Преобразователь азимута Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может использоваться для определения магнитного азимута буровых скважин с использованием одножильного каротажного кабеля.-

Известен инклинометр, содержащий генератор, удвоитель частоты, датчик длины кабеля, RC-фазовращатель, избирательнЕлй усилитель, два триггера Шмитта, преобразователь фаза-временной, интервал, счетчик, каротажный кабель, ортогональные феррозонды, два коммутатора, два усилителя, делитель частоты и синусно-косинусный трансформатор Ц .

Недостатком известного устройства является малое количество информации , приходящееся на каждый информационный канал. Например, для передачи информации от каждого датчика инклинометра требуется два -информационных канала (две жилы кабеля).

Наиболее близким к предлагаемому является феррозондовый датчик азимута, содержащий датчик длины кабеля, фазовращатель , два одинаковых канала преобразования, состоящих из генератора, избирательного усилителя, фазового детектора, удвоителя частоты, модулятора, а также генератора опорного напряжения, RC-фазовращатель, два триггера ймитта, преобразователь фаза-временной интервал, счетчик, каротажный кабель, два ортогональных феррозонда .

Недостатками описанного устройства являются наличие двухпроводного информационного кангша связи между

10 скважинным прибором и наземным пультом, что требует применения трехжильного каротажного кабеля и увеличива- . ет стоимость работ по исследованию буровых скважин, а также значитель15ная погрешность, возникающая от неидентичности параметров каналов преобразования и неточной подстройки фазы удвоителей фазовращателем по сигналам датчикадлины кабеля. Кроме

20 того, наземный пульт известного устройства имеет сложную конструкцию.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения влияния параметров каротажного кабеля

25 на конечный результат измерения и упрощение конструкции электронной части.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор, удвоитель частоты, избирательный

30 силитель, фазовый детектор, два модулятора, RC-фазовращатель, два три гера Шмитта, преобразователь фазавременной интервал, йчетчик, карота ный кабель, два ортогональных ферро зонда, введены два коммутатора и бл памяти,причем один коммутатор включ между ортогональными феррозондами и кабелем, а другой подключен к ген ратору и блоку памяти, который вклю чен между выходом фазового детектор и входами модуляторов. На чертеже представлена функциональная схема преобразователя азиму Преобразователь азимута содержит генератор 1, удвоитель 2 частоты, подключенный к генератору 1,избирательный усилитель 3, фазовый детект 4, подключенный к удвоителю 2 часто и избирательному усилителю 3, блок 5 памяти, коммутатор б, подключенный к генератору 1 и блоку 5 памяти, дв модулятора 7 и 8, подключенные вход ми к генератору 1 и блоку 5 памяти, а выходами - к НС-фазовращателю 9, триггеры Шмитта 10 и 11 подключены входами к генератору 1 и РС-.фазовра щателю 9, а выходами - к преобразова телю 12 фаза-временной интервал, выход которого соединен со счетчиком 13, каротажный кабель 14, коммутатор 15, включенный между кабелем 14 и феррозондами 16 и 17. Преобразователь азимута работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает синусоидальное напряжение, которое поступает по кабелю 14 к скважинному прибору. Амплитуда выходного напряжения генератора 1 меняется через интервалы времени, задаваемые коммутатором 6. Коммутатор 15, расположенный в скважинном приборе, управляется вели чиной напряжения, подаваемого от генератора 1, и попеременно подключает феррозонды 16 и 17 к кабелю 14, т.е осуществляет попеременную подачу напряжения возбуждения на феррозонды. Таким образом, напряжение генератора 1 служит для возбуждения феррозондов 16 и 17 и одновременно является управляющим для коммутатора 15. Благодаря тому, что феррозонды расположены ортогонально, в их обмотках при подаче напряжения возбуждения и под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли наводятся ЭДС второй гармоники (по отношению к частоте генератора 1 ), пропорциональные по амплитуде синусу и косину су азимута. Информационные ЭДС второй гармоники подаются по кабелю 14 на вход избирательного усилителя 3, настроенного на соответствующую частоту информационных ЭДС. Фазовый детектор 4, опорное напряжение для которого берется с удвоителя 2 часто ты, осуществляет фазочувствительное выпрямление выходного сигнала избирательного усилителя 3. Постоянное напряжение с выхода фазового детектора 4 подается на вход блока 5 памяти, который фиксирует мгновенное значение выходного напряжения фазового детектора 4 на определенное время по стробирующим импульсам, поступающим с коммутатора 6, причем стробирующие импульсы имеют задержку по отношению к импульсам, которые управляют генератором 1, на время, необходимое для окончания переходных процессов в кабеле. Таким образом, блОк памяти осуществляет фиксирование постоянных напряжений, амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу азимута, и непрерывную подачу этих напряжений на входы модуляторов 7 и 8, последние преобразуют постоянные напряжения в переменные. С выходов модуляторов 7 и 8 напряжения, пропорциональные по амплитуде синусу и косинусу азимута, подаются на КС-фазовращатель 9, настроенный на частоту генератора 1. Фаза выходного напряжения RC-фазовращателя 9 пропорциональна азимуту. Напряжения с генератора 1 и RC-фазовращателя подаются на входы триггеров Имитта 10 и 11, которые формируют последовательности прямоугольных импульсов, фазовый сдвиг между которыми пропорционален азимуту. Преобразователь 12 фазавременной интервал формирует последовательность импульсов с длительностью, пропорциональной азимуту. Выходной сигнал преобразователя 12 поступает на счетчик 13,с которого снимается информация в цифровом виде об азимуте скважины. Предлагаемый преобразователь азимута отличается от известных уст- ройств тем, что он позволяет производить измерение азимута с использованием одножильного каротажного кабеля, благодаря тому, что феррозонды попеременно подключаются к кабелк) с помощью коммутатора 15, управляемого амплитудой напряжения генератора .1. Устройство обладает большой точностью, так как вследствие попеременного подключения феррозондов, запитываемых напряжением одной частоты, к кабелю параметры последнего не влияют на конечный результат измерения, что позволяет исключить из схемы датчик длины кабеля и фазовращатель. Кроме того, отсутствует систематическая погрешность преобразования информационных сигналов феррозондов, так как преобразование сигналов каждого из феррозондов производится одними и теми же элементаи: избирательным ycv лиfeлeм и фазовым детектором. Схема преобраэобДте