Устройство для измерения угла наклона скважины
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИE
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Е 21 В 47/02
ГостдаретвеииыЯ комитет
СССР по делим изобретеииА и открытиЯ
Опубликееамо 0508.79 Бюллетень Ну 29 (53) УДН 622.241.
° 7 (088.8) Дата опубликования описания 08.08 79 (72) Авторы изобретения
Г. Н. Ковшов и Б. В. Лавров.
Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель министерства высшего и среднего специального образования РСФСР (54) ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВА1ЕЛБ УГЛА НАКЛОНА
СКВАЖИНЫ...1
Изобретение относится к промысло вой геофизике к может быть использо вано s системах управления проволокой наклонно иакравленных скважин, Известен преобразокатель угла наклойа скважкны, имеющий болЬшке габариты и низкую точность измерений прк малых углах наклона, что затрудняет его применение в системах автомв7ического управления проводкой наклонно направленных скважин ill.
Известен феррозондовый преобразователь угла наклона скважины, содержащий карданный подвес, состоящий из наружной и внутренней рамок, маят. ник, установленный во внутренней " рамке феррозонд и источник опорного" магнитного поля, в качестве которого использован постоянный магнит (21.
Однако этот преобразователь может быть использован лишь при малмс углах. наклона, не превышающих 15о, так как при больших углах быстро уве лкчивается методическая погрешность измерения. Это объясняется тем, что при углах наклона более 15 создавао емое постоянным магнитом опорное магнитное поле становится существенно неоднородным по длине ферроэонда, : причем неоднорЩйасть йоля растет с увеличением угла наклона.
Задачи же наклонно направленного бурения требуют измерения угла наклона скважины в диапазоне 0 — 120 .
Цель изобретения — расширение диапазона измерения.
Цель достигается тем, что в кзf0 вестном преобразователе угла наклона скважины, содержащем карданный подвес, состоящий из наружной и внутренней рамок, маятник, установленный на нем, феррозонд и источник
15 опорного магнитного поля, феррозонд укреплен ка внутренней раме перпендикулярно оси ее вращения, а источник ofIopaoFQ магнитного поля выполнен в виде двух взаимно перпендику2р лярных катушек и расположен на на.ружной раме, причем магнитные оси катушек перпендикулярны оси spargeния внутренней рамки и пересекают ось Феррозонда.
25 Хроме того, с целью упрощения измерения угла наклона феррозонд укреплен перпендикулярно вертикальной оси внутренней рамки, а магнитная ось одной as катушек перпендикуляр30 на плоскости наружной рамки.
678183
Подключенные к генератору двухфазного тока взаимно перпендикулярные катушки создают опорное магнитное поле, вектор которого вращается с постоянной угловой скоростью в плоскости качания маятника. В этой же плоскости при наклоне преобразователя перемещается и ферроэонд, укрепленный на внутренней рамке, причем центры вращения магнитного поля и ферроэонда совпадают. Во вращающемся поле выходной сигнал ферроэонда оказывается промодулированным по амплитуде синусоидой, период которой равен периоду вращающегося поля, а фаза несет информацию об измеряемом угле наклона скважины.
На чертеже изображена функционально-кинематическая схема феррозондового преобразователя угла наклона скважины.
Преобразователь содержит наружную рамку 1 и внутреннюю рамку 2, составляющие карданный подвес. Во внутренней рамке 2 перпендикулярно ее оси вращения укреплены феррозонд
3, ось которого перпендикулярна также и ее вертикальной оси, и маятник
4. На наружной рамке 1 укреплены взаимно перпендикулярные катушки 5, и б, магнитные оси которых перпендикулярны оси вращения внутренней рамки 2 и пересекают оси феррозонда 3.
Магнитная ось катушки 5 перпендикулярна плоскости. наружной рамки 1.
Феррозонд 3 подсоединен к высокочастотному генератору 7, а катушки
5 и б — к генератору 8 двухфазного тока.
Выходной сигнал феррозонда 3 через избирательный усилитель 9 и ам- пли оди вхо кой тудный детектор 10 подается на 4О и из входов фаэометра 11. Второй д фазометра 11 соединен с катуш5.
Преобразователь работает следующим образом. 45
При движении по наклонной скважине ось вращения наружной рамки 1 отклоняется от вертикали на угол наклона скважины. Под действием маятника 4, который устанавливается по вертикали, внутренняя рамка 2 и укрепленный на ней ферроэонд 3 устанавливаются в плоскость горизонта. Угол между осью ось которого лежит в плоскости наклоферрозонда 3 и осью катушки 5 будет равен углу наклона скважины. 55
Подключенные к генератору 8 двухфазного тока взаимно перпендикулярные катушки 5 и б создают магнитное поле, вектор которого вращается в плоскости наклона скважины. В результате выходной сигнал феррозонда 3, на скважины, оказывается амплитудно промодулированным по синусоиде, период которой равен периоду вращающегося поля, После преобразования амплитудно-промодулированного сигнала феррозонда 3 в избирательном усилителе 9 и амплитудном детекторе 10 получается электрический сигнал, изменяющийся по закону модулирующей синусоиды и сдвинутый по фазе относительно тока в катушке 5 на угол, равный углу наклона скважины. Этот сигнал подается на один иэ входов фаэометра 11, другой вход которого соединен с катушкой 5. С выхода фаэометра 11 снимается электрический сигнал, пропорциональный углу наклона скважины.
Использование в качестве источника опорного магнитного поля двух взаимно перпендикулярных катушек, подсоединенных к генератору двухфазного тока, обеспечивает расширение диапазона измерения угла наклона до 360 при высокой точности и ли,нейности преобразования во всем диапазоне.
Высокая точность и линейность преобразования обеспечивается тем, что информацию об угле наклона несет не амплитуда, а фаза выходного сигнала ферроэонда, которая не зависит от неоднородности опорного магнитного поля
Кроме того, выходной сигнал предлагаемого феррозонда преобразователя угла наклона скважины легко представляется в ниде цифрового кода.
Формула изобретения
Феррозондовый преобразоватейь угла наклона скважины, содержащий карданный подвес, состоящий из наружной и внутренней рамок, установленный на нем маятник, ферроэонд и источник опорного магнитного поля, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, феррозонд установлен во внутренней рамке перпендикулярно ее оси вращения, а источник опорного магнитного поля выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных катушек и расположен на наружной рамке, причем магнитные оси катушек перпендикулярны оси вращения внутренней рамки и пересекают оси феррозонда.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 486132, кл. Е 21 В 47/022, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
9 492649, кл. Е 21 Ь 47/02, 1975.
678183
Составитель И. Карбачинская
Редактор С. Титова Техред ц.набурка Корректор-Й ° Гринденко, Зака з 4 52 5/22 . Тираж б 57 Подписное
ЦВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
