Автономный одноточечный инклинометр Советский патент 1990 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин и предназначено для определения азимута и зенитного угла скважины.

Цель изобретения - упрощение конструкции.

На фиг.1 приведена блок-схема скза жинного прибора инклинометра; на фиг.2 - блок-схема наземной части инклинометра.

Автономный одноточечный инклинометр, содержит скважинный прибор (Фиг.1)-и наземную часть (фиг.2).

Скважинный прибор состоит из датчика 1 азимута, датчика 2 зенитного угла, блока 3 преобразования и памяти, блока 4 питания, таймера 5, блока 6 управления, разъема 7 и вставки 8. Блок 3 преобразования и памяти выполнен в виде следящих систем азимута и зенитного угла, а именно в виде первого синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) 9 второго СКВТ 10, усилительного-пре- .образовательного блока 11, усилите- ля 12 и двух электродвигателей 13 и

14(типа ДИД-0,5ТА) с редукторами

15и 16 (типа РЦ-1А). Датчик 1 азимута выполнен в виде двух горизонтально расположенных ортогональных феррозондов по кинематической схеме с кардонными рамками и маятниками (не показаны). Датчик 2 зенитного угла выпонен в виде маятника, закрепленного на рамке-поплавке (не показаны) , и третьего СКВТ (типа БСК Г- 220-1Д), используемого в качестве пр образоватепя угла. Сигнальные обмотки феррозондов датчика 1 азимута соединены через вставку 8 со статорными

0

5

0

5

0

5

0

5

обмотками 17 первого СКВТ. 9.Статорные обмотки СКВТ датчика 2 зенитного угла соединены через вставку 8 со статорными обмотками 18 второго СКВТ 10. Роторные обмотки 19 и 20 первого СКВТ 9 и второго СКВТ 10 соединены через вставку 8 соответственно с входами усилительно-преобразовательного блока 11 и усилителя 12, выходы которых подключены к управляющим обмоткам электродвигателей 13 и 14, Роторы первого СКВТ 9 и второго СКВТ 10 связаны с валпми электродвигателе 1 ) и 14 чергз редукторы 15 и 16, имеющие большое передаточное отно шение.Автономный блок 4 питания подключен к входу таймера 5 и первому входу Блока b уиравчения. Выход таймера 5 подключен к второму входу блока b управления, выходы которого соединены с цепями питания латчиков 1 и 2 и блока 3 преобразования и памяти.

Блок 6 управления выполнен по известной схеме и представляет собой дешифратор, выходы которого соединены с исполнительными элементами в виде ключей через усилители мощности. Цифровая информация в виде кода поступает на входы дешифратора с выхода таймера 5. Сигналы с выходов дешифратора усиливаются и поступают на управляющие входы ключей, которые осуществляют коммутацию выходов блока 4 питания .

Усилительно-прenоряЗРнательный блок 11 функционально представляет собой широко используемую в технике схему в виде последовательно соединенных нзбиратепыюго усилителя, синхронного детектора и усилителя то-

5 1

стоянного тока. Избирательный усилитель выделяет из поступающего на его вход сигнала информационный сиг- нал с частотой 2f, где f частота напряжения питания датчика 1 азиму- та. Синхронный детектор осуществляет демодуляцию сигнала и фазовую селекцию, при этом роль модуляторов выполняют феррозонды. Усиление демоду- лированного сигнала до требуемого уровня и его интегрирование осуществляется усилителем постоянного тока.

Наземная часть (фиг.2) инклино- метра содержит блок обработки и отображения информации,выполненный в ви- де четвертого СКВТ 21,ротор которого связан со шкалой 22, а на статоре жестко закреплен ночиус 23. Ротор- ная обмотка 24 четвертого СКВТ 21 пол ключена ко входу фазового детектора 25, выход которого соединен с индикатором 26 нуля. Статор ная обмотка 2/1 СКВТ 21 и первый выход генератора 2Н подключены через перехпмчато.ль 29 к разъему 30. Втогой чыхоц генератора 28 соединен го входом синхронизации фазового детектора 25. 5 наземную часть входит также блок 31 питания, который служит д.чя питания генератора 28 и фазопог.1 детектора 25.

Автономный одноточечный инклинометр работает следующим образом.

Скважннпый прибор сбрасывают внутр колонны бурильных труб, имеющей в нижней части немагнитную вставку перед подъемом бурового инструмента. Перед сбрасыванием задают при помощи таймера 5 время, необходимое для достиже- ния скважинным прибором нижней части колонны бурильных труб, и включают его питание. Но истечении заданного времени таймер 5 дает команду, по которой блок b управления подключа- ет блок 4 питания к датчику 1 азимута и к следящей системе азимута блока 3 преобразования и памяти. Сигналы с измерит jjibHwx обмоток феррозондов датчика 1 азимута, зависящие от азн-. мута ориентации скеажинчого прибора, поступает на статорпые обмотки 17 СКВТ 9. Результирующий магнитный поток, созданный токами статорных обмоток 17, индуктирует в роторной об- мотке 19, ЭДС, зависящую от углового положения ротора СКВТ 9. Напря- жение рассогласования поступает на вход усилительно-преобразовательного

0

3

, 0 5 0

о 0

5

Я

блока 11, с выхода которого подается на обмотку управления электродвигателя 13. Электродвигатель 13 через редуктор 15 вращает ротор СКВТ 9 до обнуления сигнала роторной обмотки 19. Через заданное время, необходимо для отработки следящей системы азимута, таймер 5 выдает команду, по которой блок 6 управления отключает питание от следящей системы азимута и датчика 1 азимута и подключает блок 4 пи- гания к датчику 2 зенитного угла и следящей системе зенитного угла. Аналогичным образом происходит отработка следящей счстемы зенитного угла, после завершения которой в течение заданного времени, по команде таймера 5 блок 6 управления отключает питание скважинного прибора. После отключения питания угловое положение СКВТ 9 и СКВТ 10 зафиксировчно редукторами 15 и 16, имеющими большое передаточное отношение. Лифты выходных валов редуктора 15 и 16 устранены фрикционными элементами (не показаны). В результате проведения измерений угловое положение ротора СКВТ 9 относительно статора соответствует магнитному азимуту скважины, а угловое положение ротора СКВТ 10 относительно статора - ее зенитному углу.

