Инклинометр: устройство, электрическая схема, изображение результатов исследования скважин

Углы и азимуты отклонения в скважинах измеряют специ­альными скважинными приборами — инклинометрами. В зависимости от системы измерения все инклинометры можно объединить в три группы.

Первая группа объединяет приборы, в которых для измерения азимута служит магнитная стрелка (буссоль), а датчиком угла явля­ется отвес. Показания датчиков с помощью градуированных сопро­тивлений (потенциометров) преобразуются в электрические сигна­лы и по жиле кабеля передаются на поверхность (инклинометр на сопротивлениях).

Во вторую группу входят фотоинклинометры. В качестве указа­теля азимута служит буссоль, указателя угла — сферическое стек­ло с нанесенной сеткой углов наклона и шарик, свободно перемеща­ющийся по этой сферической поверхности. Замеры проводят по точ­кам. Регистрация осуществляется в скважинном приборе путем фотографирования показаний датчиков на кинопленку.

Третья группа — это гироскопические инклинометры. В качестве датчика азимута используют гироскоп, который при вращении со­храняет заданное направление оси в пространстве. Датчиком угла искривления служит отвес. Измерения выполняют непрерывно по стволу скважины.

Приборами, в которых датчиком азимута служит буссоль, измере­ния азимута можно проводить только в открытом стволе скважины. Гироскопические инклинометры позволяют измерять азимут в скважинах, обсаженных металли­ческой колонной, а также в разре­зах, в которых естественное маг­нитное поле Земли аномально ис­кажено местными полями.

На практике геологоразведоч­ных работ на нефть и газ наибо­лее широко применяются инкли­нометры с дистанционным элек­трическим измерением, в кото­рых датчиками служат градуи­рованные электрические сопро­тивления.

Основная часть инклиномет­ра — вращающаяся рамка, кине­матическая схема которой пока­зана на рисунке слева. Центр тяжести рамки смещен, в результате чего при любом положении скважинного прибора в пространстве плоскость рамки устанавливается пер­пендикулярно к плоскости искривления скважины. В рамке разме­щен указатель азимута и угла. Указатель азимута состоит из маг­нитной стрелки 1 и градуированного электрического сопротивления 2 (кругового реохорда).

Круговой реохорд смонтирован на изоляционной панели и уста­новлен под магнитной стрелкой. Магнитная стрелка выполнена из двух намагниченных стерженьков, которые закреплены в дюралю­миниевом колпачке с агатовым подшипником. Подшипник насажен на острие оси 5. Стрелка снабжена изолированными от нее пружин­ными контактами 4.

Корпус, в котором смонтирован указатель азимута, закреплен на двух полуосях и под действием груза 5 занимает положение, при ко­тором ось магнитной стрелки всегда ориентирована вертикально.

Датчик угла искривления состоит из отвеса 6, стрелки 7 и граду­ированного электрического сопротивления (углового реохорда) 8. Плоскость качания отвеса перпендикулярна к плоскости рамки и со­впадает с плоскостью искривления скважины.

В инклинометре установлен электромагнит, который по команде с поверхности фиксирует или освобождает магнитную стрелку и от­вес. С помощью коллектора с тре­мя контактными кольцами 9 и двумя парами щеток 10 к измери­тельной цепи подключаются с по­мощью переключателя П либо реохорд угла на­клона, либо датчик азимута.

При изменении азимута маг­нитная стрелка пружинными контактами 4 закорачивает часть реохорда. Сопротивление незам­кнутой части ΔRφ пропорцио­нально азимуту φ. При измерении угла стрелка указателя угла от­клонения, жестко скрепленная с отвесом, переместится на дугу δ и закоротит реохорд. Сопротивление незакороченного участка реохорда ΔRδ пропорционально углу δ. Углы отклонения измеряют при фиксированном положении всех чувствительных элементов.

Рисунок слева – Принципиальная электрическая схема инклинометра.

Три плеча моста имеют постоянное сопротивление и установлены на поверхности в панели управления. Сопротивления R1 и R2 вклю­чаются при измерении углов, сопротивления R4 и R5 — при измере­нии азимута; R3 — общее сопротивление моста. Четвертое плечо сла­гается из сопротивления жилы кабеля, переменного сопротивления R7, предназначенного для компенсации изменения сопротивления жилы кабеля, и сопротивлений реохорда угла наклона Rδ или маг­нитной буссоли Rφ.

В одну диагональ моста АВ подключен источник тока Е, в другую диагональ моста MN — гальванометр G. Переменное сопротивление К6 служит для компенсации моста при измерении ΔRδ или ΔRφ.