Устройство для бесконтактной связи датчика на маятниковом блоке с каротажным кабелем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ СВЯЗИ ДАТЧИКА НА МАЯТНИКОВОМ БЛОКЕ С КАРОТАЖНЫМ КАБЕЛЕМ, содержащее корпус , внутри которого на центральной оси последовательно установлены маламоментные спиральные токоотводы и самоостанавливающийся маятниковый блок с датчиком, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности работы за счет ограничения закручивания токоотводов, оно снабжено двумя эксцентричными грузами, размещенными на стержне, один конец KOTopioro подвижно соединен с осью маятникового блока, а другой закреплен в корпусе, причем эксцентричные грузы установлены с возможностью поворота один относительно другого и с возможностью периодического поворота маятникового, блока в сторону (О вращения корпуса.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) () )) (5()4 Е 21 В 47 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Ф,, ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ю л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3779364/22-03 (22) 15.05.84 (46) 30.09.85. Бюл. Р 36 (72) В.Г. Афанасьев, Н.Г. Никитин и В.С. Орлов (71) Кузнецкий металлургический комби" нат им. В.И. Ленина и Производственное объединение "Сибруда" (53) 622.241.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 285860 кл. Е 21 В 47/02, 1967.

Авторское свидетельство СССР

9 234282 кл. Е 21 В 47/00. 1967. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ

СВЯЗИ ДАТЧИКА НА МАЯТНИКОВОМ БЛОКЕ С

KAP0TA)KHbIN КАБЕЛЕК, содержащее корпус, внутри которого на центральной оси последовательно установлены маламоментные спиральные токоотводы и самоостанавливающийся маятниковый блок с датчиком, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности работы за счет ограничения закручивания токоотводов, оно снабжено двумя эксцентричными грузами, размещенными на стержне, один конец которого подвижно соединен с осью маятникового блока, а другой закреплен в корпусе, причем эксцентричные грузы установлены с возможностью поворота один относительно другого и с возможностью периодического пово- Я рота маятникового. блока в сторону вращения корпуса.

11821

Изобретение относится к элементам устройств для исследования буровых скважин и может быть использовано в устройствах ориентирования датчиков (преимущественно зенитного угла), устанавливаемых в скважинных снарядах геофизических приборов и содержащих маятниковый блок„

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет ограничения закручивания токоотводове

На фиг. 1 приведено устройство для бесконтактной связи датчика на маятниковом блоке с каротажным кабелем, а также сечения А-А, Б-Б и

В-В; на фиг.2 — эксцентричный груз в двух проекциях; на фиг.3 — - кинематическая схема звена из упора и эксцентричного груза; на фиг.4 — кинематическая схема звена из эксцентричных грузов; на фиг.5 и 6 — кинематические схемы звена из эксцентричных грузов и эксцентричного груза маятникового блока; на фиг.7 — кинематическая схема звена из эксцентричного груза и эксцентричного груза маятникового блока.

Устройство содержит корпус 1, маятниковый блок 2 с датчиком 3, эксцентричным грузом 4, упором 5, осью 6, изолированными клеммами 7 на оси, проводниками 8 и связывающим датчиком с маломоментными спиральными токоотводами 9. В корпус 1 35 ,прибора вмонтирована опора 10 керна

11 оси б маятникового блока, ось 12 эксцентричного груза 13 и эксцентричного груза 14 с опорой 15 керна 16 оси б маятникового блока, упор 17 и 40 жесткие клеммы 18, изолированные от корпуса. Маломоментные спиральные токоотводы 9 обеспечивают связь датчика 3 на маятниковом блоке с каротажным кабелем 19, жилы которого рас-4о паиваются на клеммы 18. Эксцентричные грузы 13 и 14 вращаются на вмонтированных в них подшипниках 20 вокруг оси 12,. Упор 5 и 17, а также

21 — 24, вмонтированные в эксцентрич- 50 ные грузы, обеспечивают необходимую последовательность взаимодействия эксцентричных грузов маятникового. блока, ограничивают возможное вращение маятникового блока относительно 55 корпуса прибора.

На фиг. 2 изображен эксцентричный груз 13 с указанием параметров, не58 2 обходимых для анализа работы механизма, где Pz — угловой размер упора

23; R — расстояние от оси вращения до центра упора; — расстояние.от оси вращения до центра массы; Рз сила веса, приложенная к центру С массы эксцентричного груза.

