Феррозондовый датчик азимута Советский патент 1988 года по МПК E21B47/02 

ной пары тонких С 5 и дополнительной пары тонких С 6, уложенных в профилированные параллельные П, ортогонально паре С 5, Две пары С 7, до- полняюгще пару С 5, уложены в профи-. лированные П, параллельные II пары С 5. Две другие пары С 8, дополняющие пару С 6, уложены в профилированные П, параллельные П пары С 6. Каждый С выполнен из немагнитного материала с нанесенной на него ферромагнитной ппенкой и имеет обмотку 9 возбуждения и сигнальную обмотку 1 0. Обмотки 9 двух пар С 7 соединены последовательно и встречно между собой и с обмотками 9 пары С 5. Обмотки 9

двух пар С 8 соединены последовательно и встр-ечно между собой и С обмотками 9 пары С 6. Сигнальные обмотки 10 четырех пар С 7 и 8 соединены последовательно между собой, с сигнальными обмотками 10 пары С 5 и пары С 6 и с фильтром 11 второй гармоники. Обмотки 9 пары С 5 и двух пар С 7 и обмотки 9 пары С 6 и двух пар С 8 соединены через коммутатор 12 с. генератором 13 возбуждения. Сигнал генератора 13 через коммутатор 12 подается поочередно на обмотки 9 Ф 1 и 2, Напряжения с обмоток 10 Ф 1 и 2 пропорциональны синусу и косинусу азимутального угла. 2 ил.

Изобретение относится к промысловой геофизике и позволяет повысить чувствительность датчика при определении азимута скважины. Датчик включает феррозонды (ф) , уложенные в профилированные пазы (П) в податожке из диэлектрического материала, и четыре пары стержней (С) 7 и 8. При этом Ф 1 и 2 содержат два одинаковых сердечника в виде основi (Л

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для определения магнитного азимута искривленной скважины.

Цель изобретения - повышение чувствительности датчика.

На фиг.1 схематически изображено расположение дополняющих стержней на подложке феррозондового датчика азимута; на фиг,2 - структурная схема феррозондового датчика азимута с одним из вариантов системы регистрации сигнала.

Феррозондовый датчик азимута со- держит расчлененные феррозонды 1 и

2,уложенные в профилированные пазы

3,выполненные в подложке 4. Расчлененные феррозонды 1 и 2 состоят из двух одинаковых основ ных сердечников выполненных в виде основной пары тонких стержней 5 из немагрштного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой, и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, из дополнительной пары тонких стержней 6 из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, уложеннь1Х в профилированные параллельные пазы

3 ортогонально основной паре стержней 5. Датчик включает также четыре пары стержней из немагнитного материала, при этом две пары стержней

7, дополня ацие основную пару стержней 5, уложены в профилированные пазы 3, параллельные пазам основной пары стержней 5, а две другие пары стержней 8 из четьфех пар, дополняющие дополнительную пару стержней 6, уложены, в профилированные пазы 3, параллельные пазам дополнительной пары стержней 6. -Четыре пары стержней 7 и 8 выполнены из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной ппенкой и также, как основная пара стержней 5 и дополнительная пара стержней 6, содержат обмотки 9 возбуждения и сигнальные обмотки 1.0.

Обмотки 9 возбуждения двух пар стержней 7, дополняющих основную пару стержней 5, соединены последовательно и встречно между собой и с обмотками 9 возбуждения основной пары стержней 5, а обмотки 9 возбуждения двух других пар стержней 8, дополняющих дополнительную пару стержней 6, соединены последовательно и встречно между собой и с обмотками 9 возбуждения дополнительной пары стержней 6. Сигнальные обмотки 10 четырех пар стержней 7 и 8 соединены последовательно между собо с сигнапьнь1ми обмотками 10 основной пары стержней 5 и дополнительной пары стержней бис фильтром 11 второй гармоники.

Обмотки 9 возбуждения основной пары стержней 5 и дополняющих ее двух пар стержней 7 и обмотки 9 возбуждения дополнительной пары стержней 6 и дополнянщих ее двух пар стер ней 8 соединены через коммутатор 12 с генератором 13 возбуждения. Фильтр 11 второй гармоники, выпрямитель 14, аналого-цифровой преобразователь 15 и блок 16 индикации сигнала последовательно соединены между собой,

В приведенной конструкции содержится четыре пары стержней 7 и 8, дополняющих основную пару стержней 5 и дополнительную пару стержней 6, В общем случае количество дополняющих пар стержней может быть больше, 3 зависимости от.максимально возможного количества пазов 3, выполненных в подложке 4.

Феррозондовый датчик азимута работает следующим образом.

