Феррозондовый преобразователь угла наклона скважины Советский патент 1985 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в системах управления проводкой наклонно направленных скважин.

Цель изобретения- повышение точности и стабильности измерения угла наклона скважины.

На .чертеже представлена блок-схема феррозондового преобразователя угла наклона скважины.

Устройство содержит наружную 1 и внутреннюю 2 рамки, составляющие карданный подвес. На внутренней рамке 2 перпендикулярно ее вертикальной оси вращения укреплен феррозонд 3 и маятник 4. Снаружи рамок в корпусе инклинометра закреплены две взаимно перпендикулярные катушки 5 и 6 индуктивности, причем их маг нитные оси находятся под углом 45 относительно оси чувствительности феррозонда 3, обмотка возбуждения феррозонда 3 подкхпочена к выходу генератора 7 возбуждения, сигнальная обмотка феррозонда 3 подключена к входу : фильтра 8, выход которого присоединен к первому входу первого фа.зового детектора 9, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора 7 возбуждения, а выход первого фазового детектора 9 соединен с входом первого интегратора 10, который в свою очередь через разделительный конденсатор 11 своим выходом подключен к первому входу второго фазового детектора 12, выход которого подключен к входу второго интегратора 13, выход которого соединен с входом устройства 14 регистрации, первый выход генератора 15 подключен к второму входу второго фазового детектора 12, а второй выход генератора 15 подключен к входу коммутатора 16, два выхода которого подключены соответственно к катушкам 5 и 6 индуктивности.

Принцип действия преобразователя заключается в следующем.

В наклонной скважине под действием маятника 4 наружная рамка 3 поворачиваясь устанавливает ось вращения внутренней рамки 2 перпендикулярно плоскости наклона скважины. При этом плоскость внутренней рамкя 3, на которой укреплен феррозонд за счет смещенного центра тяжести сохраняет горизонтальное положение, дополнительные катушки 5 и 6 индуктивности, закрепленные жестко с корпусом инклинометра, изменяют свое положение относительно оси чувствительности феррозонда пропорционально углу наклона инклинометра. Через коммутатор 16 низкочастотный ток подается с выхода генератора 15 поочередно в дополнительные катушки 5 и 6 индуктивности, в которых создается переменное магнитное поле, проекция вектора которого на ось чувствительности феррозонда 3 пропорциональна синусу или косинусу угла наклона инклинометра, в зависимости от того, какая катушка 5 или 6 индуктивности в данный момент подключена. При этом с учетом первоначального смещения магнитных осей катушек 5

и 6 индуктивности относительно оси чувствительности феррозонда 3 на угол 45 выполняется соотношение:

И

.

1i

0

- С05

где б - угол наклона инклинометра; Hgjn - проекция магнитного вектора катушки 5 индуктивности на ось чувствительности феррозонда 3J

со9 проекция магнитного вектора катушки 6 индуктивности из ось чувствительности феррозонда 3.

Начальное смещение 45 можно скомпенсировать в устройстве 14 рёгистрации.

Генератор 7 возбуждения питает еррозонд 3. Выделение второй гармоники осуществляется полосовым ильтром 8. Детектирование осуществляется фазовым детектором 9. Пульсирующее модулированное частотой генератора 15 напряжение сглаживается интегратором 10. Постоянная времени последнего выбирается такой,

что происходит сглаживание высокочастотного напряжения второй гармоники, но в то же время не подавляется низкочастотное напряжение с частотой генератора 15. Разделительный конденсатор позволяет отделить низкочастотное модуляционное напряжение от постоянного напряжения, снимаемого с выхода первого 31 интегратора 10, значение которого пропорционально азимуту. Для однозначного определения угла наклона скважины в устройстве использован второй фазовый детектор 12, тактируемый низкочастотным напряжением, снимаемым с генератора 15, а также второй интегратор 13. Предлагаемое техническое решение обладает по сравнению с известным повьш1енной точностью измерения угла наклона скважины и повышенной стабильностью, так как стабильность 199917 . катз/шек индуктивности, а также их идентичность значительно выше стабильности дополнительного феррозонда и его идентичности с основным феррозондом. Кроме того, в предлагаемом , техническом решении феррозонд измеряет не абсолютнзпо величину поля, создаваемого катушками индуктивности, а их относительное значеJO ние. При этом мультипликативная соетавляющая погрешности тракта преобразования от феррозонда до выхода второго интегратора, устраняется.

ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ЙАКЛОНА СКВАЖИНЫ, содержащий корпус и установленйые в нем наружную и внутреннкяо рамки, феррозонд, размещенный на внутренней рамке, две взаимно перпендикулярные катушки индуктивности, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности из.мерения угла наклона, катушки индуктивности жестко закреплены в корпусе, а их магнитные оси расположены под углом 45 относительно оси чувствительности феррозонда. (Л ;о :о