Азимутальный датчик инклинометра Советский патент 1980 года по МПК E21B47/02 

Азимутальный датчик инклинометра состоит из спускаемой скважинной части и наземной части.

Спускаемая часть включает в себя два взаимно перпендикулярных феррозонда 1, 2, заключенных во внутренней карданной рамке 3, центр тяжести которой смещен вниз. Внутренняя карданная рамка 3 находится во внешней рамке 4 со смещенным эксцентрично оси вращения центром тяжести с помощью груза 5. Кроме того, в спускаемой части устройства размещены генератор 6, предназначенный для питания обмоток возбуладения феррозондов 1, 2; коммутатор 7, поочередно подключающий феррозонды 1, 2 в цепь измерения; усилитель 8, выделяющий информационный сигнал с феррозондов и преобразующий его в постоянное напряжение; ключи 9, 10, подключающие жилу каротажного кабеля 11 соответственно к выходу усилителя 8 И к потенциалу «Земля ; триггер 12, управляющий ключами 9, 10 и коммутатором 7; трансформаторы 13, 14, предназначенные для передачи управляющих сигналов в скважинную часть.

Наземная часть состоит из трансформаторов 15 и 16, предназначенных для передачи управляющих сигналов в скважинную часть; интегрирующего конденсатора 17; компараторов знаков 18, 19, предназначенных для определения знака выходного папряжения с фазочувствительного усилителя 8; нуль-органа 20, определяющего момент разряда интегрирующего конденсатора 17; ключей 21, 22, 23, подключающих обкладку интегрирующего конденсатора 17 соответственно к клеммам «Земля, «Плюс, «Минус источника разряда; схемы управления 24; Ключей 25, 26, подключающих выход генератора 27 к входу решающего блока 28; блока квадрантов 29, корректирующего информационный код; линии задержки 30; эталонного сопротивления 31.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

В наклонной скважине под действием эксцентричного груза 5 наружная рамка 4, поворачиваясь, устанавливает ось вращения внутренней рамки 3 перпендикулярно плоскости наклона скважины. При этом плоскость внутренней рамки 3, на которой укреилены феррозонды 1, 2, за счет смещенного центра тяжести сохраняет горизонтальное положение.

Так как азимут изменяется в пределах О-360°, то во П и IV квадрантах численное значение азимута вычитается из 180 и 360 соответственно, а в П1 складывается со 180°. Это осуществляется блоком квадрантов 29. Для того чтобы исключить влияние кабеля при преобразовании измеряемы.к напряжений, используется припции двухтактного интегрирования. Устранение влияния кабеля объясняется тем, что его

параметры у 1аСтвуют в обоих ТакТах рабб-ты устройства и при последующей обработ-ке устраняются из результата.

Устройство работает следующим образом.

Импульсом запуска в решающем блоке 28 устанавливается код, соответствующий постоянной времени интегрирования. Этим же импульсом через линию задержки 60, трансформаторы 15, 13, кабель 11, триггер 12 устанавливается в ноль, ключ 9 включается, ключ 10 отключается, коммутатор 7 подключает феррозонд 1 к входу усилителя 8. В этот же момент времени сигналом с выхода а схемы управления 24 включаются ключи 21 и 25. Начинается процесс заряда конденсатора 17 по цепи: выход усилителя 8, ключ 9, кабель 11, эталонное сопротивление 31, ключ 21, клемма «Земля источника разряда. Одновременно в рещающий блок 28 начинают поступать импульсы от генератора 27 через ключ 25. По истечении постоянной времени интегрирования счетчик решающего блока 28 переполняется, и последний импульс от генератора 27, устанавливая все триггеры счетчика в «О, с выхода решающего блока 28 поступает на вход схемы управления 24 и через трансформаторы 16, 14, кабель И на вход установки нуля триггера 12. Последний выключает ключ 9, коммутатор 7, включает ключ 10. В зависимости от знака измеряемого напряжения блок.квадрантов 29 выдает сигнал на схему управления 24. Последняя сигналами с выходов бив включает соответственно ключ 22 или ключ 23, тем самым подключая к обкладке иитегрирзющего конденсатора 17 «Плюс или «Минус источника разряда UQ. Одновременно схема управления 24 включает импульсом с выхода г ключ 26 и отключает ключ 25. Начинается заполнение счетчика решающего блока 28 импульсами с выхода генератора 27 через ключ 26 и процесс разряда конденсатора 17 по цепи: «Плюс или «Минус источника разряда UQ, эталонное сопротивление 31, кабель 11, ключ 10, «Земля. В момеит времени, когда напряжение на конденсаторе 17 будет равным «О, сработает нуль-орган 20, импульс с выхода которого закроет ключ 26, через трансформаторы 15, 13 установит триггер 12 в состояние I, тем самым открывая ключ 9 и закрывая ключ 10. Одновременно этим же импульсом через линию задержки 30 в счетчик решающего блока 28 заносится код, соответствующий постоянной времени интегрирования. Коммутатор 7 подключает к входу усилителя 8 феррозонд 2, и начинается новый такт преобразования, аиалогичный выще описаиному для феррозонда 1.

На вход усилителя 8 иоочередно подаются неременные напряжения с выходов феррозондов 1, 2. Усилителем 8 выделяется вторая гармоника, которая с учетом фазы

выпрямляется, усиливается и преобразуется в цифровой код. Для получения цифрового кода, пропорционального азимуту, используется решающий блок 28 и блок квадрантов 29. Состав и связи этих блоков известны. Отметим только, что блок квадрантов 29 прибавляет Или вычитает код, пропорциональный углам 180°, 360° в зависимости от того, в каком квадранте находить ось чувствительности феррозонда.

Формула изобретения

Азимутальный датчик инклинометра, содержащий глубинный блок, состоящий из системы магнитных преобразователей угла наклона, фазочувствительного усилителя, генератора, ключей, триггеров, коммутатора, и наземный блок, состоящий из генератора, ключей, нуль-органа, решающего блока, при этом наземный блок связан с глубинным каротажным кабелем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен четырьмя трансформаторами, установленными попарно на выходе глубинного блока и на входе наземного блока, в который дополнительно введены два компаратора, источник разряда, линия задержки и блок квадрантов, к входу которого подключены выходы компараторов, а к выходу блока квадрантов - входы решающего блока и вход источника

разряда, к другому входу которого подключена вторичная обмотка трансформатора, а выходы источника разряда соединены с входами ключей, а компараторы связаны через конденсатор с первичными обмотками трансформатора, причем входы решающего блока связаны с линией задержки и через ключи - с генератором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 250072, кл. Е 21В 47/02, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 462019, кл. Е 21В 47/02, 1975.

/