Техническаябиблиотека
Иллюстрации
Реферат
Союа Соеетсииа
Социалистически»
Ррсстояин
250072
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”
Заявлено 10.Ч111,1965 (№ 1022342/26-25) с присоединением заявки №вЂ”
Приоритет—
Опубликовано 12.VI II.1969. Бюллетень № 26
Кл. 5а, 47/02
Комитет ие деяае иаобретеиий и открытий ори Совете Мииистрое
СССР
МПК Е 21Ь
УДК 550.834:622.241 (Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу
Заявитель
ГРАВИМАГНИТНЫЙ ИНКЛИНОМЕТР
Предложенный гравимагнитный инклинометр предназначен для измерения зенитного и азимутального углов, характеризующих его пространственное положение в буровых скважинах, куда он опускается вместе с каротажным снарядом или бурильными трубами.
Известные гравимагнитные инклинометры о бладают недостаточно высокой чувствительностью и точностью.
Описываемый гравимагнитный инклинометр отличается от известных тем, что датчики установлены на горизонтальной площадке, жестко связанной с маятником так, что центры датчиков совпадают с центром жестко связанного с корпусом инклинометра соленоида, питаемого от дополнительного генератора переменным током низкой частоты. Это позволяет повысить чувствительность и точность измерений зенитного и азимутального углов, исключить вращающиеся детали и упростить всю конструкцию в целом.
На,фиг. 1 представлена схема чувствительной системы предложенного гравимагнитного инклинометра; на фиг. 2 — векторная диаграмма; на фиг. 3 — скелетная схема измерительной и регистрирующей части прибора.
В корпусе 1 прибора, имеющем форму скважинного снаряда (труба, герметически закрытая сверху и снизу), смонтирован кардаиов подвес, состоящий из кольца 2 и площадки 8 с двумя степенями свободы, жестко связанной со штырем 4, на конце которого укреплен груз. Штырь, груз и площадка отъюстированы так, что под действием силы тяжести плоскость площадки всегда занимает горизонтальное положение, независимо от того, какое положение при этом занимает сам корпус прибора. На площадке 8 в двух взаимно перпендикулярных направлениях установлены дат1О чики 5 магнитного поля, оси чувствительности которых параллельны плоскости площадки. Эти датчики вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные соответствующим проекциям геомагнитного поля и дополнитель<5 ното поля, создаваемого соленоидом 6, в данном случае в качестве соленоида используются кольца Гельмгольца, в центре которых и расположены площадка с датчиками. Кольца
Гельмгольца жестко связаны с корпусом 1 и
20 отъюстированы так, что когда, продольная ось корпуса MN совпадает с направлением вектора д, т. е. вертикалью, проекции дополнительного поля на оси чувствительности датчиков становятся равными нулю.
25 Принцип работы прибора, может быть пояснен векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2. Здесь правая система координат
XYZ образована осями чувствительности двух датчиков Х и У магнитного .поля, а также верзо тикалью, с которой совпадает ось Z. На дат250072 чики действуют составляющие Й, и Йу, являющиеся проекциями вектора Й который, в свою очередь, является проекцией вектора
Й геомагнитного поля, направленного в северном полушарии вглубь земной поверхности. В те же моменты времени на датчики действуют также и составляющие Йх и Н, являющиеся проекциями дополнительного поля Н,, создаваемого кольцами Гельмгольца.
Измерив величины Й„Йу, Н - и H а также зная величину (модуль) вектора Н„можно вычислить азимутальный а и зенитный О углы, характеризующие пространственное положение прибора в буровой скважине.
Hx — Нх
=arctg
Ну Нх+Нх Нх
0 Н. +
О=агсяп
Нд
Угол а является магнитным азимутом и поэтому инклинометрическим работам в скважине должны предшествовать назем|ные измерения по определению направления магнитного меридиана. В предложенном гравимагнитном инклинометре угловые перемещения корпуса относительно вектора Й, образуются в дополнительное магнитное поле, которое вместе с основным геоматнитным полем преобразуется далее в электрические сигналы, подлежащие регистрации. Дополнительное поле создается источником переменного тока.
Скелетная схема измерительной и регистрирующей частей прибора представлена на фиг.
3 (для простоты на фиг. 3 показаны элементы схемы, относящиеся только к одному датчику магнитного поля — датчику Х) .
Датчик 5, возбуждаемый генератором 7, вырабатывает амплитудно-модулированный ситнал, пропорциональный составляющим
Н и Й (последняя является проекцией вектора Н, на ось чувствительности датчика). Этот сигнал поступает на избирательный усилитель 8, настроенный на несущую частоту, соответствующую основной частоте генератора 7, или какой-либо гармонике от этой частоты и затем на синхронный детектор 9, питаемый также от генератора 7, с выхода детектора 9 постоянная составляющая сигнала поступает на регистрирующее устройство 10, 10 режекторный фильтр 11, пропускающий только постоянную составляющую, и снова на датчик 5, в обмотку обратной связи. Кольца
Гельмгольца (или соленоид), создающие вектор Н,, питаются переменным током низкой
15 частоты от генератора 12. Сигнал, пропорциональный составляющей Й„с выхода си нхронного детектора 9 поступает на второй синхронный детектор 18, питаемый от генератора 12, и затем на регистрирующее устройство
14. Контроль за постоянством и колебаниями напряжения генератора 12, нео бходимый для получения информации о величине Н,, при вычислении зенитного угла осуществляется с помощью регистрирующего устройства 15, 25
Предмет изобретения
Гравимагнитный инклинометр для скважинных исследований, оодержащий маятник, укрепленный в кардановом подвесе, систему направленных магнитных датчиков, усилительно-преобразовательные и регистрирующие блоки, отличающийся тем, что, с целью повы шения чувствительности и точности измерений, датчики установлены на горизонтальной площадке, жестко связанной с маятником так, что центры датчиков совпадают с центром жестко связанного с корпусом инклинометра соленоида, питаемого от дополнительного re40 нератора переменным током низкой частоты, 250072
Рьг 3
Состаьитель Л. Байдакова
Редактор H. С, Коган Техред А. А. Камышникова Корректор О. Б. Тюрина
Заказ 37 Тираж 480 Под пионое
UHHN I1iH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Ми нистров СССР
М осива, Раушакая наб., д. 4/5.
Типография Pfg 24 Глжпмжграфпрома, Москва, Г-19, ул. Маркса — Энгельса, 14.