Виброустойчивый преобразователь зенитного угла

 

Изобретение относится к промысловой геофизике и предназначено для контроля параметров наклонно-направленных скважин в процессе бурения. цель - повышение виброустойчивости и точности измерений. В корпусе 1, заполненном вязкой жидкостью, установлена на опорах поплавковая рамка (Р) 2 с эксцентричным грузом. В Р 2 подвешен поплавковый маятник (М) 3 и размещен индуктивный преобразователь угла поворота с наружным и внутренним кольцами (К) 7 и 8. При этом М 3 выполнен в виде цилиндрического тела 4 с замкнутой цилиндрической полостью 5, ось которой смещена относительно оси подвеса М 3. Полость 5 более, чем наполовину своего объема заполнена жидкостью 6. На торцовой поверхности тела 4 закреплено К 7, а К 8 жестко связано с Р 2. При отклонении от вертикали Р 2 устанавливается в плоскость наклона, а М 3 - по линии горизонта и поворачивает К 7 на угол, равный зенитному. При этом К 8 остается неподвижным и с индуктивного преобразователя снимается сигнал рассогласования, пропорциональный величине зенитного угла. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

llG ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :,. и

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) ВИБРОУСТОИЧИВ6!Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЗЕНИТНОГО УГЛА

1 (21) 4390632/23-03 (22) 10.03.88 (46) 23.01.90. Бюл. 5" 3 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Б.В.Лавров и Э.Р.Ахметсафин (53) 622,241,7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1027379, wry. E 21 в 47/02, 1983.

Молчанов А,Л. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. М.: Недра, 1983, с, 68-69. . О

„„80„„1537799 А 1 (51) 5 Е 21 в 47/02 (57) Изобретение относится к промысловой геофизике и предназначено для контроля параметров наклонно-направленных скважин в процессе бурения.

Цель - повышение виброустойчивости и точности измерений. В корпусе 1, заполненном вязкой жидкостью, установлена на опорах поплавковая рамка (Р) 2 с эксцентричным грузом. В Р 2 подвешен поплавковый маятник (М) 3

1537799 и размещен и ндукти вный. преобра зовател ь угла поворота с наружным и внутренним кольцами (К) 7 и 8. При этом М 3 выполнен в виде цилиндрического тела 4 с замкнутой цилиндрической по."- -„

5 лостью 5, ось которой смещена относительно оси подвеса M 3. Полость 5 более, чем на половину своего объема заполнена жидкостью 6. На торцовой поверхности тела 4 закреплено К 7, а

Изобретение относится к промысловой геофизике и предназначено для контроля параметров наклонно-направленных скважин в процессе бурения.

Цель изобретения - повышение Ъиб- Zp роустойчивости и точности измерений °

На фиг,1 приведен виброустойчивый преобразователь зенитного угла, продольный разрез; на фиг.2 - разрез й-A на фиг.1. 25

Виброустойчи вый пр еобра зова тел ь зенитного угла содержит заполненный вязкой жидкостью корпус 1, в котором на опорах установлена поплавковая рамка 2 с эксцентричным грузом (не gp показан). В рамке 2 подвешен поплавковый маятник 3 в .виде цилиндрического тела 4, в котором выполнена замкнутая цилиндрическая полость 5, ось которой смещена относительно оси под- 25 веса маятника 3. Полость 5 более чем наполовину своего объема заполнена жидкостью 6. В рамке 2 размещен индуктивный преобразователь угла поворота с наружным внутренним кольцом 7 и щ

8. Наружное кольцо 7 (ротор индуктивного преобразователя) закреплено на торцовой поверхности цилиндрического тела 4, а внутреннее кольцо.8 (статор этого преобразователя) жестко связано с рамкой 2. Съем сигнала и питание осуществляется через коллектор 9 и герметичный штепсельный разъем 10, Преобразователь зенитного угла работает следующим образом.

