Инклинометр Советский патент 1983 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к географическим исследованиям скважин и может использоваться для определения углов пространственного расположения скважин с использованием трехжильного каротажного кабеля.. ;

Известен индукционный датчик магнитного курса, представляющий собой два ортогональных феррозонда, который может использоваться для определения азимута географических , Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного определения искривления без дополнительных преобразований.

Наиболее близким лгехничерким решением к предлагаемому является фёрт розЬндовыЙ датчик азимута. Устройство содержит маятник, ортогональные феррозонды, датчик длины кабеля, фазовргицатель, генератор опорного напряжения, два кангша преобразования, состоящих из генератора, избирательного усилителя, фазового детектора, удвоителя частоты, модулятора, а такжеRC-фазовращатель, включенный между выходами ъюдуляторов,, два триггера ШМитта, последовательно соединенные преобразователь фаза-временной интервал и счетчик

Недостатком устройства явля§тся то, что оно не позволяет измерять , зенитный угол скважины, а также погрешность , которая проявляется в наличии остаточного фазового сдвига между аналами преобразования. Фазовый сдвиг не удается полностью скомпенсировать фазовращателем, так как в результате передачи по кабелю сигна10лов , о еле дни vi имеют разные фазовые сдвиги из-за разброса параметров жилкабеля.

Цель изобретения -/повышение точности за счет исключения влияния па15раметров каротажного кабеля.

Поставленная цель достигается тем, что инклйнометр, содержащий генератор, фазовращатель, датчик длины кабеля, модулятор, преобразователь

20 фаза - временной интервал, счетчик, избирательный усилитель, ортогональные феррозонды, каротажный кабель и фазовый детектор, снабжен синусно-косинусным трансформатором,двумя дели25телями частоты, коммутатором, индикатором зенит -- азимут, усилителем, двумя разнополярными амплитудньми детектораийи и сумматором, при этом феррозонды и -синусно-конусный транс-,

30 форматор сигнальньами ойротками подключены к коммутатору, который через фазовый детектор соединен с кабелем, к входу усилителя подключен кабель, а к выходу амплитудные детекторы и избирательный усилитель причем амплитудные детекторы через модулятор соединены :с сумматором, который подключен к выходу избирательного усилителя и через преобраз ватель фаза - временной интервал - счетчику, а фазовращатель соединен с входами преобразователя и модулятора и подключен к датчику длины ка беля и через второй делитель к гене ратору. На чертеже представлена функциональная схема инклинометра. Инклинометр содержит синусно-коси нусныйтрансформатор 1 (датчик зенитного угла), ортогональные феррозонды 2 (датчик азимута), делитель 3, коммутатор 4, подключенный входами к делителю 3 и к сигнальным обмот кам датчиков 1 и 2, а выходы - к фазовому детектору 5, выход которого подключен к каротажному кабелю б. В наземной части инклинометра располо жен генератор 7, делитель 8 частоты индикатор 9 зенит-азимут, фазовращатель 10, подключенный входами кдатчику 11 длины кабеля и делителю 8г выходом - к модулятору 12 и преобразователю 13 фаза - временной интервал. Вход усилителя 14 соединен с кабелем, а выход - с разнополярными амплитудными детекторами 15 и 16 и избирательным усилителем 17, выходы модулятора 12 и избирательного усилителя 17 подключены к сумматору 18, выход которого через преобразователь 13 соединен со счетчиком19. Рабо±а инклинометра состоит из д циклов: измерение зенитного угла.и измерение азимута. Переключение режимов работы осуществляется с помощ коммутатора 4, который управляется сигналами частотой uJp, поступающими с делителя 3, на выход последнего поступает переменное напряжение час тотой ШЕ, от генератора 7, которое также подается на обмотку возбуждения СКТ 1 и фазовый детектор 5. При этом подключение коммутатором 4 задатчиков 1 и 2 углов к фазовому детектору осуществляется с низкой час тйтой Л1)р, а попеременное подключени сигнальных обмоток каждого датчика к фазовому детектору 5 с более высо кой частотой Шц. В результате на вы ходе фазового детектора 5 при измерении зенитного угла возникает постоянное напряжение, амплитуда котор го меняется с частотой М пропорционально амплитуде переменных напряжений, попеременно снимаемых с сигнальных обмоток СКТ . Амплитудноманипулированное напряжение с выход детектора 5 поступает по кабелю 6 на вход усилителя 14. Для получения информации об измеренном угле из передаваемого по кабелю информационного напряжения выделяется переменная и постоянная составляющие, причем переменная составляющая выделяется избирательным усилителем 17, настроенным на частоту Ш|, а постоянная составляющая - двумя разнополярными однополупериодными детекторами 15 и 16 с последующим .суммированием - в модуляторе 12, Несущее напряжение частотой UJjf, подаваемое в модулятор 12, сдвигается на 90° фазовращателем 10, на который поступают сигналы частотой 1Уц с делителя В. В результате иа выходах модулятора 12 и усилителя (17 возникают .переменные напряжения, соторые в общем виде можно предстарить как ЬЫ чт 12 1 ° - О РИ « к-Ь; C1J Bbivia. 1 4co.ib)eiw (.), (а) где К - коэффициент пропорциональности, , р - измеряемый угол(|ь-0 при изменении зенитного угла, р,-а при измерении азимута. Равенство козффициентов к в формулах (1) и (2) достигается соответствующим выбором коэффициентов передачи детекторов 15 и 16, модулятора 12 и изобретательного усилителя 17. При суммировании выходных напряжений модулятора 12 и усилителя 17 в сумматоре 18, на выходе последнего возникает напряжение. бых18- 1в1И1(р)-а;к.1+45°), (J,) где. К , - коэффициент пропорцилнальности, т.е. после сумматора 18, ин-. формацию об измеряемых углах несет неамплитуда, а фаза сигнала. Фазовый сдвиг () преобразуется в длительность импульса преобразователем 13 фаза - временной интервал, в который подается также напряжение фазовращателя 10. Для устранения фазового сдвига, вносимого передачей по кабелю информационного напряжения, фаза несущего и опорного напряжений корректируется в фазовращателе 10 по сигналам датчика 11 длины кабеля. На выходе преобразователя 13 возникают импульсы, длительность которых 1 - р несет информацию об измеряемых углах. В счетчике 19 временной интервал заполняется импульсами высокой частоты, которые далее подсчитываются. Режим измерения азимута отличается лишь тем, что к фазовому детектору 5 попеременно подключаются сигнальные обмотки феррозондов 2, обмотки возбуждения которых запитываются от делителя 3 напряжения с частотой сУд/г и инди