Феррозондовый датчик азимута Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 G01C9/06 

(54) ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДАТЧИК АЗИМУТА

Изобретение относится к промысловО Геофизическим исследованиям буровых скважин и может быть использовано для определения азимута искривленных скважин. По основному авт. св. № 802535. известен феизозондоиый датчик азимута, содержащий скважинный прибор с двумя однокатушечными ортогональными феррозондами, один из которых закреплен в апсидальной рамке; другой - в маятнвкоч вой зенитной рамке. В наземной части расположены датчик длины кабеля, фазовращатель,.,два идентичных кавала, состоящих из генератора с полосовым фильтром, избирательного усилителя, фазового детектора, удвоителя частоты, модулятора, а также генератора опорного напряжешга , RC-цепочка, два триггера Шмитта, преобразователь фаза - код и счетчик 1. Недостатком известного устройства является низкая-точность измерения азкмута определяемая суммарной погрешностью измерения, которая зависит от не( точности изготовления феррозондов, неточности установки осей чувствительности :феррозондов в горизонтальных плоскост.ях , и ортогонально, а также от расстройки каналов преобразования информации в фазовращающей RC-вепочки. Суммарная . погрешность является знакопеременной с периодом . Цель изобретения - повышение точное ти измерений азомута. Указанная пель достигается тем, что феррозондовый датчик азимута снабжен блоками коррекции, штфро-а налоговым пр&образователем, пороговыми элементами Н коммутатором, при этом входы блоков коррекшш соединены с выходом преобразователя фаза - код и с входом цифро-аналогового преобразователя, к выходу которого подключены входы пороговых 8Л&ментов, а шходы последних и выходы блоков коррекции подключены к коммута3&e4iiтору,, выход которого соединен со счетч ком. -, На фиг. 1 представлена функшюнальная схема феррозондового датчика азимута; на фиг. 2 - графики зависимостей вы- s ходного напряжения цифро-аналогового . преобразователя и суммарной погрешности измеренин от азимута. Устройство включает в себя скваж ннный прибор, в котором размещеда два одкока- 10 тушечных феррозонда 1 и 2, оси чувствательности которых ортогональны. Один кз них закреплен в. апсидальной рзмке 3, центр тяжести которой смещен эксцент- . ричным грузом 4, другой - в маятшпсовой 15 зенитной рамке -5, удерживающей ось чувствительности феррозонда в горизонталь-. ной плоскости. Наземная часть содержит датчик 6 длины кабеля, фазовращатель : 7, два идентичных канала, состоящих кз 20 генератора 8 с полосовым фил этром, избирательного усилителя 9, настроенного на частоту второй гармоники, (}зазового детектора 10, удвоителя 11 чгастоты, модулятора 12, а генератор 13 25 опорного натфяжения, RO-цепочку 14, . триггеры Шмитта 15, преобразователь 16 ф&за - код, счетчик 17, устройство 18 коррекции, содеркащее цифро-аналоговый преобразователь 19, пороговые элементы зо 20-25, блоки 26-31 коррекдит И коммуу татор 32. Ферро&овдовый датчик азимута работает следующим образом. При движении снаряда по исжривленной скважине.апсидапьная рамка 3 с грузом 4 непрерывно устанавливается перпендйкулярно плоскости наклона скважины, внутренняя рамка (зенитный маятник)по вертикали. Ось чувствительности ферро зонда 2 при этом оказывается лежащей одновременно в горизонтальной плоскости и плоскости наклона, а у феррозонда 1 перпендикулярно плоскости наклона. Для определения азимута наклонной скважины достаточно провести измерения составля. ющих магнитного поля Земли на оси феррозондов. Напряженке с генераторов 8 подается по каротажному кабелю к обмоткем феррозондов. В маг шггном поле Земли в них наводится ЭДС, вторая гармоника которой выделяется избирательными ус лителями 9. После усиления напряжение поступает на фазовый детектор 10, на который также подается напряжение удвоенной частоты с удвоителя 1.1. Для иоключения влшшш на показания прибора изменения реактивного сопротивления ка94беля при его размотке предусмотрена автоматическая подстройка фазы в удвоителе фазовращателем 7 по сигналам дат чикй 6 длины кабеля в зависимости от глубины погружения снаряда в скважину, В фазовых детекторах сигналы выпрямляются и затем преобразуются модуляторами 12 в переменное напряжение. После модуляторов два синфазных напряжения, амплитуды которых изменяются пропорционаяьно синусу и косинусу азимута, подаются на фазовращающую RC-цепочку 14, фаза выходного напряжения пропорднональна азимуту. Напряжения с генератора 13 и RC-цепочки 14 подаются на триггеры Шмитта 15, где преобразуются в сигналы прямоугольной формы, фазовый сдвиг между которыми nponoj цконален азимуту. Сигналы с триггеров 15 поступают на преобразователь 16 фаза - код, который формирует последовательность импульсов, длительность котррых можно представить как (ott ЛЫ), где - коэффициент пропорциональности; cL - азимут; , /Зо- - суммарная norpemHocfb измерения азимута. Для уменьшения величины 1 до1 длительность необходимо уменьшить или увенличить на некоторую величину й в завиcmvIocти от знака ЛоС . r 1 ci±1 doi:fAT. Эту функцию вьтполняет корректтфующее устройство 16. Импульсы с преобразователя фаза - код поступают на входы блоков 26-31 коррекции, которые укорачивают их длительность при - uaL . и увеличивают при -Лоб, и на цифро-ана: -:-: логовый преобразователь 19, выходное напряжение которого (фиг. 2) пропорционально длительности входных импульсов {т.е. азимуту). Пороговые элементы 2025, срабатывающие прн определенном значении Т (напряжения срабатывангш показавы на фиг. 2), управляют работой коммутатора 32. С помощью пороговых элементе тов весь диапазон измерения азимута 0-360° делится на интервалы (в данном случае на щасть), каждому ингервалу- соответствует своя величина л Т, задавае.мая блоками 26-31 коррекции. На выхоДе коммутатора 32 возникают импульсы, длительности которых скорректирована на соответствующую величину лГ и которые поступают на счетчик 17, с последнего снимается информация в цифровом виде.

59041

Таким образом, ввенение в ферроэо довь1й датчик азимута устройства Kopvрвкпии, осуществляющего автоматическую коррекцию преобразования азимута, nt зволяет значительно повысить точность s iизмерения азимута. В данном случае (при разбиении на шесть интервалов коррекции) точность увеличивается примерно в два раза. При увеличении числа интервалов коррекции возможно дальнейшее 10 повышение точности. Форм ула изобретения

Ферроаонодовый датчик азимута по-авт. св. № 802535, отличающийся тем, что, с Целью пов|з шёния точности 1$ измерений азимута, он снабжен блоками

56

коррекции, цифро-аналоговым преобразователем, пороговыми элементами н коммутатором, при этом входы блсжов Еоррекции соединены с выходом преобразователя фаза - код и с входом пифро аналогового преобразователя, к выходу которого подключены входы пороговых элементов, а выходы последних и выходы блоков коррекции подключены к KOMMJI татору, выход которого соединен со CHeiw чиком.

, . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

%/Д/

Фаг2