Устройство для скважинной электро-разведки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социвпистичвских

Республик 805228 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 17.10.78 (21) 2694848(18-25 с присоединением заявки ЭЙ— (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

G03 УЗ/06

Пиеударетеаинмй кемятет

СССР вв меам нзобратений к етхрмтай (53) УДК 550.837(088.5) Опубликовано 15.02.81. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 25.02.81 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННОИ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин н может применять» ся с целью изучения амплитудно-фазовых характеристик магнитных полей.

Известно устройство для измерения поперечных к оси скважины комплексных компонент магнитного поля, содержащее корпус екважинного прибора, генератор сигна-. лов, рамку для приема переменного электромагнитного поля, связанный с рамкой эксцентричный груз для пространственного ори еитировання рамки и измеритель активной . и реактивной составляющих принятого рамкой сигнала 11).

Однако в устройстве измерения поперечного магнитного поля асуществляетсв по-средством .поочередного измерения двух ортогональных (вертикальной Нв ) и горйзонтальной 1-1„) пространственных компонент с помощью рамки, ориентированной в пространстве эксцентричным грузом, с последующим пересчетом измеренных величин в значение модуля и угла наклона вектора поперечного магнитного поля. Для обеспечения свободного вращения рамки между внут ренней стенкой корпуса скважинного при-

2 бора н рамкой необходимо. иметь гарантированный зазор, что не позволяет полиостьв использовать. внутренний объем корпуса для размещения рамки. Эго приводит к сниже- нию чувствительности устройства.

Кроме того, корпус скважиниого ирибара должен иметь достаточную толщину стенок для предотвращения их деформации под воздействием гидростатического давления воды или бурового раствора, заполняющих скважины. Возможности увеличения чувст10 вительности приемной рамки за счет увеличения продольных размеров также ограничены требуемой точностью самоотвешива- . ния и максимально допустимым весом рамки. При небольшом диаметре смважиняого нрнбора и малом отклонении свфажиин от вертикали вращающий момент эксцентричного груза в известном устройстве недостаточен для проворота рамок, По этой причине часто возникают заклинивания вра» щающейся рамки, что снижает качество и щ достоверность измерений.

Для обеспения малого момента трения опоры подвижной части должны иметь небольшую площадь, из-эа чего возможны отказы в работе при ударах прибора о стенки

805228 скважины во время спуско-подъемных операций. Передача сигнала с вращающейся рамки на вход измерителя в этом устройст-. ве осуществляется через коллекторный токосъемиик, что еше более снижает надеж- ность работы устройства и точность самоотвешивания.

Известно также устройство для измерения поперечного к оси скважины магнитного поля при электроразведке, содержащее скважинную и наземную часть. Сква>кинная часть состоит из корпуса скважинного прибора, закрепленных в корпусе приемных рамок для приема артогональных составляюШих магнитного поля и датчика угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины. Датчик угла поворота содер>кит эксцентричный груз и фазовращатель, состоящий из неподвижной части (статора) и вращающейся части (ротора), жестко связанной с эксцентричным грузом. Наземная аппаратура состоит из измерителей активной и реактивной составляющих сигнала; содер>каших входные преобразователи сигналов и измерительнь|е приборы, генератора и фазометра. Генератор подключен ко входу фазоврашателя и одному из входов. фазометра.

Второй вход фазометра подключен к выходу фазоврашателя (2).

Это устройство позволяет производить измерение двух произвольно ориентированHblx взаимно ортогональных компонент поперечного магнитного поля и угла поворота скважинного прибора относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины. Этим устройством нельзя непосредственно в полевых условиях измерить компоненты поперечного магнитного поля Нви Н„н модуль и угол наклона вектора поперечного магнитного поля к вертикальной плоскости искривления оси скважины. Поскольку приемные рамки при перемещении скважинного прибора по скважине имеют в момент измерения произвольное направление приема, для получения этих величи, необходимо произвести расчеты, пользуясь измеренными значениями оритогональных составляюших магнитного поля и угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, что спи>кает- наглядность полученной информации и производительность труда.

Цель изобретения — повышение производительности труда.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для скважшшой электроразведки, содержащее скважинный прибор, в кор пусе которого закреплены две ортогональ ные приемные рамки и размещен датчик угла поворота плоскости рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, наземную аппаратуру, включающую подсоединенные к приемным рамкам входные преобразователи сигналоц, нзмерительные приборы в генератор, подключенный ко входу датчика угла поворота, между входными преобразователями сигналов и изме- рительными приборами включена схема преобразования координат, управляющие входы которой подключены соответственно к выходам генератора и датчика угла поворота, при этом схема преобразования координат содержит на входе два модулятора, сигнальные выходы которых через фильтры подключены ко входам сумматора сигналов, а управляющий вход одного модулятора соединен с выходом генератора непосредственно, а другого — через ортогональный фаэоврашатель, выход сумматора наг!>ужен двумя параллельными цепями, каждая из ко.горых содержит последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр нижних частот, причем управляющие входы фазовых детекторов соединены с выходом датчика угла поворота таким образом, что один фазовый детектор подсоединен к выходу датчика угла поворота через градуированный фазоврашатель, а другой — через градуированный и ортогональный фазоврашатели.

