Азимутальный датчик инклинометра

 

(i11744I 22

OllHCAHИЕ

ИЗОЫ ЕтИНИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетоких

Социалистических

Ресиублик (61) Дополнительный к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.12,77 (21) 2560238/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.

Е 21Â 47/02 (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.80 (53) УДК 622.241.7 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Г. H. Ковшов и А. H. Сергеев

Уфимский авиационный институт им. С. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) АЗИМУТАЛЪНЪ1Й ДАТЧИК ИНКЛИНОМЕТРА

ЙсУдаРстеенный комитет (23) 11риоритет

Изобретение относится к области промысловой геофизики и может использоваться для определения магнитного азимута искривленной скважины.

Известно устройство, содержащее систему направленных магнитных датчиков, усилительно-преобразовательные и регистрирующие.блоки; датчики установлены на горизонтальной площадке, жестко связанной с маятником так, что центры датчиков совпадают с центром, жестко связанного с корпусом инклинометра, питаемого от дополнительного генератора переменного тока низкой частоты (1).

Недостатком такого устройства является то, что при использовании его для глубоких скважин (4 — 10 км) точность измерений низка из-за влияния на показания прибора измеряющегося полного сопротивления каротажного кабеля вследствие его растяжения и сматывания с подъемника.

Известен также азимутальный датчик инклинометра, содержащий глубинный блок, состоящий из системы магнитных преобразователей угла наклона, фазочувствительного усилителя, генератора, ключей, триггера, коммутатора, и наземный блок, состоящий из генератора, ключей, нуль-органа, решающего блока, при этом наземный блок связан с глубинным каротажным кабелем f2)

Недостатком известного устройства являются сложные математические зависимо5 сти, связывающие азимутальный угол с сиг. налами датчиков, и аналоговое представление измеряемой информации, что снижает точность вычислений.

Целью изобретения является увеличение

10 точности измерений.

Указанная цель достигается за счет того, что датчик снабжен четырьмя трансформаторами, установленными попарно на выходе глубинного блока и на входе наземного

15 блока, в который дополнительно введены два компаратора, источник разряда, линия задержки и блок квадрантов, к входу которого подключены выходы компараторов, а к выходу блока квадрантов — входы решающего блока и вход источника разряда, к другому входу которого подключена вторичная обмотка трансформатора, а выходы источника разряда соединены с входами ключей, а компараторы связаны через кон25 денсатор с первичными обмотками трансформатора, причем входы решающего блока связаны с линией задержки и через клю чи — с генератором.

На фиг. 1 изображен глубинный блок; на

ЗО фиг. 2 — наземный блок, 744122

АзиМутальный датчик инклийометра состоит из спускаемой скважинной части и наземной части.

Спускаемая часть включает в себя два взаимно перпендикулярных феррозонда 1, 5

2, заключенных во внутренней карданной рамке 3, центр тяжести которой смещен вниз. Внутренняя карданная рамка 3 находится во внешней рамке 4 со смещенным эксцентрично оси вращения центром тяже- 10 сти с помощью груза 5. Кроме того, в спускаемой части устройства размещены генератор 6, предназначенный для питания обмоток возбуждения феррозондов 1, 2; коммутатор 7, поочередно подключающий фер- 15 розонды 1, 2 в цепь измерения; усилитель

8, выделяющий информационный сигнал с феррозондов и преобразующий его в постоянное напряжение; ключи 9, 10, подключающие жилу каротажного кабеля 11 соот- 20 ветственно к выходу усилителя 8 и к потенциалу «Земля»; триггер 12, управляющий ключами 9, 10 и коммутатором 7; трансформаторы 13, 14, предназначенные для передачи управляющих сигналов в скважин- 25 ную часть.

Наземная часть состоит из трансформаторов 15 и 16, предназначенных для передачи управляющих сигналов в скважинную часть; интегрирующего конденсатора 17; компараторов знаков 18, 19, предназначенных для определения знака выходного напряжения с фазочувствительного усилителя

8; нуль-органа 20, определяющего момент разряда интегрирующего конденсатора 17; ключей 21, 22, 23, подключающих обкладку интегрирующего конденсатора 17 соответственно к клеммам «Земля», «Плюс», «Минус» источника разряда; схемы управления

24; ключей 25, 26, подключающих выход ге- 40 нератора 27 к входу решающего блока 28; блока квадрантов 29, корректирующего информационный код; линии задержки 30; эталонного сопротивления 31.

Принцип действия устройства заключает- 45 ся в следующем, В наклонной скважине под действием эксцентричного груза 5 наружная рамка 4, поворачиваясь, устанавливает ось вращения внутренней рамки 3 перпендикулярно плоскости наклона скважины. При этом плоскость внутренней рамки 3, на которой укреплены феррозонды 1, 2, за счет смещенного центра тяжести сохраняет горизонтальное положение.

