ТЕХНИЧЕСКАЯБИБЛИОТЕКА Советский патент 1969 года по МПК E21B47/00 E21B47/24 E21B47/22 

Предложенный гравимагнитный инклинометр предназначен для измерения зенитного и азимутального углов, характеризующих его пространственное положение в (буровых скважи.нах, куда он опускается вместе с каротажным снарядом или бурильными трубами.

Известные гравимагнитные инкливометры |0|бладают недостаточно высокой чувствительностью и точностью.

Описываемый гравимагнитный инклинометр отличается от известных тем, что датчики установлены на горизонтальной площадке, жестко связанной с маятником так, что центры датчиков совпадают с центром жестко связанного с корпусом инклинометра соленоида, питаемого от дополнительного генератора переменным током низкой частоты. Это позволяет повысить чувствительность и точность измерений зенитного и азимутального углов, исключить вращающиеся детали и упростить всю конструкцию в целом.

На фит. 1 представлена схема чувствительной системы предложенного гравимагнитного инклинометра; на фиг. 2 - векторная диаграмма; на фиг. 3 - скелетная схема измерительной и регистрирующей части прибора.

ки 3 с двумя степенями свободы, жестко связанной со штырем 4, на конце которого укреплен груз. Штырь, груз и площадка отъюстированы так, что под действием силы тяжести плоскость площадки всегда занимает горизонтальное положение, независимо от того, какое положение при этом занимает сам корпус прибора. На площадке 3 в двух взаимно перпендикулярных направлениях установлены датчи«и 5 магнитного поля, оси чувствительности которых параллельны плоскости площадки. Эти датчики вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные соответствующим проекциям геомагнитного поля и дополнительного поля, создаваемого соленоидом 6, в данном случае в качестве соленоида используются кольца Гельмгольца, в центре которых и расположены площадка с датчиками. Кольца Гельмтольца жестко связаны с корпусом 1 и

отъюстированы так, что когда продольная ось корпуса MN совпадает с направлением вектора д, т. е. вертикалью, проекции дополнительного поля на оси чувствительности датчиков становятся равными нулю.

Принцип работы прибора, может быть пояснен векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2. Здесь правая система координат XYZ образована осями чувствительности двух датчиков X и У магнитного доля, а также верчики действуют составляющие Нх и Ну , являющиеся проекциями вектора Н, который, в свою очередь, является проекцией вектора //т геомагнитного поля, направленного в северном полушарии вглубь земной поверхности. В те же моменты времени на датчики действуют также и составляющие Н и Ну, являющиеся проекциями дополнительного поля //д , создаваемого кольцами Гельмгольца.

Измерив величины Н,, Ну , Их и Ну , а также зная величину (модуль) вектора Яд, можно вычислить азимутальный а и зенитный © углы, характеризующие пространственное положение прибора в буровой скважине.

Ял: - Нх

X arctg Ну Нх + Их Нх

Y1,

Нх + Яу

;)arcsmЯд

Угол а является магнитным азимутом и поэтому инклинометрическим работам в скважи1не должны првдществовать наземные измерения по определению направления магнитного меридиана. В предложенном гравимагНитном инклинометре угловые JrIepeмeщeния корпуса относительно вектора Яд образуются в дополнительное магнитное поле, которое Вместе с основным геомагнитным полем преобразуется далее в электрические сигналы, подлежащие регистрации. Дополнительное поле создается источником неременного тока.

Скелетная схема измерительной и регистрирующей частей прибора представлена на фиг. 3 (для простоты на фиг. 3 показаны элементы схемы, относящиеся только к одному датчику магнитного поля - датчику X).

Датчик 5, возбуждаемый генератором 7, вырабатывает амплитудно-модулированный сигнал, пропорциональный составляющим

Нх и Их (последняя является проекцией вектора Яд на ось чувствительности датчика). Этот сигнал поступает на избирательный усилитель 5, настроенный на несущую частоту, соответствующую основной частоте генератора 7, или какой-либо гармонике от этой частоты и затем на синхронный детектор 9, питаемый также от генератора 7, с выхода детектора 9 постоянная составляющая сигнала поступает на регистрирующее устройство 10, режекторный фильтр //, пропускающий только постоянную составляющую, и снова на датчик 5, в обмотку обратной связи. Кольца Гельмгольца (или соленоид), создающие вектор Яд, питаются переменным током низкой частоты от генератора 12. Сигнал, пропорциональный составляющей Я., с выхода синхронного детектора 9 поступает на второй синхронный детектор 13, питаемый от генератора 12, и затем на регистрирующее устройство 14. Контроль за постоянством и колебаниями напряжения генератора 12, необходимый для получения информации о величине Яд , при вычислении зенитного угла осуществляется с помощью регистрирующего устройства 15.

Предмет изобретения

Гравимагнитный инклинометр для скважинных исследований,, содержащий маятник, укрепленный в кардановом подвесе, систему направленных магнитных датчиков, усилительно-нреобразовательные и регистрирующие блоки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, датчики установлены на горизонтальной площадке, жестко связанной с маятником так, что центры датчиков совпадают с центром жестко связанного с «орпусом инклинометра соленоида, питаемого от дополнительного генератора переменным током низкой частоты.

Ч

3