На черте>ке представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содер>кит в сква>кинной части корпус 1 скважинного прибора, закрепленные и корпусе приемные рамки 2 для приема ортогональных составляющих магнитного поля, датчик 3 угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искрив3î ления оси скважины, содержащий эксцентричный груз 4 и фазоврашатель, состоящий из неподвижной части (статора) 5 и вращавшейся части (ротора) б, жестко связанной с эксцентричным грузом 4. Наземная часть состоит иэ входных преобразователей

7, схемы 8 преобразования координат, имевшей два сигнальных и два управляющих входй. и два выхода, содержащей модуляторы 9 сигналов, сумматор 10, фильтры 11, фазовые детекторы 12, выходы которых че4g рез фильтры 13 нижних частот подключены к измерительнь1м приборам 14. Управляющие входы модуляторов подключены к выходу генератора 15, причем один вход подключен непосредственно, а второй — через ортогонал ьный ф азов ра шатель 6. Уп ра вл яю45 шие входы фазовых детекторов 12 подключены к выходу датчика 3 угла поворота, причем один подключен через градуированный фазовра цатель 17, а второй — через градуированный и ортогональный фаэовращатель 16. Принятые произвольно ориентированными приемными рамками 2 ортогональные составляющие сигналов, пропорциональные соответствуюшим составляющим поперечного магнитного поля, усиливаются н преБй образуются в сигналы постоянного тока входными преобразователями 7. Выходные сигналы их преобразуются в сигналы переменного тока модуляторами 8. Управление ра805228 ботой модул ято ров осуществляется от генератора 15 сигналов, причем управляющий сигнал для одного из модуляторов сдвигается по фазе на 90 ортогональным фазовращателем 16. Из выходных сигналов модуляторов фильтрами 11 выделяются первые гармоники сигналов и поступают на вход сумматора 10. Так как разность вХодных сигналов сумматора равна 90, сигнал на его выходе пропорционален геометрической сумме входных сигналов, т. е. модулю поперечного магнитного поля. Полученный на выходе сумматору сигнал снова раскладывается на ортогональные составляющие, но уже в ориентированной системе координат. Выходные сигналы фазовых детекторов 12 после подавления высокочастотных составляющих фильтрами 13 нижних частот измеряются измерительными приборами 14. Управляющий сигнал для фазовых детекторов снимается с выхода фазовращателя датчика 3 угла поворота, проходит через градуированный фазовращатель 17, причем управляющий сигнал одного из фазовых детекторов предварительно сдвигается по фазе на 90 ортогональным фазовращателем 16, При вращении скважинного прибора вокруг продольной оси ротор фазозращателя датчика угла поворота удерживается эксцентричным грузом в неподви>кном относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины положении, статор же 5 фазовращателя вращается вместе с корпусом скважинного прибора 1. Вследствие относительного вращения ротора 6 и статора 5 фазовращателя на некоторый угол Ь 1> на такой

>ке угол изменяется приращение фазы сигнала. на выходе датчика угла поворота относительно фазы входного сигнала. Поскольку при, повороте скважинного прибора Вокруг продольной оси на угол Ь 1> на такой же угол изменяется фаза выходного сигнала сумматора и фазы управляющих сигналов фазовых детекторов 12, напряжения на выходах фазовых детекторов инвариантны относительно поворота сква>кинного прибора вокруг оси, т. е. измерение ортогональных компонент поперечного магнитного поля измерителями 14 будет производиться в системе координат, неподвижной относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины.

Для измерения модуля и угла наклона вектора поперечного магнитного поля градуированным фазовращателем сдвигается фаза опорного сигнала до момента равенства нулю показаний одного из измерительных приборов 14. Показания второго измерительного прибора 14 будут пропорцио-. нальны модулю поперечного магнитного поля, а угол наклона вектора к вертикальной плоскости искривления оси скважины отсчитывается по градуированному фазовра» щателю:

Непосредственное измерение двух ортогональных составляющих вектора поперечного к оси скважины магнитного поля или модуля и угла наклона вектора поперечного магнитного поля к вертикальной плоскости искривления оси скважины исключает не-, обходимость проведения дополнительных расчетов, увеличивает производительность труда и наглядность получаемой информации. Устройство для измерения поперечного к оси скважины магнитного поля входит в комплект электроразведочыдй геофизической аппаратуры «Лазурит», предназначенный для измерений как в скважинах, так и с дневной поверхности.

Формула изобретения

А Устройство для скважинной электроразведки, содержащее скважинный прибор, в корпусе которого жестко закреплены две ортогональные приемные рамки и размещен датчик угла поворота плоскости рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, наземную аппаратуру, 20 содержащую подсоединенные к приемным рамкам входные преобразователи сигналов, измерительные приборы и генератор, подключенный ко входу датчика угла поворота, отлича ои1ееся тем, что, с целью повышения производительности труда, между входными преобразователями сигналов и измерительными приборами включена схема пре25

ЗО образования координат, управляющие входы которой подключены саиветствеино к выходу генератора и выходу датчика угла поворота.

2. Устройство по п. 1, отличающееся з5 тем, что схема. преобразования коордииат содержит на входе два модулятора, сигнальные выходы которых через фильтры подключены ко входам сумматора сигналов, а управляющий вход одного модулятора соеди-

4D нен с выходом гейератора непосредственно, а другого — через ортогональный фазовращатель, выход сумматора нагружен двумя параллельными целями; каждая из которых содержит последовательно. соединенные фазовый детектор и фильтр нижних

45 частот, причем управляющие входы фазовых детекторов соединены с выходом датчика угла поворота таким образом, что один фазовый детектор подсоединен к выходу датчика угла поворота через градуированный фазовращатель, а второй — через градуированный и ортогональный фазовращатели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. «Скважинная и рудная геофизика».

Л., «Недра», 1971, с. 121 — 129.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке № 2608028, кл; G 01 V 3/08, 1978 (прототип).

805228

Составитель Л. Воскобойников:.

Техред А. Бойкас Корректор Л. Иван

Тираж 743 Подписное

Редактор М, Келемеш

Заказ I 0643//68

ВНИИПИ Госудйрственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4