Так как азимут изменяется в пределах

0 — 360, то во П и IV квадрантах численное значение азимута вычитается из 180 и

360 соответственно, а в III складывается со 180 . Это осуществляется блоком квад- 00 рантов 29. Для того чтобы исключить влияние каоеля при преобразовании измеряемых напряжений, используется принцип двухтактного интегрирования. Устранение влияния кабеля объясняется тем, что его 05 параметры участвуют в обоих тактах работы устройства и при последующей обработке устраняются из результата.

Устройство работает следующим обра. зом.

Импульсом запуска в решающем блоке

28 устанавливается код, соответствующий постоянной времени интегрирования. Этим же импульсом через линию задержки 30, трансформаторы 15, 13, кабель 11, триггер

12 устанавливается в ноль, ключ 9 включается, ключ 10 отключается, коммутатор 7 подключает феррозонд 1 к входу усилителя

8. В этот же момент времени сигналом с выхода а схемы управления 24 включаются ключи 21 и 25. Начинается процесс заряда конденсатора 17 по цепи: выход усилителя

8, ключ 9, кабель 11, эталонное сопротивление 31, ключ 21, клемма «Земля» источника разряда. Одновременно в решающий блок 28 начинают поступать импульсы от генератора 27 через ключ 25. По истечении постоянной времени интегрирования счетчик решающего блока 28 переполняется, и последний импульс от генератора 27, устанавливая все триггеры счетчика в «О», свыхода решающего блока 28 поступает на вход схемы управления 24 и через трансформаторы 16, 14, кабель 11 на вход установки нуля триггера 12, Последний выключает ключ 9, коммутатор 7, включает ключ

10. B зависимости от знака измеряемого напряжения блок, квадрантов 29 выдает сигнал на схему управления 24. Последняя сигналами с выходов б и в включает соответственно ключ 22 или ключ 23, тем самым подключая к обкладке интегрирующего конденсатора 17 «Плюс» или «Минус» источника разряда U<. Одновременно схема управления 24 включает импульсом с выхода г ключ 26 и отключает ключ 25. Начинается заполнение счетчика решающего блока 28 импульсами с выхода генератора

27 через ключ 26 и процесс разряда конденсатора 17 по цепи: «Плюс» или «Минус» источника разряда Up, эталонное сопротивление 31, кабель 11, ключ 10, «Земля». В момент времени, когда напряжение на конденсаторе 17 будет равным «О», сработает нуль-орган 20, импульс с выхода которого закроет ключ 26, через трансформаторы 15, 13 установит триггер 12 в состояние I, тем самым открывая ключ 9 и закрывая ключ 10. Одновременно этим же импульсом через линию задержки 30 в счетчик решающего блока 28 заносится код, соответствующий постоянной времени интегрирования. Коммутатор 7 подключает к входу усилителя 8 феррозонд 2, и начинается новый такт преобразования, аналогичный выше описанному для феррозонда 1.

На вход усилителя 8 поочередно подаются переменные напряжения с выходов феррозондов 1, 2. Усилителем 8 выделяется вторая гармоника, которая с учетом фазы

744!22

5 выпрямляется, усиливается и преобразуется в цифровой код. Для получения цифрового кода, пропорционального азимуту, используется решающий блок 28 и блок квадрантов 29. Состав и связи этих блоков известны. Отметим только, что блок квадрантов

29 прибавляет или вычитает код, пропорциональный углам 180, 360 в зависимости от того, в каком квадранте находить ось чувствительности феррозонда.

Формула изобретения

Азимутальный датчик инклинометра, содержащий глубинный блок, состоящий из системы магнитных преобразователей угла наклона, фазочувствительного усилителя, генератора, ключей, триггеров, коммутатора, и наземный блок, состоящий из генератора, ключей, нуль-органа, решающего блока, при этом наземный блок связан с глубинным каротажным кабелем, отлич а ющи и ся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен четырьмя трансформаторами, установленными попарно на выходе глубинного блока и на входе наземного блока, в который дополнительно

5 введены два компаратора, источник разряда, линия задержки и блок квадрантов, к входу которого подключены выходы компараторов, а к выходу блока квадрантов— входы решающего блока и вход источника

10 разряда, к другому входу которого подключена вторичная обмотка трансформатора, а выходы источника разряда соединены с входами ключей, а компараторы связаны через конденсатор с первичными обмотка15 ми трансформатора, причем входы решающего блока связаны с линией задержки и через ключи — с генератором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1. Авторское свидетельство СССР № 250072, кл. Е 21В 47/02, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 462019, кл. E 21В 47/02, 1975.

744122 барыг. 2

Составитель И. Карбачинская

Техред Л. Куклина

Редактор 3. Ходакова

Корректор P. Беркович

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1020/7 Изд. Ме 333 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений я открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5