Устройство для создания низкочастотного магнитного поля

Авторы патента:

E21B47/0228 - Исследование буровых скважин (регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08; геофизический каротаж G01V)

Владельцы патента RU 2756606:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Избретение относится к электротехнике, технической физике и предназначено для создания сильного низкочастотного магнитного поля вне объема источника магнитного поля. Техническим результатом является снижение степени искажения характеристик создаваемого поля. Предложенное устройство для создания сильного низкочастотного магнитного поля состоит из двух соленоидов, расположенных взаимно ортогонально. При этом сердечники соленоидов соединены между собой с помощью пазов прямоугольной формы вполовину их толщины, расположенных в центре сердечников, и установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, технической физике и предназначено для создания низкочастотного магнитного поля вне объема источника магнитного поля. Устройство может быть использовано при разработке средств создания низкочастотного магнитного поля в заданной области с известными пространственными и временными характеристиками, применяемых в магнитометрических системах локальной навигации на открытом пространстве и внутри помещений, в том числе, в системах робототехнических устройств и системах посадки беспилотных летательных аппаратов, а также в медицине для сверхточного позиционирования инструментов и в других областях науки и техники.

Известны устройства для создания низкочастотного магнитного поля с известным пространственным распределением, представляющие собой многовитковые рамки, запитанные токами, расположенные ортогонально [Патент USA 3939753 А, МПК B63G 7/06, 24.02.1976] или же взаимно ортогональные катушки с токами, меняющимися по гармоническому закону [Song S. / An electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole/ S. Song, С. Hu, B. Li, X. Li // IEEE Transactions on magnetics. 2013. V. 49, № 3, P. 1274-1277]. Недостатком этих устройств является малая величина магнитной индукции создаваемого низкочастотного магнитного поля.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство, содержащее два соленоида с ферромагнитными цилиндрическими сердечниками, запитанные токами, меняющимися по гармоническому закону с одинаковой частотой со сдвигом фаз π/2, расположенные взаимно ортогонально один над другим [Патент USA 6626252, МПК Е21В 47/024, 30.09.2003]. Устройство осуществляет создание низкочастотного дипольного магнитного ноля вне объема соленоидов. Недостатком данного устройства является искажение характеристик генерируемого устройством поля в точке измерения, возникающее вследствие того, что геометрические центры соленоидов разнесены в пространстве.

Техническим результатом изобретения является снижение степени искажения характеристик создаваемого поля.

Технический результат достигается тем, что устройство состоит из соленоидов, расположенных взаимно ортогонально, согласно изобретению, соленоиды установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают.

Сущность изобретения заключается в том, что соленоиды установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1. На фиг. 1 показано изменение за период вектора магнитной индукции поля в точке измерения, создаваемое устройством-прототипом и предлагаемым устройством, где обозначено: 1 - плоскость, в которой вращается вектор магнитной индукции поля, создаваемого устройством-прототипом, 2 - плоскость, в которой вращается вектор магнитной индукции поля, создаваемого предлагаемым устройством; 3.1, 3.2 - геометрические центры соленоидов устройства-прототипа, 3.0 - совмещенные геометрические центры соленоидов предлагаемого устройства, , - радиус-векторы, проведенные из центров первого и второго соленоидов устройства-прототипа в точку измерения, - радиус-вектор, проведенный из общего центра соленоидов предлагаемого устройства в точку измерения, - магнитная индукция поля, созданного устройством - прототипом в точке измерения в определенный момент времени, - магнитная индукция поля, созданного предлагаемым устройством в точке измерения в тот же момент времени, а - угол между плоскостями 1 и 2.

Из представленной фиг. 1 видно, что в случае, когда центры взаимно ортогональных соленоидов (позиции 3.1 и 3.2) разнесены в пространстве, плоскость, в которой вращается вектор магнитной индукции устройства-прототипа, отклоняется от плоскости, создаваемой предлагаемым устройством на угол α, а также модуль вектора магнитной индукции создаваемого устройством-прототипом поля отличается от модуля вектора магнитной индукции создаваемого предлагаемым устройством поля Известно, что при совпадении центров источников магнитного поля, создаваемых токами, меняющимися по гармоническому закону с одинаковой частотой со сдвигом фаз π/2, расположенных взаимно ортогонально, генерируемое магнитное поле является дипольным [Paperno Е. / A new method for magnetic position and orientation tracking / E. Paperno, I. Sasada // IEEE Transactions on magnetics. 2001. V. 37, № 4, Р. 1938-1940]. Согласно фиг. 1 при разнесении центров соленоидов в пространстве характеристики поля искажены, тогда как совмещение геометрических центров соленоидов позволяет обеспечить дипольный характер поля.

