Устройство для скважинной электро-РАзВЕдКи Советский патент 1981 года по МПК G01V3/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛИ СКВАЖИН НОЙ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ.

I

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может применяться с целью изучения амплитудно-фазовых характеристик магнитных полей.

Известно устройство для измерения поперечных к оси скважины комплексных компонент магнитного поля, содержащее корпус скважйнного прибора, гене|эатор сигна лов, рамку для приема переменного алектромагнитного пола, связанный с рамкой эксцентричный груз для пространствениопо ори« еитирования рамки и измеритель актив аой и реактивной составляющих принятого рамкой сигнала 1.

в устройстве измерения поперечного магнитного поля осуществляете по- средством поочередного измерения двух ортогональных (вертикальной На ) и горизонтальной Н р ) пространственных KOMnoHeHf с помощью рамки, ориентированной в пространстве эксцентричным грузом, с ггосле дующим пересчетом измеренных величин в значение модуля и угла наклона вектора поперечного магнитного поля. Для обеспечения свободного вращения рамки между внут ренней стенкой корпуса скважйнного прибора и рамкой необходимо иметь гарантированный зазор, что не позволяет полностью использовать внутренний объем корпуса для размещения рамки. Это приводит к снижению чувствителъвости устройства. 5 Кроме того, корпус скважйнного ярибара должен иметь достаточную толщину стенок для предотвращения их деформации под воздействием гидростатического давлеияп 1воды или бурового раствора, заполняющих скважины. Возможности увеличения чувст0 8ителы«зстй приемной рамки за счет увеличения продольных размеров также ограничены требуемой точностью самоотвешивания и максимально допустимым весом рамкн. При небольшом диаметре €жваж№ мого прибора и малом отклонении св|ижн ы от

вертикали вращающий майвит эксцентричного груза в известном устройстве недостаточен для проворота рамок. По этой причине часто возникают заклинивания вра щающейся рамки, что снижает качество н

достоверность измерений.

Для обеспеНия малого момента трения опоры подвижной части должны иметь небольшую площадь, из-за чего возможны отказы в работе при ударах прибора о стенки

скважины во время спуско-подъемных операций. Передача сигнала с вращающейся рамки на вход измерителя в этом устройстве осуществляется через коллекторный токосъемник, что еще более снижает надежность работы устройства и точность самоотвешивания.

Известно также устройство для измерения поперечного к оси скважины магнитного поля при электроразведке, содержащее скважинную и наземную часть. Скважинная часть состоит из корпуса скважинного прибора, закрепленных в корпусе приемных рамок для приема ортогональных составляющих магнитного поля и датчика угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины. Датчик угла поворота содержит эксцентричный груз и фазовращатель, состоящий из неподвижной части (статора) и враа1ающейся части (ротора), жестко связанной с эксцентричным грузом. Наземная аппаратура состоит из измерителей активной и реактивной составляющих сигнала; содержащих входные преобразователи сигналов и измерительные приборы, генератора и фазометра. Генератор подключен ко входу фазовращателя и одному из входов, фазометра. Второй вход фазометра подключен к выходу фазовращателя 2..

Это устройство позволяет производить измерение двух произвольно ориентированных взаимно ортогональных компонент нопереч 1ого магнитного поля и угл-а поворота скважинного прибора относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины. Этим устройством нельзя непосредственно в полевых,условиях измерить компоненты поперечного магнитного поля Нви Нр и модуль и угол наклона вектора поперечного магнитного поля к вертикальной плоскости искривления оси скважины. Поскольку приемные рамки при перемещении скважинного прибора по скважине имеют в момент измерения произвольное направление приема, для получения этих величи, необходимо произвести расчеты, пользуясь измеренными значениями оритогональных составляющих магнитного поля и угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, что снижает наглядность Полученной информации и производительность труда.

Цель изобретения - повышение производительности труда.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для скважинной электроразведки, содержащее скважинный прибор, в корпусе которого закреплены две ортогонал .ные приемные рамки и размещен датчик угла поворота плоскости рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, наземную аппаратуру, включающую подсоединенные к приемным рамкам входные преобразователи сигналов, ;1змерительные приборы в Генератор, подключенный ко входу датчика угла иоворота, между входными преобразователями сигналов и изме-рительными приборами включена схема преобразования координат, управляющие входы которой подключены соответственно к выходам генератора и датчика угла поворота, при этом схема преобразования координат содержит на входе два модулятора, сигнальные выходы которых через фильтры подключены ко входам сумматора сигналов, а управляющий вход одного модулятора соединен с выходом генератора непосредственно, а другого - через ортогональный фазовращатель, выход сумматора нафужен двумя параллельными цепями, каждая из которых сбдержит последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр нижних частот, причем управляющие входы фазовых детекторов соединены с выходом датчика угла поворота таким образом, что один фазовый детектор подсоединен к выходу дат. чика угла поворота через градуированный фазовращатель, а другой - через градуированный и ортогональный фазовращатели. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. .

