Устройство для определения зенитного и визирного углов в скважине

 

Изобретение относится к промысловой геофизике и м.б. использовано в инклинометрах . Цель - повышение виброустойчивости путем создания избыточного давления. Уст-во содержит корпус, заполненный вязкой жидкостью, расположенные в нем два датчика с электрическими преобразователями углов поворота, Они выполнены в виде поплавков-маятников с эксцентричными грузами, укрепленных на осях роторов электрических преобразователей углов поворота . Выше корпуса размещена заполненная вязкой жидкостью герметичная изогнутая трубка. Нижний конец изогнутой трубки соединен с корпусом, а верхний расположен на оси корпуса. Полость изогнутой трубки сообщена с полостью корпуса. Система жидкость - чувствительный элемент имеет только две степени свободы, обусловленные лишь движением самого чувствительного элемента относительно корпуса. Это снижает погрешность от динамических помех , повышает виброустойчивость, исключает зависимость точности измерений параметров от изменения т-ры в скважине. Наличие гибкой трубки позволяет повысить уровень свободной поверхности жидкости и тем самым значительно увеличить действие силы избыточного давления на чувствительный элемент. 1 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s Е 21 В 47/022

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)4636946/03 (22)12.01.89 (46)30,05.91. Бюл. М 20 (71)Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72)Н.П.Рогатых и Л.А. Куклина (53)622.243.7(088.8) (56)Авторское свидетельство СССР

М 1155732, кл. Е 21 В 47/022, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 933968, кл. Е 21 В 47/022, 1982, (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗЕНИТНОГО И ВИЗИРНОГО УГЛОВ В СКВАЖИНЕ (57)Изобретение относится к промысловой геофизике и м,б. использовано в инклинометрах. Цель — повышение виброустойчивости путем создания избыточного давления.

Уст-во содержит корпус, заполненный вязкой жидкостью, расположенные в нем два датчика с электрическими преобразователями углов поворота, Они выполнены .в виде

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в инклинометрах и наклономерах с да гчиками ориентации маятникового типа, Целью изобретения является повышение виброустойчивости устройства путем избыточного давления жидкости в корпусе.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство для определения зенитного и визирного углов в скважине.

Устройство для определения зенитного и визирного углов в скважине состоит из корпуса 1, заполненного вязкой жидкостью, герметичной изогнутой трубки 2, нижний конец которой соединен с корпусом, а верхний

„„ )Ц „„1652523 А1 поплавков-маятников с эксцентричными грузами, укрепленных на осях роторов электрических преобразователей углов поворота, Выше корпуса размещена заполненная вязкой жидкостью герметичная изогнутая трубка. Нижний конец изогнутой трубки соединен с корпусом, а верхний расположен на оси корпуса. Полость изогнутой трубки сообщена с полостью корпуса, Система жидкость — чувствительный элемент имеет только две степени свободы, обусловленные лишь движением самого чувствительного элемента относительно корпуса, Это снижает погрешность от динамических помех, повышает виброустойчивость, исключает зависимость точности измерений параметров от изменения т-ры в скважине, Наличие гибкой трубки позволяет повысить уровень свободной поверхности жидкости и тем самым значительно увеличить действие силы избыточного давления на чувствительный элемент. 1 ил. расположен на оси корпуса. В корпусе 1 расположены два одинаковых чувствительных элемента (4Э } 3 и 4, уравновешенных в жидкости по плавучести и дифференту и закрепленных на роторах электрических преобразователей сигналов. Причем полость корпуса сообщена с полостью трубки. Устройство размещено в охранном кожухе 5 скважинного прибора.

Устройство работает следующим образом.

При отклонении корпуса устройства от вертикали на зенитный угол 0 и повороте его вокруг продольной оси на визирный угол а.4Э 3 и 4, поворачиваясь, занимают

1652523 вертикальное положение. При этом ротор одного и реобразователя поворачивается относительно статора на некоторый угол Р>, а другой ротор — на угол jb. Со статоров и реобразователей снимаются электрические сигналы, пропорциональные углам поворота О и р. Углы Р1 и Pz связаны с искомыми зенитным Ои визирным р три гонометрическими соотношениями

tg P>- cosy tg О;

tg Pz = sin p tg O; или (1) 15

tg OТаким образом, могут быть вычислены ,искомый зенитный и визирный углы. Нали чие трубки, сообщающейся с корпусом устройства, обеспечивает в последнем высокую виброустойчивость ЧЭ в процессе работы в условиях вибраций.

