SU222309A1 - Гироскопический инклинометр - Google Patents

Description

Известны гироскопические инклинометры дл  съемки скважин, состо щие из блока измерителей зенитного угла, азимутального устройства и .принимающего дистанционного устройства на поверхности.

Предложенный инклинометр отличаетс  тем, что каждый из двух измерителей зенитного угла и соответствующий ему принимающий элемент устройства на поверхности выполнены в виде идентичных электромагнитов компенсационного типа, причем оба принимающих элемента устройства на поверхности смонтированы в отдельном блоке, один конец которого закреплен в кардановом подвесе, перемещающемс  по вертикальным направл ющим , а другой - в шаровом шарнире, перемещающемс  в горизонтальной плоскости .

Такое выполнение устройства обеспечивает повышение точности измерений инклинометра .

Предлагаемое устройство состоит из трех основных частей: блока 1 измерителей зенитного угла, гироскопического азимутального устройства 2 и наружного корпуса 3 приемного устройства.

Блок 1 измерителей зенитного угла состоит из двух ма тников 4, оси которых взаимно перпендикул рны, так что ма тники измер ют составл ющие зенитного угла в двух взаимно перпендикул рных плоскост х. Оси подвеса обоих ма тников жестко закреплены в одном блоке, корпус 5 которого может свободно вращатьс  по оси инклинометра, так как установлен на шарикоподшипниках 5. Корпус

блока измерителей стабилизируетс  в азимуте след щей системой, работающей от азимутального гироскопического устройства 2 так, что плоскости, в которых происходит измерение составл ющих зенитного угла, в азимуте

стабилизированы.

Азимутальное гироскопическое устройство может иметь любой принцип действи . На фиг. 1 оно представлено в виде свободного гироскопа с ротором 7, внутренней рамкой 8

и наружной рамкой 9. Последн   помещена в шарикоподшипники 10 и снабжена датчиком отклонений // след щей системы блока 1 измерителей зенитного угла, работающей через усилитель 12 (фиг. 2) на двигатель 13 с редуктором 14.

Ма тники 4 снабжены автокомпенсационными электромагнитными устройствами, состо щими из датчиков 15 отклонений ма тника от оси инклинометра (но не от вертикапр мителем 17 и компенсационных электромагнитов 18.

При отклонении скважины от вертикали ма тники 4 отклон ютс  от оси инклинометра , датчик 15 отклонений вырабатывает переменное напр жение, которое усиливаетс  в усилителе 16 и преобразуетс  в посто ннный ток в выпр мителе 17. Этот ток поступает в обмотки компенсационных электромагнитов 18, в результате чего под воздействием магнитного пол  железный  корь 19 ма тника вт гиваетс  в катушку и вновь устанавливаетс  в положение вдоль оси инклинометра. Мерой угла наклона  вл етс  сила тока в катушках компенсационных электромагнитов 18. Дл  того, чтобы ток попадал именно в обмотку электромагнита, котора  вызывает возвращение ма тника к оси симметрии, в выходные цепи выпр мителей 17 включены выпр мительные элементы (детекторы) 20 (фиг. 2), направл ющие ток в ту или иную катушку, в зависимости от знака напр жени . Знак выходного посто нства напр жени  управл етс  знаком фазы входного сигнала, поступающего от датчика 15 отклонений.

Дл  дистанционной передачи из инклинометра на поверхность используетс  тот же компенсационный ток, который, проход  через обмотки компенсационных электромагнитов измерителей сквалсинного прибора, поступает далее через трехжильный кабель в обмотки электромагнитов /5 повторителей зенитного угла. Обмотки имеют точно такие же параметры , как и в скважинном приборе, однако в данном случае  вл ютс  не компенсационными , а отклон ющими.