5 Устройство содержит в скважинной части корпус 1 скважинного прибора, закрепленные в корпусе приемные рамки 2 для приема ортогональных составляющих магнитного поля, датчик 3 угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искрив0 оси скважины, содержащий эксцентричный груз 4 и фазовращатель, состоящий из неподвижной части (статора) 5 и вращающейся части (ротора) 6, жестко связанной с эксцентричным грузом 4. Наземная часть состоит из входных преобразователей 7, схемы 8 преобразования координат, имеющей два сигнальных и два управляющих входа и два выхода, содержащей модуляторы 9 сигналов, сумматор 10, фильтры 11, фазовые детекторы 12, выходы которых через фильтры 13 нижних частот подключены к измерительным приборам 14. Управляющие входь модуляторов подключены к выходу генератора 15, причем один вход подключен непосредственно, а второй - через ортогональный фазовращатель 16. Унравляю щие входы фазовых детекторов 12 подключены к выходу датчика 3 угла поворота, . причем один подключен через градуированный фазовращатель 17, а второй - через градуированньш и ортогональный фазовраQ щатель 16.

Принятые произвольно ориентированjibJMM приемными рамками 2 ортогональные

.составляющие сигналов, пропорциональные соответствующим сЬставляющим поперечного магнитного поля, усиливаются и преобразуются в сигналы постоянного тока входными преобразователями 7. Выходные сигналы их преобразуются в сигналы неременного тока модуляторами 8. Упра1 1ение работой модуляторов исуществ-ляется от генератора 15 сигналов, причем управляющий сигнал для одного из модуляторов сдвигается по фазе на 90° ортогональным фазовращателем 16. Из выходных сигналов модуляторов фильтрами 1 i выделяются первые гар МОНИКИ сигналов и поступают на вход сумматора 10. Так как разность входных сигналов сумматора равна 90°, сигнал на его выходе пропорционален геометрической сумме входных сигналов, т. е. модулю поперечного магнитного поля. Полученный на выходе сумматору сигнал снова раскладывается на ортогональные составляющие, но уже в ориентированной системе координат. Выходные сигналы фазовых детекторов 12 после подавления высокочастотных составляющих фильтрами 13 НИЖНИХ частот измеряются измерительными приборами 14. Управляющий сигнал для фазовых детекторов снимается с выхода фазовращателя датчика 3 угла поворота, проходит через градуированный фазовращатель 17, причем управляющий сиптал одного из фазовых детекторов предварительно сдвигается по фазе на 90° ортогональным фазовращателем 16. При вращении скважинного прибора вокруг продольной оси ротор фазозращателя датчика угла поворота удерживается эксцентричным грузом в неподвижном относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины положении, статор же 5 фазовращателя вращается вместе с корпусом скважинного прибора 1. Вследствие относительного вращения ротора 6 и статора 5 фазовращателя на некоторый угол Д на такой же угол изменяется приращение фазы сигнала, на выходе датчика угла поворота относительно фазы входного сигнала. Поскольку при. повороте скважинного прибора вокруг продольной оси на угол. Дт на такой же угол изменяется фаза выходного сигнала сумматора и фазы управляющих сигналов фазовых детекторов : 12, напряжения на выходах фазовых детекторов инвариантны относительно поворота скважинного прибора вокруг оси, т. е. измерение ортогональных компонент поперечного магнитного поля измерителями 14 будет производиться в системе координат, неподвижной относительно вертикальной плоскости нскривле-; иия оси скважины.

Для измерения модуля и угла наклона векторЙ поперечного магнитного поля градуированным фазовращателем сдвигается фаза опорного сигнала до момента равенства нулю показаний одного из. измерительных приборов 14. Показания второго измерительного прибора 14 будут пропорциот нальны модулю поперечного магнитного поля, а угол наклона вектора к вертикальной плоскости искривления оси скважины отсчитывается по градуированному фазовра щателю.

Непосредственное измерение двух ортогональнУх составляющих вектора поперечного к оси скважины магнитного поля или модуля и угла наклона вектора поперечного магнитного поля к вертикальной плоскости искривления оси скважины исключает не-, обходимость проведения дополнительных расчетов, увеличивает производительность труда и наглядность получаемой информации. Устройство для измерения поперечного к оси скважины магнитного поля входит в комплект электроразведочн й геофизической аппаратуры «Лазурит, предназначенный для измерений как в скважинах, так и с дневной поверхности.

15

Формула изобретения

iУстройство для скважинной электроразведки, содержащее скважинный прибор, в корпусе которого жестко закреплены две ортогональные приемные рамки н размещен датчик угла поворота плоскости рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, наземную аппаратуру, содержащую подсоединенные к приемным

рамкам входные преобразователи сигналов, измерительные приборы и генератор, подключенный ко входу датчика угла поворота, отличающееся тем, что. с целью повыщения производительности труда, между входными преобразователями сигиалов и измерительными приборами включена схема преобразования Координат, управляющие входы которой подключ.еиы соответственно к выходу генератора и выходу датчика угла поворота,

тем, что схема, преобразования коордЙ1 ат содержит на входе два модулятора, сигнальные выходы которых через фильтры подключены ко входам сумматора сигналов, а управляющий вход одного модулятора соелинен с выходом генератора непосредственно, а другого - через ортогональный фазовращатель, выход сумматора нагружен двумя параллельными цепями, каждая из которых содержит последовательно соединённые фазовый детектор и фильтр нижних

частот, причем управляющие входы фазовых детекторов соединены с выходом датчика угла поворота таким образом, что один фазовый детектор подсоединен к выходу датчика угла поворота через fpaдyиpoвaнный фазовращатель, а второй - через градуированный и ортогональный фазовращатели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

по заявке № 2608028, кл; G 01 V 3/08, 1978 (прототип).