Устройство для измерения составляющих вектора магнитного поля в скважине Советский патент 1983 года по МПК G01V3/18 

преобразователь аналог код, первый и второй коммутаторы, реверсивные счетчики, блоки памяти и регистраторы первого, второго и третьего каналов, а таклсе блок управления, при этом выход генератора соединен с входом преобразователя и через удвоитель частоты с первым входом фазочувствительного детектора, второй вход которого через полосовой усилитель соединен с выходом преобразователя, а выход соединен с входом преобразователя аналог - код, выходы которого соединены с входами реверсивногосчетчика первого канала непосредственно, а с входами реверсивных счетчиков второго и третьего каналов через первый и второй коммутаторы, выходи реверсивных счетчиков соединены с регистраторами соответствующих каналов через блоки памяти, при этом вход блока управления соединен- с выходом блока регулируемой задержки, а выходи блока управления соединены с входами управления коммутаторов, реверсивных счетчиковчи блоков памяти.

На чертеже представлена схема, поясняющая сущность изобретения.

В скважине 1 находится скважинный прибор 2, в корпусе 3 которого размещен двигатель 4, соединенный механически через кинематический узел 5 с преобразователем (феррозондом)6, который через коллектор 7, каротажный кабель 8 соединен своими входом и выходом с блоком обработки сигнала 9, который вместе с блоком регулируемой задержки 10 входит в состав наземного устройства 11. В сквг1жинном устройстве размещен также датчик положения 12 преобразователя б. Выход датчика положения 12 через каротажный кабель 8 соединен с входом блока регулируемой задержки 10. Ось преобразователя 6 составляет с осью вращения двигателя 4 угол . Блок обработки сигнала 9 содержит генератор 13, выход которого соединен с входом преобразователя б и через удвоитель частоты 14 с первым входом фазочувствительного детектора 15, второй входкоторого через полосойой усилитель 16 соединен с выходом преобразователя б, а выход соединен с входом преобразователя аналог - код 17. Выходы преобразователя аналогкод 17 соединены с входами реверсив- ного счетчика 18 первого канала непосредственно, и через коммутаторы 19 и 20 с входами реверсивных счетчиков 21 и 22 второго и третьего каналов. Реверсивныесчетчики 18-22 выходами через блоки памяти 23-25 каналов соединены с регистраторами 26-28. Блок управления 29 входом соединен с выходом блока регулируемой задержки 10, а выходами - с входами управления коммутаторов 19 и 20 реверсивных счетчиков 18-22, блоков памяти 23-25 и регистраторов 26-28.

Устройство работает следующим образом.

Двигатель 4, ось которого параллельна Оси скважинного прибора 2, вращает со скоростью cf преобразователь б, ось которого расположена под углом -у к оси вращения.

Магнитная индукция В по оси преобразователя б равна:

BCu iJB COSj- - (6,CoS(wt +Ба 1мш-Ь)1и Ti О)

где Bt ,В. В - составляющие магнит, ной индукции.

Ток возбуждения от генератора 13 подается по каротажному кабелю 8 Л обмотку преобразователя 6. ЭДС второй гармоники тока возбуждения, возникшая в обмотке при наличии магнитнго поля в направлении оси преобразователя 6, выделяется и усиливается полосовым усилителем 16. Усиленное напряжение второй гармоники подается на вход фазочувствительного детектор 15, на Д эугой вход которого поступае удвоенное по частоте напряжение воз- буждения. На выходе фазочувствительного детектора 15 появляется ток, величина и знак которого определяются величиной и направлением индукции магнитного поля по оси преобразователя б. Этот ток поступает в обмотку преобразователя 6, компенсируя измеряемое магнитное поле.

Токи возбуждения и компенсации преобразователя .6 подаются по общей жиле каротажного кабеля 8.

Напряжение на выходе фазочувствительного детектора

yi((i;t)(u)t), fa.)

где К,- постоянная схемы.

Преобразователь аналог - код 17 преобразует аналоговый сигнал с выхода фазочувствительного детектора 15 в частоту следования импульсов

FCt)-k.i(JuB(a;-t), ()

где К - постоянная схемы.