Генератор 13 формирует сигнал возбуждения, который через коммутатор 12 подается поочередно на обмотки 9 возбуждения расчлененных феррозондов 1 и 2. При наличии магнитного поля Земли, в случае, когда в плоскости датчика азимута действует горизонтальная составляющая магнитного поля, в сигнальных обмотках 10 одних феррозондов сигнал пропорционален sina, а в других, ортогональных первым, - cosoUl

и.

k H-1.- sinot

Uj k-H-lc- cos«L

де и, ,U2 - напряжения, снимаемое с феррозондов 1 и 2;

k - постоянная феррозонда, зависящая от числа витков в обмотках возбуждения и сигнальных обмотках, диаметра провода, частоты возбуждения и т.д. и имекщая размерность, OMJ

Н - напряженность магнитного поля Земли, А/м;

1р - полусумма длин .стержней. одного расчлененного феррозонда, м; oL - магнитньй азимут.

рж1446287

Чувствительность расчлененного феррозонда по измеряемому магнитному азимуту будет:

5

10

15

0

jk.H-l,.

/k.H l,. Sinai/.

С сигнальных обмоток 10 феррозондов 1 и 2 сигналы поочередно подаются на фильтр 11, выделяющий вторую гармонику, выпрямитель 14, аналого- цифровой преобразователь 15 и на блок-. 16 индикации сигнала. Блок индикации особенностей не имеет. Управление коммутатором может осуществляться автоматически или вручную. В последнем случае коммутатором может быть механический переключатель.

Если подложка 4 рата со стороной b

имеет форму.квад- 2г, ширину про25

филированного паза а , расстояние между пазами d, то

2 waKc b ИЛИ

/wakc

30

где максимально возможное

количество пазов, выполненных на данной подложке,

п

макс

Если подложка имеет форму круга радиуса г, то 1 находится из следующего выражения;.

(2г - 05d-a)n (а + d)

макс

-IKn

макс

-1)«

Пусть сердечник выполнен из ци- ,g линдрической магнитной пленки

СЦПФ-Р-0,21 диаметром 0,225 мм, обмотки возбуждения и сигнальные обмотки выполнены в один слой двумя проводами (диаметром.0,063 мм) од- gg новременио ширина паза at 0,4 мм, расстояние между пазами 1 мм. Тогда для квадратной площадки со стороной b 30 мм {. « 300 мм, что в 10 раз больше, чем в феррозондовом датчи- gg ке азимута без применения дополияю- щих стержней.

Снабжение датчика парами стержней, дополнякщих основную и дополнительную пары и выполненных из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, позволяет при заданных размерах подложки увеличить длину стержней феррозондов, а следовательно повысить чувствительность датчика и точность регистрируемого сигнала без усложнения электронной схемы регистрации, так как величина напряжения, снимаемого с феррозондов, пропорциональна длине стержней. Кроме того такое техническое решение позволяет знагштельно уменьшить размеры датчика при сохранении заданной чувствительности. Ф.ормула изобретения

Феррозондовый датчик азимута, содержащий подложку из диэлектрического материала с выполненными на ней параллельными друг другу профилированными пазами, в которых размещены два одинаковых основных сердечника в виде основной пары тонких стержней из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, дополнительную пару тонких стержней из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотка ш, Уложенные в профилированные параллельные пазы ортогонально основной паре, генератор возбуждения, коммутатор и последовательно соединенные между собой фильтр второй гармоники.

выпрямитель, аналого-цифровой преобразователь и блок индикации сигнала, отличающийся тем, что,

с целью повьшзения чувствительности, он снабжен четырьмя парами стержней из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками дополняющими основную и дополнительную пары стержней, при этом две па{Ш стержней из четырех, дополняххцие основную пару, уложены в профилированные пазы, па-.

раллельные пазам основной пары, а две другие пары стержней из четырех, дополняющие дополнительную пару, уложены в профилированные пазы, параллельные пазам дополнительной пары,

причем обмотки, возбуждения двух пар, дополнякяцих основную пару, соедине- шл последовательно и встречно между собой и с обмотками возбуждения основной парл, обмотки возбуждения

двух других пар, дополняющих дополнительную пару, соединены последоват- тельно и встречно между собой и с обмотками возбуждения дополнительной пары, обмотки возбуждения основной

пары и дополняющих ее двух пар и обмотки возбуждения дополнительной пары и дополнянщих ее двух пар соединены через коммутатор с генератором возбуждения, а сигнальные обмотки

четырех пар стержней соединены последовательно между собой, с сигнальными обмотками основной и дополнительной пар и с фильтром второй гармоники.

Фиг.1