работе за счет обеспечения виброустойчивости, 1О

На чертеже приведен датчик зенит; ного угла.

Датчик содержит чувствительный элемент в виде тороидальной полости

1, з анолненной двумя несмешивающимися жидкостями с разной диэлектрической проницаемостью, которые имеют ( близкий удельный вес. В полость 1 вмонтированы электроды 2 и 3, служащие емкостпыми преобразователями.

Датчик зенитного угла работает следующим образом.

?(ри отклонении скважины or вертикали чувствительный элемент устанавливается в плоскости наклона скважины, 25 при этом. происходит перемещение уровня жидкостей в чувствительном элементе. В зависимости от уровня жидкости, принятого за нулевой, происходит изменение емкости преобразователей. Так как величина перемещения границ раздела жидкостей определяется величиной зенитного угла, то снимаемый с датчика зенитного угла сигнал зависит от значения зенитного

35 угла.

Спектр частот вибраций при турбинном бурении широк (5-300 Гц), однако максимальные перегрузки лежат в диапазоне частот 20-30 Гц. Вибрации при бурении приводят к значительным дополнительным ошибкам.

Ошибки от вибраций могут быть снижены, если при конструировании преобразователей выбирать частоту собст45 венных колебаний жидкости значительно меньшей (в 40-100 раз) той частоты вибраций при бурении, на которой перегрузки максимальны.

Значение частоты собственных колебаний td для жидкостного чувстви50 о тельного элемента определяется из формулы

1 — длина жидкости в чувствитель ном элементе.

Частота собственных колебаний жидкостного чувствительного элемента, заполненного двумя несмешивающимися жидкостями с разным удельным весом, 2 (у Ю 2 Р р 1, + jell 1(р +р) где 1 — длина жидкости с плотностью

9

1 — длина жидкости с плотно стью )>

В формуле (1) частоту собственных колебаний М можно уменьшить,, только увеличивая длину жидкости 1 в чувствитепьном элементе, что ведет к увеличению габаритов всего устройства и невозможности его использования для измерений.

Как видно из формулы (2), можно, не меняя 1, уменьшить частоту > о подобрав несмешивающиеся жидкости близкими по удельному весу.

Если подобрать несмешивающиеся жидкости, удельный вес которых отличается на 10%, например, глицерин и к-ацетат, то при длине чувствительного элемента 0,1 м (радиус тороида с жидкостями 1,6 см) получают частоту собственных колебаний 0,5 Гц, в то время как у прототипадля получения такой частоты собственных колебаний необходим чувствительный элемент длиной ? м, т.е. радиус тороида 30 см, что не дает возможности использования устройства для измерений зенитного угла скважины малого диаметра

Заполнение тороидальной полости двумя жидкостями с близким удельным весом обеспечивает виброустойчивость датчика, что повышает надежность его работы.