Феррозондовый датчик азимута

 

Изобретение относится к промысловой геофизике и позволяет повысить точность определения азимута искривленной скважины. Датчик содержит расчлененные феррозонды (Ф) 1, 2, 3, тонкие стержни (С) 8, 9, 10, 11, 12 которых выполнены из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками 13 возбуждения и сигнальными обмотками 14. Полусуммы длин С 8 и 10, 9 и 11, 12 одинаковы. При этом С 8 и 10 уложены в основные профилированные параллельные пазы (П), выполненные в подложке из диэлектрического материала, изготовленной в виде цилиндра. Причем в П, ортогональные основным П, уложены С 9 и 11, а С 12 - в дополнительные П, выполненные на боковой поверхности цилиндрической подложки ортогонально основным П. Обмотки 14 соединены последовательно и согласно между собой и с фильтром 15 второй гармоники. Обмотки 13 в пределах каждой пары С соединены между собой последовательно и встречно, а в пределах одного Ф - последовательно и согласно и через коммутатор 16 подключены к генератору 17 возбуждения. Фильтр 15 соединен с блоком 20 индикации через последовательно соединенные выпрямитель 18 и аналого-цифровой преобразователь 19. Сигнал с генератора 17 подается поочередно на обмотки 13 Ф 1, 2, 3. В магнитном поле Земли при расположении Ф 1 и 2 в плоскости горизонта в обмотках 14 Ф 1, 2, 3 наводятся напряжения, по величине которых определяют азимут. 3 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 E 21 В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4418425/23-03 (22) 21.03.88 (46) 23.01.90. Бюл. Р 3 (71) Днепропетровский инженерно-строительный институт (72) Г.Н.Ковшов, Ю.Н.Кочемасов и И.Ф.Бабенко (53) 622.241 ° 7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1158749, кл. Е 21 В 47/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1446287, кл. E 21 В 47/02, 1988. (54) ФЕРРОЗОНДОВЫ ДАТЧИК АЗИМУТА (57) Изобретение относится к промысловой геофизике и позволяет повысить точность определения азимута искривленной скважины. Датчик содержит расчлененные феррозонды (Ф) 1,2,3, тонкие стержни (С) 8,9,10,11,12 которых выполнены из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками 13 возбуждения и сигнальными обмотками 14. Полусуммы длин С 8 и 10, 9 и 11, 12 одинаковы.

При этом С 8 и 10 уложены в основные профилированные параллельные пазы (П), 2 выполненные в подложке из диэлектрического материала, изготовленной в виде цилиндра. Причем в П, ортогональные основным П, уложены С 9 и 11, а С 12 - в дополнительные П, выпол-, ненные на боковой поверхности цилиндрической подложки ортогонально основным П. Обмотки 14 соединены последовательно и согласно между собой и с фильтром 15 второй гармоники. Обмотки

13 в пределах каждой пары С соединены между собой последовательно и встречно, а в пределах одного. Ф вЂ” последовательно и согласно и через коммутатор 16 подключены к генератору 17 возбуждения. Фильтр 15 соединен с блоком 20 индикации через последовательно соединенные выпрямитель 18 и аналого-цифровой преобразователь 19.

Сигнал с генератора 17 подается поочередно на обмотки 13 Ф 1,2,3. В магнитном поле Земли при расположении

Ф 1 и 2 в плоскости горизонта в обмотках 14 Ф 1,2,3 наводятся напряже" ния, по величине которых определяют азимут. 3 ил.

1537800

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для определения азимута искривленной скважины.

Цель изобретения - повышение точности измерения азимута.

На фиг.1 приведена подложка с профилированными пазами; на фиг.2развертка подложки; на фиг.3 - струк- 10 турная схема феррозондового датчика азимута с одним из вариантов схемы регистрации сигнала.

Феррозондовый датчик азимута содержит первый, второй и третий расчлененные феррозонды 1 - 3, уложенные в профилированные пазы 4 - 6, выполненные в подложке 7 из диэлектрического материала, изготовленной в виде цилиндра. Первый феррозонд 1 размещен 20 в параллельных друг другу основных профилированных пазах 4, а второй феррозонд 2 размещен в параллельных профилированных пазах 5, ортогональных пазам 4. Расчлененные феррозонды 25 I и 2 состоят из двух одинаковых основных сердечников, выполненных в виде основной пары тонких стержней 8 из немагнитного материала с нанесенной на них Ферромагнитной пленкой и ., с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, из дополнительной пары тонких стержней 9 из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, уло" женных в профилированные параллельные пазы ортогонально основной паре стержней 8. Датчик включает также четыре пары стержней 10 и 11, дополняющих 40 основную и дополнительную пары стержней 8 и 9, выполненных из немагнитно-с го материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, 4> при этом две пары стержней 10, дополняющие основную пару стержней 8, уложены в профилированные пазы 4, параллельные пазам основной пары стержней 8, а две другие пары стержней 11, дополняющие дополнительную пару стерж-ней 9, уложены в профилированные пазы 5, параллельные пазам дополнительной пары стержней 9.

Третий феррозонд 3 состоит из трех пар стержней 12, которые уложены в три пары дополнительных профилированных пазов 6, ортогональных основным пазам 4 и 5 и выполненных на боковой поверхности цилиндрической подложки 7.

Три пары стержней 12 выполнены из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и также, как основная пара стержней 8, дополнительная пара стержней 9 и дополняющие пары стержней 10 и 11, содержат обмотки 13 возбуждения и сигнальные обмотки 14.