Эксцентричный груз 14 выполнен аналогично и имеет угловой размер упора 21 равным /3,, к центру массы приложения силы веса P, расстояние от оси до упоров также равно R

На фиг.3 — 7 используются следующие обозначения

oc> — угол вращения маятникового блока;

Мг — угол вращения груза 14;

a 1 — угол вращения груза 13;

o(— угол вращения корпуса устройства. (За исходное состояние принято положение грузов и корпуса снаряда, фиг. 1) .

P< — вес эксцентричного груза 14 маятникового блока;

Рг — вес эксцентричного груза 14;

Р— вес эксцентричного груза 13.

На фиг. 3 — 7 расстояния от центров масс грузов 13 и 14 и груза 4 маятникового блока до оси устройства взяты одинаковыми с целью упрощения анализа работы механизма.

Рассмотрим работу устройства при горизонтальном расположении его корпуса. При продвижении по скважине корпус 1 устройства может поворачио ваться вокруг своей оси 0 — 360. При вращении корпуса 1 из исходного поо ложения на уголМ4 180 против часовой стрелки (фиг.3) упоры 17 и 24 соприкасаются и далее корпус 1 вращается вместе с грузом 13. При о I г о Рг

М = 360 — -- (М = 180 — — ) сопри1 2 2 касаются упоры 22 и 23, эксцентричные грузы 13 и 14 вращаются вместе (фиг.4).При этом маятниковый блок 2 остается в ориентированном положении, а маломоментные токоотводы закручиваются на угол Ы4 . При а< >360 (>> о о

)180 ) углы достигают критических значений (K4 t С(1Kp s 0(2kp ) > грузы

13 и 14 вращаются против часовой стрелки под действием веса груза 13, независимо от вращения корпуса 1.

Это наступает при

- P> 5in > > P sin о г

1182158 или (3г г 8 « — 2

4(M Р

Р -Рг соэ —

2 о о

Для того, чтобы 180 < w>„ i270 не-. 5 обходимо чтобы АМ .„Р ) О, отсюда P > 2

«Р» з — так как Рг еп — > О.

При вращении грузов 13 и 14 при о Р,+Рг о Э= 360 - — — — (фиг.5) упор 21 ка- 1О

2 сается упора 5 маятникового блока и далее грузы 13 и 14 вращаются вместе с маятниковым блоком под действием веса груза 13, при этом маятниковый блок поворачивается на угол а1 и выходит из состояния ориентирования (фиг.б), начинается раскручивание токоотводов. При этом грузы 13 14

У и 4 составляют кинематическое звено (фиг.б). Величина груза 13 должна быть выбрана такой, чтобы она обеспечивала вращение не только груза

14, но и маятникового блока, что выполняется при, 25

-Р з y > Р,з п, Рг.Ы о

Предположив, что звено остается жестко связанным при всех значениях углов М1» Мг » М5, можно определить 30 угол КгР» при котором грузы находятся в состоянии равновесия

1 2, Р1

Р, si62-Р> 51. — 2 р, р, Pg co8 — -Pz+P co5—

Отсюда

P з й—

2 I» z «P2 Р

Рг-Р, соз —

55 о о

Чтобы 180 осг„ «270, необходимо

«Рг g ыгкрг)0

Угол о го должен лежать в третьей четверти, поэтому р az<) 0. и /4 о

Случай Р = Р = Р - = — = 60 40

» исключим, так как при этом равнове- . сие соблюдается при всех значениях

Фг . После поворота груза 14 на угол

Ыг>180, он способствует вращению о маятникового блока вместе с грузом 45

13, а по достижению критического углачуг„, груз 14 сам вращает маятниковый блок. Значениео(г „г опреде ляется из условия

50 г 6 г г P, " °

«РЬ ъ

Отсюда P »P coq —, /

2 так как

9, Р 51п- - О. Поскольку до о ! zwpz звено вращается под действием веса груза 13 необходимо, чтобы критический угол достигался до того, как груз 13 придет в состояние равновео сия, т.е. при е(i 336600, при этом

o .. o Р

180 а с г (180

z«p

Кроме того, критический угол Мгк гкрп. должен достигаться до того, как звено из грузов 13, 14 и 4 придет в состояние равновесия. Отсюда для нормальной работы механизма необходимо, чтобы