После подъема скважинного прибора и извлечения его из немагнитной трубы производят считывание показаний. Для этого вынимают вставку 8 из разъема 7 скважинного прибора и подключают к разъему 7 разъем 30 наземной части. И первом положении переключателя 29 производится отсчет азимута. При этом генератор 28 подключен к роторной обмотке 19 СКВТ 9, статорпые обмотки которого соединены со статор- ными обмотками 27 СКВТ 21 наземной части. Ротор СКВТ 21 разворачивают вместе со шкалой 22 до согласованного положения с ротором СКВТ 9. Контроль производят по индакатору 26 нуля. Фазовый детектор 25 служит дая исключения неоднозначности при развороте на 180°. Необходимое направление разворота ротора СК;:-Т 9 определяют по направлению отклонения индикатора 26 нуля. Отсчет азимут,i производит- ся по шкале 22 и нониусу 23. Затем переключатель 29 устанавливается во вторичное положение. При этом записывается СКВТ 10 и производится отсчет величины зенитного угла.

Использование в качестве элементов памяти СКВТ следящих систем азимута и зенитного угла, роторы которых застопорены редукторами после отра- ботки следящих систем, позволило ис- ключить из скважинного прибора электронные блоки аналого-цифрового преобразования и памяти, имеющие высокую сложность, а в наземной части - бло- ки преобразования сигналов и вычислительные устройства, так как записанная информация не требует дальнейшей обработки, что значительно упростило конструкцию инклинометра.

Формула изобретения Автономный одноточечный инклинометр, содержащий скважинный прибор с датчиком азимута и зенитного уг- ла, блоком преобразования и Памяти, таймером, блоком управления и блоком питания и наземную часть с блоком обработки и отображения информации и блоком питания, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции, блок преобразования и памяти выпонен в виде первого и второго синусно-косинусных трансформаторов, роторы которых связаны с па- ламч электродвигателей через редукторы, усилительно-преобразовательного блока и усилителя, выходы которых соединены соответственно с роторными обмотками первого и второго синусно-косинусных вращающихся трансформаторов, а выходы подключены к управляющим обмоткам электродвигателей, при этом датчик азимута выполнен виде двух горизонтально расположенных ортогональных феррозондов, сигнальные обмотки которых соединены со статорны- ми обмотками первого синусно-косинус- ного вращающегося трансформатора, датчик зенитного угла выполнен в виде маятника и третьего синусно-коси- нусного вращающегося трансформатора, стяторные обмотки которого соединены со статорными обмотками второго синус но-косинусного вращающегося трансформатора, а блок обработки и отображения информации выполнен в виде четвертого синусно-косинусного вращающегося трансформатора, роторная обмотка которого подключена к входу фазового детектора, выход которого соединен с индикатором нуля, причем ротор четвертого синусно-косинусного вращающегося трансформатора связан со шкалой, а на его статоре; жестко закреп лен нониус.

Изобретение относится к технике исследования скважин и предназначено для определения азимута и зенитного угла. Цель - упрощение конструкции. Инклинометр содержит скважинный прибор и наземную часть. Скважинный прибор состоит из датчиков 1 и 2 азимута и зенитного угла, блока (Б) 3 преобразования и памяти, Б 4 питания, таймера 5 и Б 6 управления. Наземная часть состоит из Б обработки и отображения информации и Б питания. При этом Б 3 выполнен в виде первого и второго синусно-косинусных вращающихся трансформаторов (СКВТ) 9 и 10, усилительно-преобразовательного Б 11, усилителя 12 и электродвигателей (Э) 13 и 14 с редукторами 15 и 16. Роторы СКВТ 9 и 10 через редукторы 15 и 16 связаны с валами Э 13 и 14. С роторными обмотками СКВТ 9 и 10 соединены входы Б 11 и усилителя 12, а их выходы подключены к обмоткам Э 13 и 14. Датчик 1 выполнен в виде двух феррозондов, сигнальные обмотки которых соединены со статорными обмотками СКВТ 9. Датчик 2 выполнен в виде маятника и третьего СКВТ, статорные обмотки которого соединены со статорными обмотками СКВТ 10. При этом Б обработки и отображения информации выполнен в виде четвертого СКВТ, роторная обмотка которого подключена к входу фазового детектора. Выход последнего соединен с индикатором нуля. Ротор четвертого СКВТ связан со шкалой, а на его статоре жестко закреплен нониус. Сигналы с датчиков 1 и 2 через обмотки 17 и 18 СКВТ 9 и 10 в виде напряжений рассогласования и через Б 11 и усилитель 12 поступают на Э 13 и 14. Через редукторы 15 и 16 Э 13 и 14 вращают роторы СКВТ 9 и 10, угловое положение которых соответсвует азимуту и зенитному углу. 2 ил.

Редактор М.Товтин

Составитель А.Цветков

Техред Л.Сердюкопа Корректор В.Кабаций

Заказ 1146

Тираж 486

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

30

23

22

21

27 ,

hieSil

24

V

26

25

JF

Фиг 2

Подписное