Установка соленоидов в одной плоскости выполняется, например, соединением их магнитопроводов с обязательным совмещением геометрических центров. На фиг. 2 представлен вариант такого соединения для случая, когда магнитные сердечники соленоидов имеют прямоугольное сечение. На фиг. 2а представлено соединение сердечников с помощью пазов прямоугольной формы вполовину толщины, расположенных в центре сердечника, где обозначено: 1 - центры сердечников соединяемых соленоидов, 2 - пазы вполовину толщины. На фиг. 2б показана предлагаемая установка соленоидов с общим магнитопроводом, где обозначено: 3 - общий магнитопровод соленоидов, 4 - обмотки первого соленоида, 5 - обмотки второго соленоида. Из фиг. 2 видно, что предлагаемое соединение сердечников позволяет выполнить установку соленоидов в одной плоскости с совмещением их геометрических центров, чем достигается соответствие характеристик создаваемого поля требуемому пространственному распределению.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает высокую точность воспроизведения характеристик поля.

Следовательно, предлагаемое изобретение, обладая новизной, полезностью и реализуемостью, может быть применено в магнитометрических системах навигации и позиционирования.

Устройство для создания сильного низкочастотного магнитного поля, состоящее из двух соленоидов, расположенных взаимно ортогонально, отличающееся тем, что сердечники соленоидов соединены между собой с помощью пазов прямоугольной формы вполовину их толщины, расположенных в центре сердечников, и установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают.

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам определения дебита скважин, оборудованных насосными установками. По способу осуществляют дифференцирование измерительных и вспомогательных устройств по четырем структурным уровням, выделяемым по функциональному назначению элементов, и передают цифровые данные по защищенным протоколам передачи данных.

Система и способ телеметрии данных между соседними скважинами // 2755609

Изобретение относится к средствам передачи данных между скважинным инструментом и поверхностью. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств для передачи данных и повышение надежности связи между скважинным инструментом и поверхностью с целью обеспечения проведения эффективных буровых работ.

Способ оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в sagd-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, и стенд для его осуществления // 2755101

Группа изобретений относится к средствам для сравнительных термогидравлических испытаний пропускной способности скважинных фильтров. Техническим результатом является обеспечение оценки пропускной способности скважинных фильтров при широком спектре параметров воздействия, при обеспечении достоверности результатов испытаний за счет приближения условий испытаний к натурным, путем воздействия высоким давлением, температурой и пластовым флюидом.

Система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении // 2754819

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству скважин при кустовом бурении с использованием телеметрических систем для контроля направления бурения. Техническим результатом является повышение надежности контроля ориентирования стволов относительно друг друга и обеспечение безопасного сближения бурящейся скважины с ранее пробуренной.

Способ и система измерения расходов многофазного и/или многокомпонентного флюида, добываемого из нефтегазовой скважины // 2754656

Группа изобретений относится к добыче многофазных и/или многокомпонентных флюидов из нефтегазовых скважин и предназначено для измерения расходов фаз и/или компонент добываемых флюидов. Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении возможности проведения непрерывных измерений расходов с высокой точностью, а также возможности проведения метрологических исследований и сохранения обширного набора данных о покомпонентных расходах со скважины, необходимых для эффективного контроля продуктивности скважины и пласта.

Распределенная система и способ измерения расходов многофазного и/или многокомпонентного флюида, добываемого из нефтегазовых скважин // 2754408

Группа изобретений относится к добыче многофазных и/или многокомпонентных флюидов из нефтегазовых скважин и предназначено для измерения расходов фаз и/или компонент добываемых флюидов. Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении возможности использования результатов измерений расходов, полученных одним или несколькими измерительными устройствами, для создания и обновления предиктивных моделей, а также для оптимизации работы всей системы посредством составления расписания обучения и мониторинга необходимости технического обслуживания оборудования.

Интроскоп магнитный скважинный и лыжа для него // 2753914

Группа изобретений относится к исследованию материалов с помощью магнитных средств, в частности к скважинному магнитному интроскопу. Интроскоп магнитный скважинный содержит корпус, содержащий блок электроники и блок намагничивания, множество лыж, выполненных с возможностью закрепления своими концами на корпусе, множество магниточувствительных датчиков, закрепленных на лыжах и связанных с блоком электроники.

