Феррозондовый инклинометр

Феррозондовый инклинометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

пасный, Г. Н. Ковшов, А. И. и А. А. Бакиров

) Авторы изобретения

Уфимски ажаиионный институт нм. Орджоникидзе (7I ) Заявитель (54) ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ИНКЛИНОХЕТР

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в системах управления проводкой колоннонаправленных скважин.

Известно устройство для намерении н:кривления скважин, включающее узел регистрапни сигналов, магнитно-модулятаонные датчики, индукпионйый датчик, статор которого жестко закреплен относи тельно магнитомодуляпионных датчиков так, что одноименные оси чувствительности обоих датчиков взаимно перпендикулярны (1 $.

Недостатком этого устройства являются бааыиие гбаричы и низкая точность юмерениа, что затрудняет их применение в системах автоматического управления проводкой наклонно-напрюленыях скважин»

Известен также феррозондовый инкли-, . нометр, содержащий внутреннюю и наруи ную карданные рамки, маятник, груз, два феорозонда, соленоид, генератор $2).

Недостатк<ы этого усчройства является низкая разранающая способность, обус:ловленная влиянием вибрадий, и низкая стабильность чувствительности, обусловленная фаэевой нестабильностью напряжений. е

Бель изобретения - повышение разрешающей саособности и стабильности чувствительности инклиисметрае

Указанная дель достигается тем, что . он снабжен устанавленным на наружной рамке феррозоидом, шестью иэбщэательаами усилителями, четырьмя синхронными детекторами и тремя .аттенюаторами, при этом выход допоанительного феррозовда соединен с первым ивб рательным усилителем иаазсредственно, а со вторым жодам трзтьн о и четвертого синхровwa детекторов через первый иэбиратещ най усищгийь выход первого феррозонда соединен с первым входом третьего синиронного детектора через второй избирательный усилитель, выход второго ферроэонт да соединен с первым входом четвертого синхронного детектора через третий избирательный усилитель, а со вторыми входами первого .и второго синхронных детекторов через пятый избирательный усилитель, генератор соединен с соленоидом, и через аттенюаторы с феррозон-. дами.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства..

Устройство содержит внутреннюю рамку 1 с маятником 2, наружную рамку 3, центр тяжести которой смещен эксцентричным грузом 4, соленоида 5 и дополнительный феррозонд 6, которые жестко укреплены на наружной рамке 3. На внутренней рамке 1 в центре соленоида 5 закреплены два феррозонда 7 и 8, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны, причем ось чувствительности феррозонда 8 перпендикулярна оси вра- 20 щения внутренней рамки 1 и оси чувствительности ферроэонда 6. Маятник 2 удерживает ось чувствительности феррозонда 7 перпендикулярно горизонтальной в оскости. На выходе. ферроэондов 6,8 включены избирательные усилители 9 удвоенной частоты генератора 10, а феррозондов 7,8 - избирательные усилители 11 и 12, настроенные на утроенную частоту генератора 10. На выходы феррозонда 7 включен также избирательный усилитель 13 удвоенной частоты генератора 10, а ферроэонда 6 - избирательный усилитель 14, настроенный на утроенную частоту генератора 10. Избиратель- З5 ные усилители 9 усиливают напряжения удвоенной часточъ генератора 10 пропорциональные аэимутальному углу, а избирательные усилители 11,12 - напряжения утроенной частоты генератора 10, 40 пропорциональные зенитному углу скважины, Юля лучшего соотношения сигнал/ помеха эти напряжения выделяются синхронными детекторами 15-18. Избирательные усилители 11, 12 усиливают состав45 ляющие выходных напряжений ферроэондов 7, 6 в виде удвоенной и утроенной частоты генератора 10, которые использут ются как опорные напряжения соответсч венно синхронных детекторов 15, 16 и

17, 18. Избирательные усилители 11, 12 используются также для коррекпии фазы опорных напряжений. Частотно-избиратель» ная часть усилителей ll, 12 представпяет собой фильтры bG или RC пол55 ностью подобные фильтрам соответственно избирательных усилителей 9, 10. В резуль тате фазочастотные характеристики избира855200 4 тельных усилителей 1 1, 12 аналогичны фазочастотным характеристикам ссор ветственно избирательных усилителей 9, . lO. Генератор 10 соединен с соленоидом

5 непосредственно, а с феррозондами 68 соответственно через аттенюаторы 1921. Аттенюаторы 19-21 позволяют выставить нужный ток возбуждения феррозондов 6-8 и обеспечивают необходимую электромагнитную связь между ферроэондами 6-8 и соленоидом 5. Ось чувствительности феррозонда 8 при этом оказывается лежащей одновременно в горизонтальной плоскости и плоскости наклона, а ферроэонда 7 - только в плоскости наклона и перпендикулярно горизонтальной плоскости, а ферроэонда 6 - перпендикулярно плоскости наклона. Измерение составляющих магнитного поля земли феррозонда— ми 6,8 и составляющих магнитного поля соленоидами 7,8 достаточно для определения соответственно азимутального и зенитного углов. Генератор 10 частоты возбуждает соленоид .5 и через атт нюаторы 19 - 21 соответственно ферро-. эонды 6 - 8. На выходе ферроэондов 68 под действием магнитного поля земли наводится ЭЙС в виде удвоенной частоты 2 г генератора 10, которая выделяется и усиливается избирательными усилителями 9, 11. После усиления напряжения удвоенной частоты 2 F ферроэондов

