Активный локатор муфт

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам определения нарушений и местоположения соединения обсадных колонн в скважине. Техническим результатом является повышение стабильности и устойчивости определения резьбовых соединений обсадных труб за счет повышения чувствительности устройства. Активный локатор муфт содержит катушки возбуждения, включенные встречно и намотанные на мягкомагнитном материале, размещенную между ними измерительную катушку, инструментальный усилитель, обычный усилитель и микропроцессор. При этом измерительная катушка связана с входом инструментального усилителя, а микропроцессор обеспечивает накачку необходимой частоты через обычный усилитель в катушки возбуждения и измеряет изменение задержки выходного сигнала с инструментального усилителя. 3 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при проведении геофизических работ по использованию скважин для привязки показаний к замковым соединениям обсадных колонн, особенно при исследовании наклонных горизонтов, где ввиду малой скорости передвижения снарядов пассивные локаторы муфт принципиально не работают (скорость передвижения ~0).

Известен активный локатор муфт, использующий в качестве датчика генератор с положительной обратной связью, частота которого меняется в зависимости от прохождения резьбовых соединений обсадной колонны (Патент US №3883797, 1975).

Основным недостатком данного изобретения является неустойчивость работы именно генератора ввиду различных внешних условий самовозбуждения (касание стенки, наличие налетов на трубе и т.д.).

С целью повышения чувствительности необходимо уменьшение положительной обратной связи. При ее увеличении резко падает чувствительность, что и приводит к неустойчивости.

Задачей настоящего изобретения является повышение стабильности и устойчивости определения резьбовых соединений обсадных труб.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что известный активный локатор муфт, содержащий катушки возбуждения, включенные встречно и намотанные на мягкомагнитном материале, согласно изобретению включает измерительную катушку, размещенную между катушками возбуждения и связанную с входом инструментального усилителя, обычный усилитель мощности для создания необходимого тока в катушках возбуждения и микропроцессор, обеспечивающий накачку необходимой частоты через усилитель в катушки возбуждения и измеряющий изменение задержки выходного сигнала с инструментального усилителя.

При этом каждое измерение проводят на нескольких частотах для исключения резонансных явлений.

Поскольку скорость движения снаряда в вертикальных стволах значительно отличается от скорости снаряда в горизонтальных участках, где она практически близка к нулю, вводится дополнительная задержка между измерениями в зависимости от скорости движения, достигается ситуация, когда каждое измерение производится через Δl длины трубы.

Применение определенных фильтров, например скользящего, позволяет четко выделить (оконтурить) муфтовое соединение

где a_i - измеренное значение текущей разницы фаз между опорным напряжением (возбуждение) и напряжением с сигнальной катушки;

К - интервал интегрирования, т.е. по сути участок трубы длиной Δl·K, выбирается обычно равным 1/5 от длины муфтового соединения;

M_j - интегральное среднее значение текущей разности фаз на участке трубы Δl·К.

Поскольку любая труба обладает магнитными аномалиями, положение снаряда относительно трубы также изменяется, всегда имеются выбросы на графике M_i (фиг.1). Причем выпуклость, изображенная на графике в положительную сторону, может быть направлена в любую сторону. Микропроцессор оценивает график поведения M_i, находит выпуклые участки (изменение сдвига фаз), проверяет расстояние нового участка от предыдущего (оно должно быть близко к длине трубы), проверяет длину самого участка (соответствие длине муфтового соединения) и только затем принимает решение об обнаружении муфтового соединения. Понятно, что сдвиг фаз по длине трубы значения не имеет, важно обнаружить устойчивое изменение разности фаз, то есть производную.

На фиг.2 представлен предлагаемый активный локатор муфт.

Предлагаемый активный локатор муфт содержит сердечник 1 из магнитного материала с концентратором магнитного поля на концах, на котором помещены встречно включенные обмотки w₁, w₃; инструментальный усилитель 2 (например, АД 627) на вход которого подается сигнал с катушки w₂; помещенной между торцами магнитомягких сердечников 1; обычный усилитель мощности 3 для создания необходимого тока в катушках w₁, w₃; микропроцессор 4, обеспечивающий накачку необходимой частоты через усилитель 3 в катушки w₁, w₃; и измеряющий задержку выходного сигнала с усилителя 2.

В зависимости от прохождения муфтового соединения между сигналом возбуждения и сигналом с обмотки w₂ появляется дополнительный сдвиг фаз (фиг.3). Причем знак этого сдвига зависит от положения измерительной системы относительно муфтового соединения.

Активный локатор муфт, содержащий катушки возбуждения, включенные встречно и намотанные на мягкомагнитом материале, отличающийся тем, что включает измерительную катушку, размещенную между катушками возбуждения и связанную с входом инструментального усилителя, обычный усилитель мощности для создания необходимого тока в катушках возбуждения и микропроцессор, обеспечивающий накачку необходимой частоты через усилитель в катушки возбуждения и измеряющий изменение задержки выходного сигнала с инструментального усилителя.