Сигнальные обмотки 14 феррозонда 3 соединены последовательно и согласно между собой, с сигнальными обмотками основной и дополнительной пар стержней 8 и 9, с сигнальными обмотками четырех пар стержней 10 и 11, дополняющих основную и дополнительную пару, и с фильтром 15 второй гармоники.

Полусуммы длин стержней 8 и 10 основной и дополняющих ее двух пар, стержней 9 и 11 дополнительной и дополняющих ее двух пар и трех пар стержней 12 третьего феррозонда 3 одинаковы. Обмотки 13 возбуждения в пределах каждой пары стержней расчлененных феррозондов 1 — 3 соединены между собой электрически последовательно и встречно, а в пределах одного расчлененного феррозонда пары обмоток возбуждения соединены между собой электрически последовательно и согласно и через коммутатор 16 под.ключены к выходу генератора 17 воз-;. буждения. Выход фильтра 15 второй гармоники соединен с входом выпрямителя 18, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 19, выход которого соединен с входом блока 20 индикации сигнала.

В приведенной конструкции расчлененные феррозонды 1 — 3 содержат по три пары стержней, В общем случае количество пар стержней может быть больше, в зависимости от максимально возможного количества пазов 4, 5, 6, выполненных в подложке 7.

Феррозондовый датчик азимута работает следующим образом.

Генератор 17 возбуждения формирует сигнал возбуждения, который через коммутатор 16 подается поочередно на обмотки 13 возбуждения расчлененных феррозондов 1 - 3. Если оси чувствительности расчлененных феррозондов 1 и 2 лежат в плоскости горизонта, то при наличии магнитного поля Земли в сигнальных обмотках феррозондов - 3 напряжения определятся, как

37800 6

U, Ц

U3 = где U<, 5

1О

20

40

k Í 1с 81ПЫФ

k Н 1с сова, 1 Н.1,.Ь, U „ U — напряжения, снимаемые с 1, 2 и 3 расчлененных феррозондов;

k - -постоянная феррозонда, зависящая от числа витков в обмотках возбуждения и сигнальных обмотках, диаметра провода,- частоты возбуждения и т.д, и имеющая размерность, Ом;

Н вЂ” горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли, А/м;

1 — полусумма длин стержней одного расчлененного феррозонда, м;

Ы - магнитный азимут;

b = - - магнитное наклонение

Н

Ф где z - вертикальная составляющая напряженности магнитного поля З0

Земли.

Чувствительность расчлененных феррозондов по измеряемому магнитному полю определяется как

8О,, 811 З5 ай ан = — - =k.1 ° sing — -=k 1 ° созос

dОз () ан

=k1 b.

При этом 1 = n 1, (2) где п — число пар полуэлементов расчлененного феррозонда;

1 - длина одного полуэлемента расчлененного Феррозонда.

Как видно из выражений (1) и (2), чувствительность такого феррозонда

an раз выше чувствительности обычного феррозонда. Это позволяет повысить точность измерения магнитного азимута.

C-сигнальных обмоток 1ч расчленен« ных феррозондов 1 - 3 сигналы поочередно подаются на фильтр 15 второй гармоники, выпрямитель 18, АЦП 19 и на вход блока 20 индикации сигнала.

Блок 20 индикации сигнала особенностей не имеет. Управление коммутатором

16 может осуществляться автоматически или вручную. В последнем случае коммутатором 1б может быть механический переключатель.

Вычисление азимута производится по известным формулам.

Предлагаемое техническое решение обладает повышенной точностью измерения азимута при равном диаметре датчика, обусловленной отсутствием механического преобразователя, включающего внутренние и внешние карданные рамки. Кроме того, в данной конструкции не требуется трудоемких операций юстировки трех Феррозондов относительно друг друга.

Формула изобретения

Феррозондовый датчик азимута, содержащий подложку из диэлектрического материала с выполненными на ней параллельными друг другу основными про" филированными пазами, из которых раз" мещен первый расчлененный феррозонд, в видедвух одинаковыхосновных сердеч". ников и двух пар сердечников, дополняющих основные, изготовленных в виде тонких стержней из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, второй расчлененный феррозонд в виде дополнительной пары и дополняющих ее двух пар тонких стержней из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками, уложенных в профилированные параллельные пазы ортогонально основной паре сердечников, генератор возбуждения, коммутатор и последовательно соединенные между собой фильтр второй гармоники, выпрямитель, аналого-цифровой преобразователь и блок индикации сигнала,о т" л и ч а ю шийся тем,что,с целью повышения точности измерения азимута, он снабжен третьим расчлененным феррозондом, подложка изготовлена в виде цилиндра, на боковой поверхности которого выполнены три пары дополнительных профилированных пазов, расположенных ортогонально основным пазам, основной и дополнительной пары стерж" ней, а третий феррозонд размещен в дополнительных профилированных пазах в виде трех пар стержней из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой и с обмотками

Составитель А.Цветков

Реда ктор С. Патрушева Техред N. дидык Корректор Т.Палий

Тираж 479

Подписное

Заказ 151

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

7 1537800

8 возбуждения и сигнальными обмотками, нальными обмотками основной и дополпри этом обмотки возбуждения каждой нительной пар стержней, с сигнальными пары соединены между собой последова- обмотками четырех пар стержней, дотельно и встречно и последовательно полняющих основную и дополнительную. с обмотками возбуждения двух других пары, и с фильтром второй гармоники, пар третьего феррозонда и через ком- причем Ьолусуммы длин стержней основмутатор подключены к генератору воз- ной и дополняющих ее двух пар, дополбуждения, а сигнальные обмотки треть" . нительной и дополняющих ее двух пар его феррозонда соединены последова- 10 и трех пар стержней третьего ферротельно и согласно между собой, с сиг- зонда одинаковы.