Способ и устройство определения нижнего обрыва/отворота штанг на скважинах, оборудованных ушгн // 2753327

Изобретение относится к области передачи забойной информации из скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи и может быть использовано для мониторинга процесса эксплуатации скважины, а именно: для контроля нарушений целостности колонны штанг в процессе эксплуатации. Техническим результатом является повышение надежности определения обрыва или отворота штанг по электромагнитному каналу связи.

Комбинированный стальной кабель для электрического погружного насоса и способ его изготовления // 2753325

Изобретение относится к технической области кабелей для погружных нефтяных насосов. Техническим результатом является повышение прочности при растяжении, а также обеспечение эффективной изоляции от окружающей жидкости, в частности, повышение стойкости к коррозии.

Система и устройство для обнаружения инструментов на канате и способ их обнаружения // 2753320

Группа изобретений относится к устройству и способу обнаружения инструментов, прикрепленных к тросу, в надземной части скважины для использования во время капитального ремонта и/или вмешательства в скважину. Предлагается устройство для обнаружения прикрепленного к канату инструмента, движущегося по скважине, причем указанное устройство содержит корпус, ограничивающий центральный канал для приема прикрепленного к канату инструмента и пропускания через него; по меньшей мере один генератор магнитного поля, предназначенный для генерирования магнитного поля, проходящего по меньшей мере частично через центральный канал; по меньшей мере один датчик магнитного поля, предназначенный для обнаружения изменений одного или нескольких свойств магнитного поля, вызванных прикрепленным к канату инструментом, приближающимся к магнитному полю, проходящим через него или удаляющимся от него.

Способ проведения электромагнитного мониторинга грп // 2757386

Изобретение относится к нефтегазовой области, операциям гидроразрыва пласта (ГРП), в частности к способам проведения электромагнитного мониторинга ГРП. Техническим результатом является обеспечение возможности более точного определения проппанта в трещинах ГРП, а также совершенствование способа проведения электромагнитного мониторинга за счет выбора положения источника электромагнитного поля, при котором происходит максимальный электромагнитный отклик от проппанта. Предложенный способ проведения электромагнитного мониторинга ГРП включает: получение фонового слоистого геоэлектрического разреза на основе геофизических исследований скважин; построение модели прогнозного распределения проппанта на основе моделирования ГРП с учетом естественной трещиноватости и прогнозных трещин; построение карт удельных электрических сопротивлений прогнозного распределения проппанта; определение параметров электромагнитного мониторинга на основе моделирования электромагнитных полей с использованием карты удельных электрических сопротивлений прогнозного распределения проппанта и фонового слоистого геоэлектрического разреза. При этом определение параметров осуществляется по критерию максимального электромагнитного отклика и включает, по крайней мере: величину дипольного момента (длину проводника, сила тока) источника электромагнитного поля, его положение относительно зоны ГРП с учетом электропроводности породы и дистанции до целевого интервала ГРП (объем пород ГРП), узкий диапазон частот работы генератора из широкого диапазона 0,01-10 Гц, расположение пунктов наблюдения (шаг, длина профиля), удаление контрольного приемника, на основе моделирования электромагнитных полей с использованием карты удельных электрических сопротивлений прогнозного распределения проппанта и фонового слоистого геоэлектрического разреза по критерию максимального электромагнитного отклика; проведение электромагнитного мониторинга на основе определенных параметров, включая: расположение пунктов наблюдения на земной поверхности с установкой контрольного датчика, расположение источника электромагнитного поля в скважине, возбуждение электромагнитного поля в источнике, регистрацию компонент электромагнитного поля (Ех, Еу, Нх, Ну и Hz); построение априорной геолого-геофизической модели на основе проведенного мониторинга; проведение ГРП с закачкой электропроводящего проппанта; повторное проведение электромагнитного мониторинга на основе определенных параметров, включая: возбуждение электромагнитного поля в источнике, регистрацию компонент электромагнитного поля (Ех, Еу, Нх, Ну и Hz); построение апостериорной геолого-геофизической модели среды на основе проведенного после ГРП мониторинга; построение модели положения проппанта на основе разностной модели среды, отражающей изменение электропроводности среды в результате проведения ГРП и появления электропроводящего проппанта. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 16 ил.