Устройство для измерения составляющих вектора магнитного поля в скважине

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Свеетскиа

Социалистических

Респубпик

{nj989509 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлеио 0401.81 (2т) 322&262/18-25 с присоедииеиием заявки МР(М g+ з

601 Ч 3/18

Гесударстаеииый комитет

СССР во делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК 550. 832 (088.8) Опубликовано 1501ЛЗ. Ьоллетень М 2

Дата опубликования описания 170183

A.A. Попов, Е.A Баринов, A È. и И.И. Киннунен (32) Авторы изобретения

1.- / эодик

Всесоюзный научно-исследовательс и техники разве (И) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭИЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ

ВЕКТОРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ В СКВАЖИНЕ

Изобретение бтносится к геофизи- ческой разведке, а более конкретнок электромагнитному каротажу сква- жин.

Известно устройство для измерения составляющих вектора магнитного поля, которое содержит три ферроэонда> ориентированных по трем ортогональным осям (1).

Недостатком данного устройства является наличие погрешности, вызванной неидентйчностью параметров ферро-.; зондов трех каналов измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения компонент вектора магнитного поля, содержащее двигатель, соединенный кинематическим узлом с преобразователем, помещенниа на оси, перпендикулярной его оси чув,ствительности, и соединеннык через два коллектора с блоком обработки сигнала преобразователя. В устройст« ве используется один однокомпонентный магнитометрический преобразователь (ферроэонд). Работа устройства основана на вращении преобразователя вокруг двух ортогональных осей с раэнымн частотами и синхронным с вращением детектирования 2). недостатком известного устройства является сложность конструкции узла преобразователя, который не может быть реализован в ограниченном объеме скважинного прибора, низкая надежность и большой уровень шумов вследствие наличия двух последовательно соединенных коллекторов.

Цель изобретения — упрощение устройства, повьтаение надежности и уменьшение уровня шумов.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее двигатель, соединенный кинематическим узлом с

15 преобразователем, выход которого через коллектор соединен с блоком обра. ботки сигнала преобразователя, дополнительно содержит датчик положения . преобразователя, блок регулируемой, задержки, при этом выход датчика положения преобразователя соединен через блок регулируемой задержки с вторым Входом блока обработки сигнала, а ось преобразователя составляет с

25 осью вращения двигателя угол, отличный от нуля и девянбста градусов.

Кроме того, блок обработки сигнала преобразователя содержит генератор, удвоитель частоты, полосовой усилиЗ0.тель, фазочувствительный детектор, 989509

Р() =К ив(ЫЖ, (М где K - постоянная схемы.

Работа коммутаторов 19 и 20, реверсивных счетчиков 1ф-22, и блоков памяти 23-25 задается блоком управления 29 синхронно с поступлением импульсов от д тчика положения преобразователя 6 °

Датчик положения .12 вырабатывает импульсы при прохождении преобразователя 6 через плоскости системы координат. Моменты пересечения преобраэо-. мерений и отмечаются импульсами большей длительности. преобразователь аналог код, первый и второй коммутаторы, реверсивные счетчики, блоки памяти и регистраторы первого, второго и третьего каналов, а также блок управления, при этом выход генератора соединен с входом пре- 5 образователя и через удвоитель частоты с первым входом фаэочувствитель» ного детектора, второй вход которого через паласовой усилитель соединен с выхоДом преобразователя, а выход соединен с входом. преобразователя аналог — код, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика первого канала непосредственно, а с входами реверсивных счетчиков вто- 15 рого и третьего каналов через первый и второй коммутаторы, выходы реверсивных счетчиков соединены с регистраторами соответствующих каналов через блоки памяти, при этом вход блока управления соединен с выходом блока регулируемой задержки, а выходы блока управления соединены с входаМи управления коммутаторов, реверсивных счетчиков .и блоков памяти. 25

На чертеже представлена схема, поясняющая сущность изобретения.

В скважине 1 находится скважинный прибор 2, в корпусе 3 которого размещен двигатель 4, соединенный меха- ЗО нически через кинематический узел

5 с преобразователем (ферроэондом)6, который через коллектор 7, каротажный кабель 8 соединен своими входом и выходом с блоком обработки сигнала 9, И который вместе с блокам регулируемой задержки 10 входит в состав наземного устройства 11. В скважинном устройстве размещен также датчик положения 12 преобразователя 6. Ьы- gg ход датчика положения 12 через каротажный кабель 8 соединен с входом блока регулируемой задержки 10. Ось преобразователя 6 составляет с осью вращения двигателя 4 угол ф" . Блок обработки сигнала 9 содержит генератор 13, выход которого соединен с входом преобразователя 6 и через удвоитель частоты 14 с первым входом фазочувствительного детектора 15, второй вход которого через паласовой усилитель 16 соединен с выходом преобразователя б, а выход соединен с входом преобразователя аналог - код

17. Выходы преобразоватЕля аналогны с входами реае Н ного счетчика 18 первого канала не" посредственно, и через коммутаторы

19 и 20 с входами реверсивных счетчиков 21 и 22 второго и третьего каналов. Реверсивные счетчики 18-22 60 выходами через блоки памяти 23-25 каналов соединены с регистраторами

26«28. Блок управления 29 входом соединен с выходом блока регулируемой задержки 10, а выходами — с вхо- Я дами управления коммутаторов 19 и 20, реверсивных счетчиков 18-22, блоков памяти 23-25 и регистраторов 26-28.

Устройство работает следующим образом.

