Преобразователь азимута скважины Советский патент 1984 года по МПК E21B47/02 

1 Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для определения азимута искривленных скважин. Известно устройство для измерения азимута скважины, содержащее маятник, магнитомодуляционные феррозондовые преобразователи, фазовый детектор, удвоитель частоты, модулятор, блок преобразования сигналов, измеритель длины кабеля и связанный с ним фазовращатель lj . Известен феррозондовый датчик азимута, содержащий маятник, магйитомодуляционные феррозондовые преобразователи, датчик длины кабеля, фазовращатель, генератор опорного напряжения, два идентичных канала, состоящих из генератора с полосовым фильтром, избирательного усилителя, фазового детектора, удвоителя частоты, модулятора и снабженных RC -цепочкой, включенной между выходами модуляторов, двумя триггерами Шмитта, последовательно соединенными преобразователем фаза - код и счетчиком, причем входы триггеров Шмитта соединены соответственно с вьпсодом генератора и средней точкой RC-цепочки, а выходы триггера ПЬштта соединены с входами преобразователя фаза - код 2 . Недостатком известных устройств является сложность схем преобразования, причем наличие аналоговых схем значительно уменьшает термостабильность устройств, что в сКважинных условиях приводит к уменьшению точного преобразования при изменении температуры. Известен также преобразователь азимута скважины, содержащий блок измерения угла, связанный с блоком передачи измерений, первичный преобразователь, генератор питания з| Недостатком данного устройства является сложность преобразования и наличие аналоговых схем, что уменьшает термостабильность. Целью изобретения является упрощение конструкции.устройства и повышение точности определения азимута в скважинах с высокими температурами. Указанная цель достигается тем, что ь преобразователе азимута скважины, содержащем блок измерения угла, связанный с блоком передачи из631мерений, первичный преобразователь, генератор питания, первичный преобразователь выполнен в ввде двух ортогональных бистабильных магнитных сердечников, на каждом из которых размещены катушки питания и измерения, выходы генератора питания подключены соответственно к кадушкам питания и измерения, а выходы последних подключены к блоку измерения . На фиг. представлена функци- . овальная схема преобразователя азимута скважины; на фиг, 2 - диаграмма, поясняющая работу преобразователя азимута. Преобразователь азимута фиг. t) содержит первичный преобразователь,, состоящий из двух ортогональных бистабильных магнитных сердечников 1 с разме1ценными на каждом из них катушками питаний 2 и измерения 3, генератор 4 питдния первичного преобразователи, блок 5 измерения и блок 6 передачи или запоминания результатов измерения. Блок измерения состоит из схемы формирования времеНньпс инте| валов, например, на основеfifS -триггера, входы которого подключены к обмотке 3 измерения, а выход через клапан соединен с п разрядным двоичш счетчиком, причем на второй вход клапана подаются импульсы со стабильного тактового генератора. По otpицaтeль:нoмy импульсу, поступающему с обмотки 3 измерения на вход R8-триггера, на его выходе устанавливается потенциал, по которому разрешается прохождение через клапан импульсов с тактового генератора на вход двоичного счетчика. Таким образом, на выходе RS -триггера формируются импульсы, длительность которых пропор}Ц1ональна синусу .угла поворота сердечника, а на выходах счетчика - двоичный код, пррпорционал| ный синусу угла поворота сердечника относительно магнитного поля Земли. Число разрядов счетчика и чистота тактового генератора определяются получением необходимой точности измерения угла. Аналогично схема выполнена и для второго сердечника. На выходах счетчиков при этом устанавливается код.

31

пропорциональный косинусу угла поворота сердечника.

С выхода блока 5 измерения полученные коды подаются на вход блока 6 передачи, устройство которого определяется видом канаца связи и слое собой передачи. Например, при использовании электрического беспроводного канала связи входной код модулирует несущую частоту и черезрелейное устройство поступает в канал связи.

Устройство работает следующим образом.V

G генератора 4 питания первичного преобразователя подается на o6t4OTKH 2 питания напряжение определённой формы, например, линейно изменяющееся. В зависимости. от поло женШ первичного преобразователя. Ofяосительяо магнитного поля Земля последнее ал(гебраическн складыва тся с магнитным полем обмотКи питания суммарного магнитного поля определяет момент скачкооб1 азногд переиагАичивания бистабильгшая. магнит1шх се{ деч1тков 1.

Вястабяпьга маНягпшй провод сс сфонт из нагяи омягкой сердцевийы и обсшочки ёьщопнейной из магви гополужесткого сплава, содержащего кобальт, железо и ниобий. В резуль-, тате спе1|кал&{ ой механической

боткй, сочета1№;ей ципшздр{1ческзгт дефО1 мах И1Ф с астяжет1ём, ко9р1Ц1тнвяая сила внутреннего магнитного поля создает в нем устойчивое состояние намагаичейыости, при котором силоюю линии, яамагничиваю- цего поля проходят параллельно оси про&ода. Если к проводу прикладыва ется внешнее магнитное поле в направлении, противоположном напрайленяю его собственной ламагничевнос253634

ти, то в результате перемещения границ доменов развивается процесс изменения направления намагниченности. Скорость перемещения обеспеJ чивает малое время переключения в пределах 20-30 мкс, а пиковая мощность сигнала велика. Эффект известен в технике как эффект Виганда, и процесс перемагничивания связан с

to необычными физическими свойствами возникаювр О1 при создании поверхностного наклепа циклической дефор- . мацией с растяжением. В результате . В поверхностном Ьлое создается собст5 венное поле, обладающее сравнительно большой коэрцитивной силой 16002400 А/м. Сердцевина обладает низкой коэрцитивной силой и ее. можно перемагнитить полем напряженностью

O 800 А/м. Перемагничивание сердце.: вины провода происходит путём перемещения доменных границ, но поле во внешнем слое провода остается неизментш. КогДа оболочка и сердS цевина намагничены в одном и том же направлении, намагничен провод в целом. Когда направления их намагниченности противоположны, существует неизменная 1щпиндрическая гра0 ница доменов, а провод как целое находится в размягченном состоянии. В процессе переключения магнитная система переходит из состояния большей энергии в состояние меньшей.

Экономический эффект от приме-, нения предлагаемого преобразователя азимута выражается в упрощении блока измерения и увеличении термостабильности. Преобразователь азимута может быть применен во Bceit областях техники связанных с разработкой, аппаратуры, работакяцей в жестких температурных условиях.

Xl

w

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АЗИМУТА СКВАШНЫ, содержащей блок измерения угла, связанный с блоком передачи измерений, первичный преобразователь, генератор питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения его конструкции и повышения точности определения азимута в сквалмнах с высокими температурами, первичный преобразователь вьтолнен в виде двух ортогональных бистабильных магнитных сердечников, на каждом из которых размещены катушки питания и измерения, выходы генератора питания подключены соот- ветственно к катушкам питания и измерения , а выходы последних подключены к блоку измерения.

Фиг.2