ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОМЕТР

Полезная модель относится к области точного приборостроения, а именно к гироскопическим измерителям (инклинометрам) параметров траекторий нефтяных, газовых, геотермальных, железорудных и других скважин.
В настоящее время для решения практических задач определения пространственной ориентации скважин различного назначения кроме обеспечения точностных характеристик, к инклинометру предъявляются жесткие требования по массо-габаритным показателям (особенно по наружному диаметру - (38…42) мм), по минимизации электропотребления, по условиям работы при высоких окружающих температурах 100…150С°, при большом окружающем давлении 60 Мпа, а совмещение бурового снаряда и инклинометра в единый комплекс еще более ужесточает эти требования из-за жестких условий, в которых предполагается эксплуатировать прибор (например, условия повышенных виброударных возмущений, превышающих обычные в 10…100 раз). Выполнить эти подчас противоречивые требования чрезвычайно сложно.
Известны инклинометры магнитометрического типа, азимутальную ориентацию которыми определяют по магнитному полю Земли (1). Наряду с несомненными достоинствами таких инклинометров, такими как дешевизна и приемлемые эксплуатационные требования, они ограничены по точности и условиям использования, т.к. неработоспособны в условиях магнитных аномалий и в обсаженных скважинах.
Известны устройства (2), (3) гироскопического типа, в которых, гироскопы, как правило, работают в режимах датчиков угловых скоростей (ДУС), измеряющих составляющие проекции угловой скорости вращения Земли. Акселерометры измеряют проекции ускорения силы тяжести. Результаты измерений обрабатываются, после чего определяется зенитный угол и азимутальное направление ствола скважины. Наиболее высокой точностью при жестких массо-габаритных характеристиках в настоящее время обладают инклинометры с использованием динамически-настраиваемых гироскопов (ДНГ) (3).
Недостатком известных устройств является то, что ДНГ чувствителен к вибрации и имеет малую ударную прочность, что предопределяет необходимость его виброударной защиты с применением амортизаторов и вибропоглощающих элементов (4). Принимаемых мер, как то использование виброзащитных клеев, вибропоглащающих прокладок и т.п. часто бывает недостаточно. Особенно данное обстоятельство существенно при нештатных ситуациях, например, при ударе инклинометра о грунт в скважине, а также при транспортировании и погрузочно-разгрузочных работах.
Целью настоящей полезной модели является дополнительная защита чувствительных элементов от виброударных воздействий, т.е. улучшение его эксплуатационных характеристик.
Поставленная цель достигается тем, что в гироскопическом инклинометре, содержащем размещенные в корпусе гироскопический измеритель угловой скорости и акселерометр, а также сервисные электронные устройства и средства обработки информации, корпус снабжен осевыми и по крайней мере двумя радиальными амортизаторами, при этом осевые амортизаторы расположены на концах корпуса инклинометра, а радиальные амортизаторы одновременно являются центраторами корпуса в скважине и размещены вблизи краев корпуса.
Кроме того:
- осевые амортизаторы выполнены из эластичного материала, имеют в оконечной части полусферическую форму и выполнены легкосъемными;
- осевые амортизаторы в оконечной части выполнены с диаметрально-осевыми разрезами;
- радиальные амортизаторы выполнены из эластичного материала, имеют кольцевую форму и выполнены легкосъемными.
Сущность полезной модели иллюстрируется рисунком (Фиг.), где приведена конструктивная схема устройства.
Гироскопический инклинометр содержит размещенные в корпусе 1 гироскопический измеритель угловой скорости и акселерометр в составе блока чувствительных элементов 2, а также сервисные электронные устройства и средства обработки информации в составе блока электроники 3. Корпус снабжен осевыми 4 и по крайней мере двумя радиальными амортизаторами 5, при этом осевые амортизаторы 4 расположены на концах корпуса инклинометра, а радиальные амортизаторы 5 одновременно являются центраторами корпуса в скважине и размещены вблизи краев корпуса.
Амортизаторы выполнены из эластичного материал на основе технической резины или каучука, например, из резиновой смеси НО-68-1. Осевые амортизаторы 4 имеют в оконечной части полусферическую форму и выполнены с диаметрально-осевыми разрезами 6. Разрезы повышают внутреннее трение при деформации и, тем самым, улучшают ударо и виброзащитные свойства. Под осевым амортизатором в задней части корпуса расположен разъем 7 для подстыковки каротажного кабеля. Перед подключением инклинометра указанный амортизатор снимают. Радиальные амортизаторы 5 имеют кольцевую форму и также выполнены легкосъемными. Поскольку они одновременно выполняют функцию центрирования инклинометра в скважине, жесткость их выше жесткости осевых амортизаторов. А для возможности использования инклинометра в скважинах разных диаметров, в комплект инклинометра могут входить радиальные амортизаторы разных диаметров.
При нештатной ситуации - ударе инклинометра о дно скважины, например, вследствие неточных данных о ее глубине, осевой амортизатор 4 в передней части инклинометра, демпфирует удар, тем самым защищает чувствительные элементы от недопустимых нагрузок. При транспортировании в укладочном ящике или в специальном футляре и при погрузочно-разгрузочных работах осевые и радиальные амортизаторы также предохраняют прибор от поломок.
Таким образом, предложенная полезная модель обладает повышенной ударной и вибрационной защитой, а использование радиальных амортизаторов и в качестве центраторов упрощает конструкцию инклинометра.
На предприятии ООО «ТРЕНД» изготовлены опытные образцы инклинометров по предложенной полезной модели. Экспериментальная проверка подтвердила высокую эффективность технического решения.
Источники информации:
1. Исаченко В.Х., Инклинометрия скважин, М, «Недра», 1987, с.78-83, 179-182, 185-188;
2. RU 2282717, С1, 2006;
3.RU 2104490, C1, 1998;
4. Новиков Л.З., и др., Механика динамически настраиваемых гироскопов, М, "Наука", 1985;