6,8 яодается на первые входы, а ферроэонда 7 - на вторые входы синхронных детекторов 13, 14. При отклонении скважины от азимутального угла положение феррозондов 6,8 изменяется, а феррозон. да 7 не изменяется относительно магнитного поли земли и на выходе синхронных детекторов 13, 14 образуются постоянные знакопеременные напряжении, знак и величина которых зависят от азимутапьного угла. Феррозонды 6-8 находится также в переменном магнитном поле частоты соленоида 5. За счет электр ромагнитной связи между соленоидом 5 и ферроэондами 6 - 8, величина которой изменяется так аттенюаторами 1921, что в феррозондах 6-8 образуются колебания с частотой ЗГ, которые выделяются и усиливаются избирательными усилителями 1 1, 14. После усиления напряжение утроенной частоты 3 F ферроэордов 7,8 подается на первые sxoды, а феррозонда 6 - .на вторые входы синхронных детекторов 17, 18. При отклонении скважины от зенитного угла, положение ферроэондов 7,8 изменяется, а

S 8552 феррозонда 6 не изменяется относитель но переменного магнитного поля солено да 5, и на выходе синхронных детекторов 17, 18 образуются постоянные знакопеременные напряжения, знак и величи . на которых зависят от зенитного угла. I

В скважине на прибор действуют - вибрации, возникающие при бурении. llns демиферирования колебаний феррозондов

7,8 относительно соленоида 5 прибор ð заливают вязкой жидкостью. Прибор вмес» те с феррозондами 6-8 совершает колебания только относительно магнитного поля Земли. Повышение разрешающей спсьсобности инклинометра осуществляется - 35 следующим образом. Частота возбуждения соленоида 5 берется выше, чем верхняя граничная частота вибраыьй, в резущ тате частотные спектры переменного мш нитного поля соленоида 5 и вибраций не 2о перекрываются. Колебаниями корпуса прибора вместе с феррозондами относительно магнитного поля Земли в феррозондах дополнительно модулируется сигнал удвоен ной частоты 2F . Этот сигнал при одновре-25 менном измерении аэимутального и зенитного углов на выходе феррозондов 7,8 eazладывается на сигнал утроенной частоты

3F ° Избирательные усилители 11, наст роенные на частоту ЗF, позволяют допол-30 нительно промодулиросанный сигнал с частотой 2 F и усиливают только сигнал утроенной частоты 3 F, пропорциональный зенитному углу, который затем выделяется синхронными детекторами 17, 18.

Повышение стабильности чувс жительности осущес жляется следующим образом.

При щменении температуры окружающей среды изменяется частота генератора 10 и происходит сдвиг фазы выход- 40 ных напряжений феррозондов 6-8, пропордиональных азимутальному и зенитному углам, в, избирательных усилителях, 9,11 и благодаря наличию избирательных усилителей 13, 14 — аналогичный сдвиг 45 опорных напряжений, снимаемых с выхода феррозондов 6,7. Так как опорные напряжения снимаются с выхода феррозондов

6,7, то при изменении параметров ферроэондов от температуры опорные -напряже- %0 ниа и напряжения, пропорциональные asm." мутальному и зенитному углам, в ферро-. зондах получают дополнительно одинаковые фазовые.сдвиги. При этом относитель ный сдвиг фаз на синхронных детекторах ы .15, 16 17, 18, a следовательно, и их. коэффиыиенты передачи, и коэффициент передачи всего инклинометра остаются неизм ен ными.

00 Ь

Использование аттенюаторов, избирательных усилителей, ферроэонда, жесткое крепление феррозонда вместе с соленоидом на наружной рамке кардаи ного подвеса выгодно отличает ферроэондовый инклиномечр, так как позволяет йовысить виброустойчивость и температурную стабильность инклинометра. В результате повышается разрешающая способнос1ь, стабильность чувствительности, точность измерения при малых зенитных yrnax u расширяется диапазон измерения зенитных углов.

Испытания описываемого устройства показывает, что р азр еш ающая способность увеличивается до 0,5 :, а стабильность чувствительности до 2 %. Извест ные же инклинометры имеют разрешаюо шую способность 4 — 6, а стабильность чувствительности ll %.

Формула изобретении

Феррозондовый инклинометр, содержащий внутреннюю и наружную карданные рамки, маятник, груз, два ферроэонда, ссьленоид, генератор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с юлью повышения раэре» шающей способностй и стабильности чувст вительности, он снабжен установленным на наружной раме дополнительным феррозон дом, шес тью избирательными усилитеl лями, четырьмя синхронными детекторами и сремя аттенюаторами, при этом выход дополнительного ферроэонда соединен с первым избирательным усилителем нэпосредс женно-, а со вторыми входами третьего и четвертого синхронных детекторов через первый избирательный уси литель, выход первого ферроэонда связан с первым входом тресъего синхронного детектора через второй избирательный усилитель, выход второго феррозонда соединен с первым входом четвертого синхронного детектора через третий избирательный усилитель, причем со вторыми входами первого и второго синхронных детекторов через пятый .избирательный усилитель генератор соединен с соленоидом и через аттенюатосы с феррозондами.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельс жо СССР

М 240815, кл. Е 21 В 47/02, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

hb 492649, кл. Е 21 В 47/02, 1974 (пр ототип ) .

855 200

Составитель И. Карбачинская

Редак М. Хома Тек ед Н.Майо ош К ек С. Шекмар

Заказ 6889/46 Тираж 627

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб;„д. 4/5 Рипиап ППП «Патент«, .г. Ужгород, уп,. Проектная, 4