Устройство для измерения азимута скважины

 

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.02.76 (21) 2321326/22-0 с присоединением заявки М (23) Приоритет

1Ъоударстиаиный комитет

СССР до делим изооретений и открытий

Опубликовано 15.01 80. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 18.01.8

Г. Н. Ковшов, В. Н. Пономарев, В. Л. Нехорошков и Б. В. Лавров (72) Авторы изобретения

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АЗИМУТА СКВАЖИНЫ

Данное изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважине.

Известно устройство для измерения наклона скважины, содержашее магнитный маятник, феррозондовые преобразователи (lj.

А также известен инклинометр, содержаший маятник, магнитомодуляционные преобразователи, фазовый детектор, удвоитель частоты, модулятор, блок преоб» разования сигналов (2).

Недостатками указанных устройств является невозможность непосредственного определения азимута без дополнительных вычислений. Кроме того, данный инклинометр пригоден для измерения азимута лишь при остановке устройства.

Однако, на практике возникает необходимость измерения азимута в процессе непрерывного движения снаряда по скважине.

11елью данного изобретения является повышение точности и непрерывного измерения азимута в процессе движения ппибора по скважине.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство снабжено измерителем длины кабеля и связанным с ним фазоврашателемк который последовательно соединен через удвоитель частоты и фазовый детектор с модулятором, кото10 рый подключен к блоку преобразования сигналов.

На фиг. 1 — конструктивная схема глубинной части; на фиг. 2 — принципиальная схема измерительной и регистрируюшей части датчика азимута.

В скважинном приборе 1 размешены два однокатушечных феррозондовых преобразователя 2 и 3, оси чувствительности которых ь:-йимио-перпендйкуттярны.

Один из них закреплен в апсидальной рамке 4, центр тяжести которой смешен эксцентричным грузом 5, другой — в маятниковой зенитной рамке 6, удерживаюшей ось чувствительности феррозонда

709

3 в горизонтальной плоскости. Наземное устройство 7 содержит два ид нтичных канала, o6pQGатываюших сигналы, поступающие с феррозондовьгх преобразователей, датчик длины кабеля 8, фаэовраша5 тель 9. Каждый канал состоит из генератора с полосовым фильтром 10, избирательного усилителя 11, настроенного на частоту второй гармоники, фазового детектора 12, удвоителя частоты 13. 1о модулятора 14. Для исключения влияния друг на друга феррозондовых преобразователя каналы работают на различных частотах. Общим для обоих каналов является генератор 15 частоты 400 fh и 15 следящая система, состоящая иэ синуснокосинусного вращающегося трансформатора 16, блока преобразования 17, включающего фазочувствительный усилитель

18, отрабатывающий двигатель 19, ме- 20 .ханически связанный через редуктор 20 с ротором 21 врашаюшегося трансформатора 16, К оси ротора 21 закреплена стрелка — указатель 22, церемешающаяся по оцифрованной B градусах шкале. Обмотка возбуждения 23 двигателя 19 подключена к генератору 15, обмотка управления

24 — к усилителю 18.

Устройство работает следующим образом. При движении снаряда по искривленной скважине апсидальная рамка 4 грузом 5 непрерывно устанавливается перпендикулярно плоскости наклона, скважины, внутренняя же рамка 6 (эенитный маятник) — по вертикали, ось чувствительности ферроэонда 3 при этом оказывается лежагцей одновременно в горизонтальной плоскости и плоскости наклона, а форрозонда 2 — перпендикулярно плоскости наклона. Измерения составляю шггх магнитного поля Земли на оси феррозондов достаточно для определения аэиv мута наклонной скважины. Напряжение с генераторов 10 подается по каротажному кабелю к обмоткам ферроэондовых пре- 4 образователей. В магнитном поле Земли в них наводится ЭДС, вторая гармоника которой выделяется избирательным усилителем 11. После усиления напряжение поступает на фазовый детектор 12, на который также подается напряжение удвоенной частоты с удвоителя 13. Для исклю. чения влияния на показания прибора изменения реактивного сопротивления кабеля предусмотрена автоматическая подстройка фазы в удвоителе 13 фазоврашателем 9 по сигналам датчика длины кабеля 8 в зависимости от глубины погружения сна

805 4 ряда в скважину. В фазовом детекторе сигнал выпрямляется и затем преобразуется в переменный ток частотой

400 Гц модулятором 14. В статорных обмотках вращающегося трансформатора

16, повернутых в пространстве друг о относительно круга на 90 наводится

ЭДС, создающая переменный магнитный поток, направление которог о совпадает с положением апсидальной рамки 4 относительно вектора напряженности магнитного поля Земли. Если ось полюсов ротора

21 вращающегося трансформатора не перпендикулярна потоку статора, то возникающая в обмотке ротора ЭДС подается в усилитель 18 и далее на обмотку управления 24. двигателя 19, механически связанного с ротором. В процессе отработки ротор устанавливается перпендикулярно потоку статора. При этом псворот стрелки-указателя 22, связанной с ротором относительно начального .индекса шкалы соответствует азимуту скважины.

Скорость отработки следящей системы за счет увеличения постоянной времени усилителя 18 и передаточного отношения редуктора 20 выбирается малой. Это позволяет осреднять случайные колебания зенитного маятника с феррозондом, возникающие при движении прибора по скважине и тем самым увеличить точность измерения. Кроме того, следящая система позволяет непрерывно, в движении измерять азимут скважины, чт-> увеличивает производительность труда (современные инклинометры измеряют азимут лишь при остановке прибора).

Автоподстройка фазы опорного напряжения в зависимости от длины кабеля умсньшает влияние реактивной составляющей сопоотивления кабеля на показания, что определяет высокую точность измерения и в сверхглубоких скважинах.

Предлагаемое устройство обладает следующими достоинствами: потенциальной возможностью скважинных измерений при высоких температурах, т.к. в скважинном снаряде отсутствуют электронные узлы; возможностью значительного уменьшения габаритов скважинкой части без снижения точности измерения, т.к. размеры определяются лишь данными ферроэондов.

Формула изобретения

Устройство для изл4ерения азимута скважины, содер>кащее маятник, магни5 709805 6 томодуляциоппые фаррозондовые преобра- удвоитель частоты и фазовый детекзователи фазовый детектор, удвоитель гор с модулятором, который подключен частоты, модулятор, блок преобразования к блоку преобразования сигналов. сигналов, о т л и ч а ю ш е е с я Ис Гочники информации, тем, что, с целью повышения точности 5 принятые во внимание при экспертизе и непрерывного измерения азимута и 1. Авторское свидетельство СССР процессе движения прибора по скважине, № 492649, кл. Е 21 В 47/02, 1974. оно снабжено измерителем длины кабеля 2. Авторское свидетельство СССР и связанным с ним фазоврашателем, ко- № 250072, кл. Е 21 B 47/00, 1969 торый последовательно соединен через - ip (прототип).

Фиг.1

ЦНИИПИ Заказ 8728/39 Тираж 626 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4