Приемное устройство (фиг. 2 и 3) состоит из блока 21 повторителей зенитного угла, кольца 22 карданового подвеса блока, двух однотипных принимающих след щих систем пространственной установки блока и датчиков . Блок 21 повторителей зенитного угла как и блок 1 измерителей зенитного угла состоит из двух точно таких же ма тников 4, оси подвеса которых также развернуты па 90° одна относительно другой. Верхн   часть корпуса 23 блока повторителей подвешена в кардановом подвесе на кольце 22, причем опоры 24 кольца 22 всегда располагаютс  на горизонтальной оси с возможностью свободного перемещени  в вертикальных пазах. 25. Оси подвеса ма тников повторителей располагаютс  относительно наружной оси кольца 22 соответственно расположению осей подвеса ма тников измерителей относительно оси гироскопа. На нижнем конце корпуса 23 находитс  шаровой шарнир 26, например в виде шарнирного подшипника, с кареткой 27, скольз щей по двум взаимно перпендикул рным направл ющим 28 и 29. Эти направл ющие могут перемещатьс  по взаимно перпендикул рным направлени м гайками 30 и 31 ари помощи спаренных ходовых винтов 32 и ,3. Ходовые винты через редукторы 34 и 35 привод тс  во вращение двигател ми 36 и 37,

 вл ющимис  исполнительными двигател ми след щих систем, которые управл ютс  соответственно от датчиков рассогласовани  38 и 39 через усилители 40 и 41. Одновременно с ходовыми винтами вращаютс  датчики 42 и 43 - вращающиес  трансформаторы дл  сумматора.

Работа устройства происходит следующим образом.

При движении инклинометра по скважине корпус инклинометра получает наклон, соответствующий зенитному углу скважины в точке измерени . Замеры происход т без остановок прибора. При этом на ма тники измерителей зенитного угла, отклон ющиес  от оси симметрии под действием силы т жести, начинают действовать усили  от систем электромагнитной автокомпенсации, удерживающие эти ма тники в положении вдоль оси

инклинометра. Например, нижний ма тник 4 блока измерителей / (фиг. 1), отклонившись вправо относительно оси инклинометра в результате наклона инклинометра влево (если в плоскости фиг. 1 инклинометр повернулс  по часовой стрелке), вызывает в датчике 15 переменное напр жение.

Это напр жение усиливаетс  в усилителе 16 и выпр мл етс  в фазочувствительном выпр мителе 17, после чего в зависимости от знака поступающей фазы от датчика 15, через детектор 20 попадает в соответствующий электромагнит, в данном случае - в левый электромагнит 18. Под действием электромагпита ма тник удерживаетс  по оси инклинометра с некоторой ошибкой, вызываемой статизмом данной системы регулировани ; при наличии достаточной крутизны эта ошибка практически пренебрежимо мала.

Ток, проход щий через левую обмотку компенсационного электромагнита, идет далее по кабелю и через разделительный дроссель поступает в левую обмотку электромагнита 18 нижнего ма тника 4 блока 21 повторителей . В этом блоке электромагнит играет роль отклон ющей системы. Ма тник под действием катушки отклон етс  влево от вертикали , на выходной обмотке датчика 38 по вл етс  управл ющее напр жение, которое

через усилитель 40 воздействует на след щий двигатель 36. Этот двигатель через редуктор 34 вращает ходовые винты направл ющих 29, которые, перемеща  каретку 27 с щарниром 26 влево, вызывают наклон блока повторителей на такой же угол, что и инклинометр .

Предмет изобретени 

Гироскопический инклинометр, состо щий из блока измерителей занитного угла, азимутального устройства и принимающего устройства на поверхности, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, и соответствующий ему принимающий элемент устройства на поверхности выполнены в виде идентичных электромагнитов компенсационного типа, причем оба принимающих элемента устройства на поверхности смонтиро- 5 ваны в отдельном блоке, который с одной стороны закреплен в кардановом подвесе, перемещающемс  по вертикальным направл ющим , а с другой - в щаровом шарнире перемещающемс  в горизонтальной плоскости.

/

18

I- -IM-IW

м«

Фигл

Фи5 2

г-

Фиг 3