Инклинометр

 

ИНКЛИНОМЕТР, содержащий корпус с датчиками гироскопического азимута и зенитного угла, которые размещены на подвижной рамке, измерительно-преобразовательный блок, включающий дерную и вторую фазосдвигающие цепи, первьй и второй фазометры , первый и второй суммирующие блоки, скважинный и наземный телеизмерительные узлы, соединенные каротажным кабелем, а датчик гироскопического азимута через первую фазосдвигающую цепь соединен с первым фазометром, выход .которого подключен к первым входам суммирующих блоков, а выход первого из последних через запоминающий блок соединен с вторым входом второго суммирующего блок.а, выход которого соединен со скважинным телеизмерительным узлом, датчик зенитного угла через вторую, фазосдвигающую цепь и второй фазометр соединены с скважинным телеизмерительным узлом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измереция в условиях ферромагнитной .реды, он снабжен да/гчиком магнитного азимута и третьей фазосдвигающей цепью, третьим фазометром,блоком селекции амплитуд датчика магнитi ного азимута, формирователем управляющих импульсов и индикатором магW нитного окружения, при зтом датчик магнитного азимута через третью фазосдвигающую цепь соединен с третьим фазометром и блоком селекции амплитуд, а выход последнего подключен к формирователю управляющих импульсов и к индикатору магнитного окружения, причем выходы формирова00 теля управляющих импульсов подклюсо чены к каждому из соответствующих Од третьих входов , блоков, а выход треть- Од его фазометра соединен с вторым со зходом первого суммирующего блока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦЯАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)4 i Е 21 В 47/022

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

i1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3705692/22-03 (22) 29.02.84 (46) 07.10.85. Вюл. ¹ 37 (72) P.È. Кривоносов, Е.А. Сапов и В.В. Мантров (71) Всесоюзный научно-исследова-. тельский институт нефтепромысловой геофизики (53) 622.242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 901485, кл. Е 21 В 47/022, 1981. (54) (57) ИНКЛИНОМЕТР, содержащий корпус е датчиками гироскопического азимута и зенитного угла, которые размещены на подвижной рамке, измерительно"преобразовательный блок, включающий-первую и вторую фазосдвигающие цепи, первый и второй фазометры, первый и второй суммирующие блоки, скважинный и наземный телеизмерительные узлы, соединенные каротажным кабелем, а датчик гироскопического азимута через первую фаэосдвигающую цепь соединен с первым фазометром, выход которого подключен к первым входам суммирующих блоков, а выход первого из последних через запоминающий блок

ÄÄSUÄÄ 1183669 А соединен с вторым входом второго суммирующего блока, выход которого соединен со скважинным телеизмерительным узлом, датчик зенитного угла через вторую. фазосдвигающую цепь и второй фазометр соединены с скважинным телеизмерительным узлом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях ферромагнитной

".реды, он снабжен датчиком магнитного азимута и третьей фаэосдвигающей цепью, третьим фаэометром,блоком селекции амплитуд датчика магнитного азимута, формирователем управляющих импульсов и индикатором магнитного окружения, при этом датчик магнитного азимута через третью фазосдвигающую цепь соединен с третьим фазометром и блоком селекции амплитуд, а выход последнего подключен к формирователю управляющих импульсов и к индикатору магнитного окружения, причем выходы формирователя управляющих импульсов подключены к каждому иэ соответствующих третьих входов блоков,а выход треть

его фазометра соединен с вторым входом первого суммирующего блока.

1183669

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для определения магнитного или гироскопического азимута и угла наклона, а также для 5 ориентирования бурового инструмента,.

Цель изобретения — повышение точности измерения и производительности работ инклинометра в условиях ферромагнитного окружения.

На чертеже показан один из вариантов функциональной схемы инклинометра.