Работа коммутаторов 19 и 20, реверсивных счетчиков 1§-22, и блоков памяти 23-25 задается блоком управления 29 синхронно с поступлением импульсов от датчика положения преобразователя б.

Датчик положения 12 вырабатывает импульсы при прохождении преобразователя б через плоскости системы координат. Моменты пересечения преобразователем б плоскости наклр 5а скважины являются началом и концом цикла измерений и отмечаются импульсами большей длительности. В момент пересечения преобр азователем б плоскости наклона скражины происходит перенос информгщии с реверсивных счетчиков 18-22 в блоки памяти 23-25 и с некоторой задержкой установка реверсивных счетчиков 1В22 в исходное нулевое состояние. Реверсивный счетчик 18 в канале 3 работает в режиме суммирования или вычитания в зависимости от знака входной информации, поэтому количество регистрируемых импульсов за один оборот V jH-t)dt-2rKcoerKab. (4) где Т - период вращения. Коммутатор 19 в канапе 2 полови ну времени измерения передает информацикз в одной полярности, а половнну в другой. Поэтому количество импульсов, регистрируемых реверсивным счет чиком 21 за один оборот, будет: т|1 . Н„- rFWdl-JK-t)dt-4siMri ibu (5) о til Коммутатор 20 четверть времени из меренияпередает информацию без изменений, вторую и третью четверть .в обратной полярности, а четвертую четверть - без изменения.. Число импульсов, регистрируемых реверсивны счетчиком 22 за один оборот, будет: (i)dt-l K-t) FC-t 4eiMtKi9i (б о т|4 KT Число импульсов, регистрируемых счетчиками 18-22 за один оборот, про порционально значениям составляювдх векторов В В 2. В магнитного поля в прямоугольной системе координат. В конце каждого цикла измерений информация из счетчиков 18-22 переносится в блоки памяти 23-25 и сохра няется в них в течение следующего цикла измерений. Блок регулируемой задержки 10 сов мещает момент появления импульса на выходе блока управления 29 с моментом пересечения преобразователем б плоскости наклона скважины, что необходимо для нормальной работы устройства . Условия получения одинаковой чувствительности устройства по трем каналам измерения получаем, приравняв постоянные коэффициенты в формулах (4),(5),(б; 21ГС05Г,- 4sin3i 573o (7): Эффект от использования изобретения обусловлен повышением надежное ; устройства и его помехозащшценности что особенно важно для скважинных измерений. . Формула изобретения 1,Устройство для измерения составляюваих вектора магнитного поля в скважине, содержащее двигатель, соединенный кинематическим узлом с преобразователем, выход которого через коллектор соединен с блоком обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, повышения надежности и уменьшения уровня шумов, они дополнительно содержит датчик положения преобразователя и блок регулируемой задержки, при этом выход датчика положения преобразователя соединен чере блок регулируемой задержки с втбрым входом блока обработки сигнала, а ось преобразователя составляет с осью вращения двигателя угол, отличный от нуля и девяноста градусов. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок обработки сигнала преобразователя содер1Жит генератор, удвоитель частоты, . полосовой усилитель, фазочувствителй|ный детектор, преобразователь аналогкод, первый и второй коммутаторы, реверсивные счетчики, блоки памяти и регистратоЕжл первого, второго и третьего каналов, а также блок управления, при этом выход генератора соединен с входом .преобразователя и через удвоитель частоты с первым входом фазочувствительного детектора, второй вход которого через полосовой усилитель соединен с выходом преобразователя/ а выход соединен с входом преобразователя аналог - код, выходы которого соединены С входами реверсивного, счетчика первого канала непосредственно, а с входами реверсивных счетчиков второго и третьего каналов через первый и второй коммутаторы, выходы реверсивных счетчиков соединены с регистраторами соответствующих каналов через блоки памяти, при этом вход блока управления соединен с выходом блока регулируемой задержки-, а выходы блока управления соединены с входами управления коммутаторов, реверсивных счетчиков и блоков памяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Яновский Б.И. Земной магнетизм, Йзд-во ЛГУ, 1963, с.423-430. 2. Авторское свидетельство СССР 532066 кл. Q01R 33/02, 1976, (прототип).

ижр