Устройство для измерения угла наклона скважины

 

(1870686

Союз Советских

Социалистических республик

ОПИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлеио 21.1 1.79 (21) 2841554/22-03 с лрисоедкиеиием заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

Е 21 В 47/02

1ввуаарственве emmy (72) Автор изобретения

Б.Н. Запасный

Уфимский авиационный институт им. Орджойикидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА

СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в системах управления проводкой наклонно-направленных скважин.

Известно устройство, включающее узел регистрации сигналов, магнито- . модуляционные датчики, индукционный датчик, статор которого жестко закреплен относительно магнито-модуляционных датчиков так, что одноимениые

30 оси чувствительности обоих датчиков взаимно перпендикулярны (1 ).

Недостатком этого устройства яв-, ляются большие габариты и низкая точность измерения, что затрудняет их

15 применение в системах автоматического управления проводкой наклонно направленных скважин.

А также известно устройство для измерения угла наклона скважины, содержащее маятник, укрепленный в карданном подвесе, феррозонды, соединенные с генератором (2).

Недостатком, этого устройства являются нелинейные искажения, .что сни" жает точность.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено сумматором и группой цепочек по числу феррозондов, каждая цепочка состоит из последовательно соединенного фильтра и фазоинвертора, входы фильтров каждой из цепочек соединены параллельно и подключены к выходам соответствующего феррозонда, выходы фазоинверторов и феррозонда связаны со входами соответствующего сумматора.

На чертеже изображена принципиальная схема да%ного устройства.

Устройство для измерения угла наклона скважины состоит иэ карданного подвеса, содержащего наружную раму 1, центр тяжести которой смещен эксцентричным грузом 2, феррозонда 3, .укреппенного на наружной раме 1 внут87068 реннюю рамку 4 с маятником 5. На внутренней рамке 4 укреплен феррозонд 6.

Ось чувствительности феррозонда 6перпендикулярна оси вращения. внутрен ней рамки 4 и оси чувствительности ферроэонда 3. Маятник 5 удерживает

ocb чувствительности феррозонда 6 в горизонтальной плоскости. Феррозонды 3 и 6 соединены соответственно с генераторами 7 и 8. Выходы ферроэондов 3 и 6 соединены соответственно с сумматорами 9 и Ю и группами 11 и 12 параллельно включенным цепочкам. Каждая цепочка состоит из последователь- . ,но соединенного фильтра 13 и фаэоин- 15 вертора 141. Выхо)1ы фазоинверторов

141 > групп 11 и 12 связаны со входами соответственно сумматоров 9 и 10.

Каждый из фильтров 13 представляет собой усилитель 15, охваченный частотно-зависимой отрицательной об ратной связью в виде двойного Т-образного моста 16 Настройка фильтров

13 „ на нужную частоту осуществляется изменением сопротивления в плечах моста, изменение добротности— изменением коэффициента обратной связи, а установка требуемого коэффициента передачи — аттенюатором 17. Цепочки фильтр 131 > — фазоинвертор

14„.„ группы 12 аналогичны цепочкам групйы 11.

Устройство работает следующим образом.

При отклонении положения скважины наружная рама 1 грузом 2 непрерь1вно устанавливается перпендикулярно плос-. кости наклона скважины, внутренняя рамка 4 маятником 5 — по вертикали.

Ось чувствительности ферроэонда 6 при этом оказывается лежащей одновременно в горизонтальной плоскости и плоскости наклона, а феррозонда 3— перпендикулярно плоскости наклона.

Измерение составляющих магнитного поля Земли феррозондами 3 и 6 достаточ- 45 но для определения азимутального угла наклона скважины. При возбужцении феррозондов 3 и 6 генераторами 7 и 8 и под. действием магнитного поля Земли на выходе феррозондов 3 и 6 из-за их нелинейных свойств появлются напряжения четных гармоник частоты возбуждения соответственно генераторов 7 и 8, пропорциональные азимутальному углу скважины, и напряжения нечетных 55 гармоник, которые являются помехой.

Выходной сигнал ферроэонда 3 поступа,ет на сумматор 9 и на фильтры 13А

6. ф настроенные на нечетщяе гармоники частоты генератора 7. Нечетные гармоники, выделенные фильтрами 13. », че- . рез фазоинверторы 141 поступают на сумматор 9, где вычитаются Hs выходного сигнала феррозрнда 3. На выходе сумматора 9 образуются только напряжения четных гармоник, пропорциональные азимутальному углу скважины. Для полного вычитания помех в фильтрах

13< предусмотрен аттенюатор 17, который позволяет изменять коэффициент передачи цепочки: фильтр 13 «и фазоинвертор 14 ° ..Выходной сигнал феррозонда 4 поступает на сумматор 10 и группу 12 цепочек, фильтры которых настроены на нечетные гармоники генератора 8. Работа группы цепочек: фильтры 13 1 - g - фаэоинвертор 14 и сумматора 10 аналогична работе группы

ll и сумматора 9. Повышение точности осуществляется следующим образом. Изза нелинейности феррозондов 3 и 6 на их выходах присутствуют четные гармоники, пропорциональные азнмутальному углу скважины, и высокий уровень не" четных гармоник (помех). Из устройства исключается источник нелинейных искажений — избирательный усилитель второй гармоники. Из выходного сигнала феррозондов 3 н 6 выделяются фильтра.ми 13 и только нечетные гармоники, уровень которых значительно превышает уровень четных гармоник. Поэтому фильтры 13 и имеют маленький коэффициент усиления, что увеличивает их динамический диапазон и не вызывает в них нелинейных искажений и также увеличивает устойчивость работы устройства. Кроме того, в сумматорах 9 и 10 из выходного сигнала феррозондов 3 и б вычитаются все нечетные гармоники и на выходе устройства присутствует не только вторая гармоника, а сумма четных гармоник, пропорциональних азимутальному углу скважины, что увеличивает уровень сигнала на выходе устройства. Увеличение уровня сигнала на выходе устройства и уменьшение помех (за счет исключения источника нелинейных искажений) увеличивает отношение сигнал-помеха на выходе устройства, что повышает точность измерения азимутального угла скважин.

Использование новых элементов— фильтров нечетных гармоник, фазоинверторов, сумматора выгодно отличает данное устройство от известных

5 870686 . б аналогичных устройств, так как позво-, мерения, оно снабжено сумматорщщ ш ляет повысить уровень полезного сиг- по числу феррозондов группой цепочек, нала и уменьшить помехи на выходе каждая из которых состоит из иоследоустройства. В результате повышается вательно соединенного фильтрата и точность, устойчивость режима работы, g фазоинвертора, входы фильтров каждой, расширяется диапазон измеряемых уг- из цепочек соединены параллельно и лов, упрощается устройство. подключены к выходам соответствующего феррозонда, выходы фазоинверторов и феррозонда связаны со входамн. соотФормула изобретения 1О ветствующего сумматора.

ВНИИПИ Заказ 8516/34 Гираж 630 Подписное

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

Устройство для измерения угла на- клона скважины, содержащее маятник, укрепленный в карданном подвесе, феррозонды, соединенные с генератором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности изИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетегъство СССР д Ó 242815, кл. Е 21 В 47!02, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

N 492649, кл. Е 21 В 47/02 (прототип).