Феррозондовый преобразователь азимута Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может использоваться для определения магнитного азимута искривленных скважин.

Известна аппаратура для исследования буровых скважин, содержащая датчики, блок выделения тактовых импульсов, модулирующее устройство, каротажный кабель, генератор, .фильтры, усилитель, распределитель, канал регистрации l ,

Известна телеизмерительная система для аппаратуры геофизических исследований скважин, содержащая датчики, по(цключенные к частотным преобразователям, пассивный сумматор, выходные лампы, каротажный кабель,фильтры, демодуляционные устройства, регистрирующие устройства 2 .

Недостатками известных устройств являются сложность конструкции и, следовательно, большие размеры скважинного прибора, что не позволяет использовать устройства для исследования скважин малых диаметров.

Наиболее близким к изобретению 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 генератор опорного напряжения, RC-фазовращатель, два триггера. Шмитта, преобразователь фаза-временной интервал, счетчик, каротажный кабель, два ортогональных феррозонда зЗ .

Недостатком данного устройства

10 является наличие двухпроводного канала связи между скважинным прибором и наземным пультом, что требует применения трехжильного каротажного кабеля и, следовательно, увеличива15ет стоимость работ, по исследованию геофизических сквс1жин. Кроме этого, устройство имеет сравнительно низкие надежность и точность из-за наличия трех токоподводов (гибких или сколь20зящих) , которые повышают трение в опорах рамок феррозондов, что приводит к неточной установке рамок и этим понижает точность измерения азимута.

25

Цель изобретения - повышение надежности работы и точности измерения азимута при ненулевых зенитных углах.

Указаннаяцель достигается тем, 30 что-обмотки феррозондов подключены параллельно друг к другу и соединены с одним концом кабеля, другой конец кабеля подключен к параллельно соеди , ненным входам избирательных усилителей и выходам генераторов каналов преобразования. На чертеже представлена функциональная схема феррозондового преобразователя азимута. Устройство включает в себя скважинный прибор, в котором размещены (два однокатушечных феррозонда 1 и 2 оси чувствительности которьах ортогональны. Наземная часть, связанная со скважинным прибором каротажным кабелем 3, содержит датчик длины кабеля 4, фазовращатель 5, два оди1 аковых канала А и Б , состоящих из генератора 6, избирательного усилителя 7, настроенного на частоту второй гармоники генератора 6, фазового детектора 8, удвоителя частоты 9 модулятора 10, а также генератор опорного напряжения 11, RC-фазовращатель 12, настроенный на частоту генератора опорного напряжения 11, триггеры Шмитта 13, преобразователь фазовременной интервал 14 и счетчик ,15 , Феррозондовый преобразователь азимута раб.отает следующим образом. Напряжение генераторов 6 подается по каротажному кабелю 3 к обмоткам феррозондов 1 и 2, в которых под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли и переменных магнитных потоков наводятся ЭДС вторых гармоник, амплитуды последних пропорциональны синусу и косинусу азимута. Так как обмотки феррозондов соединены парашлельно, то суммарное напряжение на их выводах можно представить в виде (без учета высших гармоник) Кд Е e-inW t + sin 2V/At.f ,W6.t4- + E,cosoiSm2W6t, где Кд, Wg - частоты генераторов б каналов преобразования амплитуда напряжения ге нераторов б{ амплитуды вторых информационных гармоник, воз никающих в обмотках фер розондов 1 и 2; коэффициенты, зависящие от параметров кабеля 3 oi - азимут. Напряжения вторых гармоник подают ся по кабелю к наземному пульту, где выделяются избирательными усилителями 7, настроенными на соответствующие частоты 2WдИ 2Wg. Для исключения влияния на показания устройства изменения реактивного Ьопротивления ка беля, при его размотке прадусмотрейа автоматическая подстройка фазы в удвоителе частоты 9 фазовращателем 5 по сигнсшам датчика длины кабеля 4. В фазовых детекторах сигналы выпрямляются и затем преобразуются модулят рами 10 в. переменное напряжение. После модуляторов напряжения, амплитуды которых пропорциональны синусу и косинусу азимута, поступают на RCфазовращатель 12, настроенный на частоту генератора 11/ фаза выходного напряжения которого пропорциональна азимуту. Напряжения с генератора 11 и фазовращателя 12 подаются на триггеры Шмитта 13, где преобразуются в сигналы прямоугольной формы, фазовый сдвиг между которыми пропорционален азимуту. Сигналы с триггеров 13 подаются на преобразователь фаза-временной интервал 14, формирующий последовательность импульсов с длительностью, пропорциональной ази муту. Далее сигнал с преобразователя 14 поступает йа вход счетчика 15, где происходит регистрация и индикация информации. Феррозондовый преобразователь азимута отличается от известных устройств тем, что он позволяет производить измерение азимута скважины с использованием одножильного каротажного кабеля, что снижает затраты на исследование буровых скважин и способствует уплотнению линии связи между скважинным прибором и наземным пультом, так как по одной жиле кабеля осуществляется возбуждение феррозондов и передача информационных сигналов. Предложенное устройство позволяет повысить точность измерения азимута при ненулевых зенитных углах за счет уменьшения числа токоподводов. Последнее снижает трение в опорах и позволяет рамке с феррозондами более точно установиться в горизонтальной плоскости. Уменьшение числа токоподводов также повышает наде хность устройства. По предварительным лабораторным исйытаниям точность измерения азимута с помощью предлагаемого устройства составляет +1,5 при изменениях зенитного угла в пределах 0-60. Формула изобретения Феррозондовый преобразователь азимута , содержа)дий датчик длины кабеля, фазовращатель,два одинаковых канала преобразования, состоящих из генератора, избирательного усилителя, фазового детектора, удвоителя частоты, модулятора, а токже генератор опорного напряжения, RC-фазовращатель, два триггера Шмитта, преобразователь Фаза-временнрй интервал, счетчик, каротажный кабель и два ортогональных феррозонда ,отличаю1цийс я тем, что, с целью повышения надежности его в работе и точности измерения азимута при ненулевых зенитных углах, обмотки феррозондов подключены параллельно друг к другу и соединены с одним концом кабеля, другой конец кабеля подключен к паргшлельно соединенным входам избирательных усилителей и выходам генераторов каналов преобразования.

Источники информации, принятые -ВО внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №250073, кл. Е 21 В 47/12, 1967. 5 2. Авторское свидетельство СССР W290112, кл. Е 21 В 47/12, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке №2721562, кл. Е 21 В 47/02,

1979.