ВО си. 6 о г c180 t— о о 62

« г 2

% Р2, A

Р о — Р 5 н Р,ein— или

2 2 2 г»cos — P соз — -p +Р со8 —

Р, ь,, 2

) P2 А

P sr то P cîâ — Р -Р сочв

2 2 » 2 и дополнительное условие, накладываемое на грузы:

А

al« р ь а—

0

После того как a> = 360, груз

13 не взаимодействует с грузом 14 и 4. Груз 14, приходя в состояние равновесия (фиг.7), проворачивает о маятниковый блок на угол о(, « 180 и маятниковый блок под действием груза4 приходит, в состояние равновесия о так, что М1 = 360. При этом маломоментные токоотводы,закрученные на угол 360 «q«p» 450 раскручиваются на угол 360о

В процессе раскручивания токоотводов маятниковый блок и датчик, расположенный на нем, разориентированы и измерения невозможны. Однако раскручивание токоотводов происходит при движении снаряда по скважине и занимает 2-3 с, а измерения с самоостанавливающимся маятниковым блоком производится во время остановки снаряда, когда раскручивание не влияет на результаты измерения..При дальнейшем вращении корпуса 1 в о ту же сторону на угол 360 процесс повторяется. Устройство аналогично

1182158 работает при вращении корпуса по часовой стрелке. На углы /3,и Pz наложено ограничение + <360 - „

/3 я которое необходимо для того, чтобы упор 21 груза !4 не касался упора 5 маятникового блока до тех пор, пока грузы 13 и 14 не достигнут критического угла М „ и не начнется их вращение под действием веса груза 13.

При соблюдении данного условия маятниковый блок находится в состоянии ориентирования все время, за исключением времени раскручивания его грузами 13 и 14.

Положение упоров 17 и 24; 22 и

23; 5 и 21 может быть иным, т.е. упоры взаимно соприкасающиеся при вращении корпуса могут занимать различные положения относительно оси снаряда, оставаясь разнесенными друг а от друга на 180 относительно оси в исходном положении корпуса. Перестановка упоров не изменяет принципа работы устройства. В случае использования грузов 4, 14 и 13 с разными расстояниями от оси устройства до центров масс во всех приведенных соотношениях необходимо умножить на расстояния от оси до центра масс, при этом соотношения не изменятся. При отклонении оси корпуса 1 от горизонтали, силы, приводящие маятниковый блок и эксцентричные грузы в состоянии равновесия, уменьшаются пропорционально косинусу угла отклонения от горизонтали, а при отклонении на 86-88 сила, приводяо щая в состояние равновесия, равна

0,04-0,06 от силы, действующей при горизонтальном положении корпуса снаряда. Для нормальной работы устройства необходимо величины грузов

4, 13 и 14 и углы,, 3 выбирать так, чтобы силы, приводящие грузы в состояние равновесия, могли преодолеть силы трения в подшипниках грузов и установить маятниковый блок в состояние ориентирования. При строго вертикальном положении корпуса грузы и маятниковый блок разориентированы, однако датчик маятникового блока (имеется в виду отвес для измерений

10 зенитного угла) принимает вертикальное положение независимо от ориентации маятникового блока. Установка эксцентричных грузов ограничивает закручивание маломоментных токоотво-

15 дов, создается возможность соединить маломоментными токоотводами датчик с каротажным кабелем и обеспечить их бесконтактную связь.

20 Предлагаемое устройство обеспечивает бесконтактную связь датчика с каротажным кабелем, что устраняет влияние на результаты измерений непостоянства сопротивления контакта, 25 например при окислении или загрязнении поверхности коллектора, не содержит устройств, прижимающих щетки к коллектору, и не потребляет электроэнергию для прижатия щеток.

30 Кроме того, устройство обеспечивает бесконтактную связь датчика на маятниковом блоке с каротажным кабелем через маломоментные токоотводы, угол закручивания которых при движении снаряда по скважине ограничен углом 4 „,что обеспечивает повышение надежности работы устройства.

Наиболее эффективно устройство может быть использовано при изготовле нии переносных инклинометров для измерения параметров эксплуатационных и разведочных скважин небольшой длины, когда необходимыми условиями являются надежность, простота, ма45 лый вес и малое потребление энергии.

1182158

1.1182158

l г

1