Как известно закон распределения давления по глубине выражается формулой

P = Ро+ pgh, (2) где Pp — давление над свободной поверхно- >0 стью жидкости;

p— - плотность жидкости;

g — ускорение силы тяжести;

h — заглубление тела по отношению к свободной поверхности.

Если все члены формулы (2) разделить

ha величинур ц, То она выразится линейной

Зависимостью

Р Ро

РЯ РЯ которая показывает, что давлению P можно поставить в соответствие величине столба жидкости h, создающего в своем основании данное давление. Таким образом, в данном 45 случае формула (1) определяет давление на дно и стенки корпуса, а также йа пдверхность ЧЭ, вращающегося в жидкости. По геореме Паскаля давление жидкости на тело, заглубленное под свободной поверхно- 50 стью равно

Ри = Pp+ P gh - Ратм, где Ратм — атмосферное давление. При норМальных УсловиЯх Pp = Ратм, следовательно 55 давление на глубине h (избыточное давле-. ние) определится как весовое давление жидкости

Ри- pgh

Рассмотрим механизм действия избыточного давления жидкости на погруженное в нее тело. Представим площадь поверхностей, взаимодействующих с жидкостью (поверхность ЧЭ и поверхность полости корпуса), в виде суммы единичных плоских площадей Яь Главный вектор силы давления

1=1 жидкости на любую плоскую площадку S, как угодно наклоненную к горизонту, равен по величине весу цилиндрического столба жидкости, создающего в своем основании данное давление. Он определяется интегралом (4) где и — нормаль к поверхности Si, направленная внутрь жидкости (в данном случае и = const);

Ри = р gh — избыточное (весовое) давление.

Величина силы давления иэ (4) определится как

R=pgh S, (5) где S — общая площадь поверхности.

Таким образом, на единицу объема жидкости действует сила, обусловленная пространственными изменениями давления Ри и не зависящая от ориентации площадок Si (т.е. от конфигурации поверхности S). Величина давления P определяет степень сжатия жидкости в рассматриваемой области (в корпусе устройства), а нормальные найряжения в жидкости сводятся с напряжениям сжатия, действующим на поверхность ЧЭ и зависящим только от величины эаглубления последнего относительно свободной поверхности, Вследствие внутренних напряжений, создаваемых в жидкости избыточным давлением, относительное движение слоев жидкости в корпусе устройства не зависит от относительных перемещений самого корпуса под воздействием динамических помех. Следовательно, ЧЭ своей поверхностью взаимодействует со слоями жидкости, находящимися в относительном покое и движение самого ЧЭ ограничено (в данном случае объем жидкости в корпусе можно рассматривать как разновидность твердого тела в аморфном состоянии), Последнее в значительной степени усиливает демпфирование ЧЭ, при этом система жидкость — ЧЭ, в отличие от известных устройств, при прочих равных условиях имеет только две степени свободы, обусловленные лишь движением самого

ЧЭ относительно корпуса, что снижает по1652523

Формула изобретения

Устройство для определения зенитного и визирного углов в скважине, содержащее корпус, заполненный вязкой жидкостью, Составитель Ю. Лупичева

Редактор Ю. Середа Техред М.Моргентал Корректор С. Черни

Заказ 1754 Тираж 375 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 грешность от динамических помех, повышает виброустойчивость, исключает зависимость- точности измерений параметров от изменения температуры в скважине.

Таким образом, наличие трубки, сообщающейся с корпусом и заполненной жидкостью, позволяет повысить уровень свободной поверхности жидкости и тем самым значительно увеличить действие силы избыточного давления на ЧЭ, т.е. повышает виброустойчивость устройства. расположенные в нем два датчика с:;. электрическими преобразователями углов поворота, выполненными в виде поплавков-маятников с эксцентричными

5 грузами, укрепленных на осях роторов электрических преобразователей углов поворота, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения виброустойчивости путем создания избыточного давления жидкости, 10 оно снабжено расположенной выше корпу- са и заполненной вязкой жидкостью герметичной изогнутой трубкой, нижний конец которой соединен с корпусом, а верхний расположен на оси корпуса, причем

15 полость трубки сообщена с полостью корпуса,