Инклинометр включает в себя датчик

1 магнитного азимута, третью фаэовую цепь 2, третий фазометр 3, суммирующий блок 4, запоминающий блок 5, блок

6 селекции амплитуд, датчик 7 зенитного угла, вторую фазовую цепь 8, второй фаэометр 9, передающий скважинный телеиэмерительный узел 10, датчик 11 гироскопического азимута, первую фазовую цепь 12, первый фазометр 13, суммирующий блок 14, формирователь 15 управляющих импульсов, каротажный кабель 16, формирователь 17 импульсов запуска, выключатель приемный (наземный) телеизмерительный узел 18, индикатор 19 магнитного окружения.

На схеме показана также связь измерительных и преобразовательных эле- 30 ментов. Сигнал с датчика 1 магнитного азимута поступает на третью фазовую цепь 2, с выхода которой — одновременно на третий фазометр 3 и блок 6 селекции амплитуд. С выхода третьего З5 фаэометра 3 сигнал поступает на первый вход первого суммирующего блока

4, а с блока 6 селекции .амплитуд через передающий телеизмерительный узел 10, каротажный кабель 16, прием-40 ный те...еизмерительный узел 18 — к индикатору 19 магнитного окружения и формирователю 17 управляющих импульсов запуска. С выхода блока 6 селекции амплитуд сигнал подается на вход 45 формирователя 15 управляющих импульсов.

Сигнал управления от формирователя

17 запуска через приемный телеизмерительный узел 18, кабель 16, переда- 50 ющий телеизмерительный узел 10 может также поступать на вход формирователя

15 управляющих импульсов.

Сигнал с гироскопического датчика

1i поступает на первую фазовую цепь у

12, на первый фазометр 13 и далее на входы первого и второго суммирующих блоков 4 и 14. Выход первого суммирующего блока 4 соединен с запоминающим устройством 5, выход которого соединен с вторым суммирующим блоком

14. С выхода последнего сигнал через передающий телеизмерительный узел 10, каротажный кабель 16 и приемный телеизмерительный узел 18 подается на регистрацию (показан стрелкой В ), Сигнал от датчика 7 зенитного угла поступает на вторую фазовую цепь 8, второй фазометр 9, передающий телеизмерительный узел 10, кабель 16, приемный телеизмерительный узел 18 и далее на регистрацию (показан стрелкой a ).

Для формирования импульса запуска оператором служит выключатель.

Функционирование инклинометра осуществляется следующим образом.

При ориентировании на поверхности Земли скважинный прибор инклинометра устанавливается вдали от больших ферромагнитных масс (каротажная станция, подъемник, стальные части буровой установки, стальные трубы и.т.д.), искажающих величину и направление магнитного поля Земли в точке с координатами 1, у, Z . Оператором производится включение инклинометра и формирователя 17 управляющих импульсов запуска выключателем.

Импульс запуска, переданный через кабель 16 телеизмерительными узлами

18 и 10,поступает на вход формирователя 15 управляющих импульсов, который устанавливает нули суммирующих блоков 4 и 14. При повторном включении выключателя может быть набран калибровочный ("стандартный") сигнал на суммирующих блоках 14 или 4 для оценки работоспособности и правильности функционирования схемы.

Сигнал датчика 1 магнитного азимута, определяемый вектором магнитного поля Земли Й, поступает на третью фазосдвигающую цепь 2 и предбразуется такими образом, что напряжение на ее выходе равно

0„р =A„P (x,>,z)) э1п (и) ), где Аю (у,z)l- максимальная амплитуда, являющаяся функцией. модуля вектора Й в точке с текущими координатами

X,у,Z т.е. точки, в которой в данный момент

P находится датчик 1; щ — круговая частота;

3 1183 — время;

Y— — угол между осью чувствительности датчика магнитного азимута 1 и вектором Й.