В исходном положении, когда зенитный угол равен О, с индуктивного пре" образователя угла поворота снимается нулевой сигнал. При отклонении от вертикали рамка 2 устанавливается в плоскости наклона. Маятник 3 под действием силы тяжести устанавливается по ли ни и гори зонта, по вора чи вая

К 8 жестко связано с P 2. При отклонении от вертикали P 2 устанавливается в плоскость наклона, а М 3 - по линии горизонта и поворачивает К 7 на угол, равный зенитному. При этом K 8 остается неподвижным и с индуктивного преобразователя снимается сигнал рассогласования, пропорциональный величине зенитного угла, 2 ил. тем самым связанный с ним ротор (кольцо 7) индуктивного преобразователя угла на угол, равный зенитному, При этом статор в виде кольца 8 остается неподвижным и с индуктивного преобразователя снимается сигнал рассогласования, пропорциональный величине зенитного угла.

Предлагаемый преобразователь зенитного угла может использоваться для измерения непосредственно в . процессе бурения скважины. Действительно, для работоспособности преобразователя в процессе бурения, сопровождающегося вибрациями определенного спектра частот, необходимо, чтобы частота собственных колебаний маятника 3 была в 5-6 раз меньше нижней границы частотного спектра вибрации, При этом условии значения вибрационной погрешности не превышают предела допустимых, а точность измерения зенитного угла повышается.

Частота Я, собственных колебаний определяется выражением

Я,= I, (1), где P.1 — статический момент или маятниковость;

I — момент инерции маятника, Уменьшение частоты Ю„- собственных колебаний в виброустойчивом преобразователе зенитного, угла достигнуто эа счет выбора рациональной формы и конструкции маятника. При заданном весе и устанавливающем моменте, которые определяются внешними габаритами, маятник с приведенным на фиг ° 2 сечением имеет максимальный момент I инерции

R0 2

) = — — - ИГ2(— +а2 i

2 2

/у (2) rpe R — радиус цилиндрического тела;

37799 6 индуктивного преобразователя угла в качестве дополнительного груза.

P 1

И,=

О1

1 (3) 5 15 г — ради ус цили ндрич ес кой полос ти

) а - расстояние от оси вращения цилиндрического тела до оси цили ндрической полости.

Следовательно, согласно выражению (1) маятник 3 имеет минимальную частоту я, собственных колебаний.

Кроме того, к маятнику 3 присоединено статически уравновешенное относительно оси вращения тело с моментом I, инерции. Им является наружное кольцо 7 индуктивного преобразователя угла. Не уменьшая маятниковости и не нарушая плавучести маятника 3, наружное кольцо 7 увеличивает момент инерции всей конструкции в целом, приводя к дополнительному снижению частоты Яо, собственных колебаний, которая определяется выражением

Наружное и внутреннее кольца индуктивного преобразователя угла имеют вес одного порядка, однако момент инерции наружного кольца 7 относительно оси вращения цилиндрического тела 4 больше, чем момент инерции внутреннего, так как средний радиус его больше> чем у внутреннего кольца

8. Это и обусловило в данной кон-струкции выбор наружного кольца 7

Заполнение замкнутой полости жидкостью в свою очередь позволяет уменьшить частоту собственных колеба" ний маятника, а следовательно, также ведет к повышению виброустойчивости и точности измерений.

Формула изобретения

Виброустойчивый преобразователь зенитного угла, содержащий заполненный вязкой жидкостью корпус, установленную в нем на опорах поплавковую рамку с эксцентричным грузом, в которой подвешен поплавковый маятник и размещен индуктивный преобразователь угла поворота с наружным и внутренним кольцами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения виброустойчивости и точности измерер5 ний, маятник выполнен. в виде цилиндрического тела с замкнутой цилиндри-.ческой полостью, ось которой смещена относительно оси подвеса маятника, при этом наружное кольцо индуктивного преобразователя закреплено на торцовой поверхности цилиндрического тела, внутреннее его кольцо жестко связано с рамкой, а цилиндрическая полость более чем наполовину своего объема заполнена жидкостью.

1537799

4-4

Составитель А.Цветков

Техред M.Äèäûê

Корректор Т.Палий

Редактор С.Патрушева

За каэ 151 Тираж 478 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035,:l.сква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдатепьс кий комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 101