Двигатель 4, ось которого параллельна оси скважинного прибора 2, вращает со скоростью со преобразователь 6, ось которого расположена под углом ф к оси вращения.

Магнитная индукция В по оси преобразователя 6 равна: .В(ШО "ЭэС06 f+ (Ь„СО5М)Ф, +В,рэ1ии(+) Ыи ((() где В,  — составляющие магнитной индукции.

Ток возбуждения от генератора 13 подается по каротажному кабелю 8 в обмотку преобразователя 6. ЭДС вто рой гармоники тока возбуждения, возникшая в обмотке при наличии магнитного поля в направлении оси преобразователя 6, выделяется и усиливается паласовым усилителем 16. Усиленное напряжение второй гармоники подается на вход фаэочувствительного детектора

15, на другой вход которого поступает удвоенное по частоте напряжение воз" буждения. На выходе фазочувствительного детектора 15 появляется ток, величина и знак которого определяются величиной и направлением индукции магнитного поля по оси преобраэователя б ° Этот ток поступает в обмотку преобразователя 6, компенсируя измеряемое магнитное поле.

Токи возбуждения и компенсации преобразователя 6 подаются по общей жиле каротажного кабеля 8.

Напряжение на выходе фазочувствительного детектора где К4 — постоянная схемы.

Преобразователь аналог — код 17 преобразует аналоговый сигнал с выхода фазочувствительного детектора

15 в частоту следования импульсов вателем 6 плоскости наклрна скважины являются началом и концом цикла из989509

Формула изобретения

2 gg S+= 4S1H f(57 30 (7).

Эффект от использования изобретения обусловлен повышенйем надежности устройства и его помехозащищенности., В момент пересечения преобразователем 6 плоскости наклона скважины происходит перенос информации с реверсивных счетчиков 18-22 в блоки памяти 23-25 и с некоторой задержкой установка реверсивных счетчиков 1822 в исходное нулевое состояние.

Реверсивный счетчик 18 в канале

"3" работает в режиме суммирования или вычитания в зависимости от знака входной информации, поэтому количество регистрируемых импульсов эа один оборот .й;- j ()at= СоЮКЪэ, (4) о 15 где Т - период вращения.

Коммутатор 19 в канале "2" половину времени измерения передает инфор-! мацию в Одной полярности, а половинув другой. Поэтому количество импуль- 20 сов, регистрируемых реверсивным счетчиком 21 за один оборот, будет: т(4.

М = у ()сК-S H. )d< =4чи .Ъ (6) о т)г 25

Коммутатор 20 четверть времени из мерения передает информацию без из менений, вторую и третью четверть .— в обратной полярности, а четвертую четверть - без изменения. Число 30 импульсов, регистрируемых реверсивным счетчиком 22 эа один оборот, будет: Ц4 э 4т

М„=У ®Н-1 щ)И S(tg+=4sinyk S <6)

О тР. З(4т 35

Число импульсов, регистрируемых счетчиками 18-22 за один оборот, пропорционально значениям составляющих вектОрОв В4 В g В э магнитнОгО пОлЯ В 40 прямоугольной сйстеме координат.

В конце каждого цикла измерений информация из счетчиков 18-22 переносится в блоки памяти 23-25 и сохраняется в них в течение следукщего цикла измерений. 45 ,Блок регулируемой задержки 10 совмещает момент появления импульса на выходе блока управления 29 с момен« том пересечения преобразователем 6 плоскости наклоны скважины, что не- 50 обходимо для нормальной работы устройства.

Условия получении одинаковой чувствительности устройства по трем каналам измерения получаем, приравняв 55 постоянные коэффициенты в формулах (4),(5).(6) что особенйо важно для скважинных измерений..

1, Устройство для измерения составляющих вектора магнитного поля в скважине, содержащее двигатель, соединенный кинематическим узлом с преобразователем, выход которого через коллектор соединен с блоком обработки сигнала, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения надежности и уменьшения уровня шумов, оно дополнительно содержит датчик положения преобразователя и блок регули» руемой задержки, при этом выход датчика положения преобразователя соединен через блок регулируемой задержки с вторым входом блока обработки сигнала, а ось преобразователя составляет с осью вращения двигателя угол, отличный от нуля и девяноста градусов.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок обработки сигнала преобразователя содерит генератор, удвоитель. частоты, олосовой усилитель, фаэочувствительый детектор, преобразователь анаЛогкод, первый и второй коммутаторы, реверсивные счетчики, блоки памяти и регистраторы первого, второго и третьего каналов, а также блок управления, прй этом выход генератора соединен с входом .преобразователя и через удвоитель частоты с первым входом фаэочувствительного детектора, второй вход которого через полосовой усилитель" соединен с выходом преобразователя, а выход соединен с входом преобразователя аналог — код, выходы которого .соединены с входами реверсивного счетчика первого канала непосредственно, а с входами реверсив" ных счетчиков второго и третьего каналов через первый и второй коммутаторы, выходы реверсивных счетчиков соединены с регистраторами соответствующих каналов через блоки памяти, при этом вход блока управления соединен с выходом блока регулируемой задержки-, а выходы блока управления соединены с входами управления коммутаторов, реверсивных счетчиков и блоков памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Яновский Б.М. Земной магнетизм, Изд-во ЛГУ, 1963, с.423-430.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 5320661 кл. 601 К 33/02, 1976, (прототип) .

989509

Составитель В. Попадько

Редактор K. Волоаук Техред Т. Маточка, Корректор В. Прохненко аказ 6 Тираж 70 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений к открытий

113035, Москва, 7К-35, РаушсКая наб., д.. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,