Преобразованный сигнал с третьей фазосдвигающей цепи поступает на вход блока 6 селекции амплитуд, который пропускает сигнал с частотой о только в заданном окне максимальных 10 амплитуд (А + йА). Окно выбирается исходя из допустимых изменений величины модуля вектора Й, т.е. блок 6 пропускает сигналы, соответствующие величине ) Н l + dH) Минимальная ве- 15 личина ДН не может быть меньше величины, соответствующей порогу чувствительности датчика 1 к изменению напряженности магнитного поля Земли в даннои точке. Нормализованный по дли- 20 тельности и амплитуде сигнал с блока

6 селекции амплитуд с частотой и) поступает на вход формирователя 15 импульсов и через телеизмерительные узлы 10 и 18 на индикатор 19. Опера- 25 тор по индикатору 19 может проконтролировать правильность выбора местоположения скважинного прибора инклинометра для начальной выставки гироскопа.

При появлении сигнала с частотой

Cv на входе формирователя 15 импуль.сов разрешается суммирование (вычитание) первым суммирующим блоком 4 цифровых сигналов, поступающих от третьего фазометра 3 и магнитного ,б„и от первого фазометра 13 гироскопического 8 азимутов. Среднее .значение разности за установленный формирователем 15 импульсов фиксированный промежуток времени й1:

Щ Ес1 » = (9 8,), 1 где и ими, полученное первым суммиру-45 ющим блоком 4, запоминается запоминающим блоком. 5.

Далее цифровой сигнал 9 с первого фазометра 13 суммируется с величйной поправки 6 8 и передается 50 тецеизмерительной системой на поверхность, где фиксируется

e„-е,+аЕ, ср

Затем скважинный прибор перено- 55 сится и помещается в устье скважины при этом наличие окружающих ферромагнитных масс изменяет амплитуду

669 4 сигнала Йщ (1 (к, у,2 Ц за пределы окна

А i А блока 6 селекции амплитуд.

На выходе блока б селекции амплитуд, а следовательно, и на входе формирователя 15 импульсов сигнал с частотой .и отсутствует (прекр и ние сигнала с частотой цГ,индицируется также индикатором 19) Форчиро ватель 15 импульсов запрещает суммирование первым суммирующим блоком 4 сбрасывая его в нулевое состояние б ез перезаписи результатов в запоминающий блок 5. Второй суммирующий блок 14 продолжает суммирование сигнала е< g(><,у,z) с &,определенного ( в момент, когда прибор имеет координаты х, у, z . Эти показанья фиксируются на поверхности.

Спуск или подъем прибора в моменгы, когда магнитная обстановка вокруг датчика магнитного азимута определяется только напряженностью магнитного поля Земли, происходит, если прибор выходит в открытый ствол ра1 .Г. ходится внутри легкосплавленных бурильных труб вдали от стального замкового соединения или нерудных зонах и т.д. Запуск первого суммирующего блока 4 повторяется и в запоминающий блок записывается новая поправка

9 (Х„,у„Д„)к гироскопическому азимуту

8 . Для устранения сбоев в работе устройства оператор с помощью формирователя 17 может проконтролировать работу суммирующих блоков инклинометра в целом по контрольно-калиб-. ровочным сигналам, а также вновь внести поправку >19, определенную в момент, когда скважинный прибор имел координаты „, у„, Возможны и другие варйанты построения схемы, например, объединение фазометров 3. 13 и 9 или объединение формирователем 15 и 17 импульсов, перенос блока селекции амплитуд в наземный прибор и т.д.

Применение датчика магнитного азимута на основе магнитно увстви-. тельных элементов с фазосдвигающей цепью, фазометром и блоком селекции амплитуд, а также индикатором магнитного окружения дает возможность испольэовать одновременно фазовый и амплитудный признаки сигнала датчика магнитного азимута для высокоточного измерения магнитного азимута и для учитывания магнитной обстановки, т.е. искажения магнитного поля Земли вокруг инклинометра.

1183669

Составитель И. Карбачинская

Техред С.Мигунова Корректор Е. Сирохман

Редактор A. Шандор

Заказ 6243/34 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Io делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Поскольку степень искажения магнитного. поля Земли определяется чувствительностью устройства, начальную выставку гироскопа можно произвести более точно, расположив инклинометр там, где магнитное поле Земли не искажено. Корректировка ухода гироскопа в сква6oJIPP. точно»