Устройство для измерения угла наклона скважины

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 1678183(22) Заявлемо 0304,78 (23) 2599146/22-03с присоедимемием заявки Нов(51)М, Кл.2 Е 21 В 47/02 Гостдарствеииый комитет СССР ио дедам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 08,08.79(72) Авторы изобретения Г. Н. Ковшов и Б. В. Лавров. Уфимский авиационный институт им. ОрджоникидзеР 1) ЗаявитЕЛЬ Министерства высшего и среднего специальногообразования РСФСР(54) ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА НАКЛОНА СКВАЖИНЫ.,1Изобретение относится к промысло вой геофизике к может быть использо-" вано всистемах управления провоакой наклонно йакравленных скважин,известен преобразокатель Угла наклойа скважины, имеющий болЬшке габариты и низкую точность Измерений прк малых углах наклона, что затрудняет его применение в системах автомв 7 ического управления проводкой наклонно направленных скважин 11).Известен ферроэондовый преобразователь угла наклона скважины, содержащий карданный подвес, состоящий из наружной и внутренней рамок, маят ник, установленный во внутренней " рамкеФеррозонд и источник опорного" магнитного поля, в качестве которого использован постоянный магнит (21. Однако этот преобразователь может быть использован лишь при мальм углах наклона, не превышающих 15 о, так как при больших углах быстро уве лкчивается методическая погрешность измерения. Это объясняется тем, что при углах наклона более 15 создаваоемое постоянным магнитом опорное магнитное поле становится существенно неоднородным по длине ферроэонда, причем неоднорЩйасть поля растет с увеличением угла наклона.Задачи же наклонно направленного бурения требуют измерения угла наклона скважины в диапазоне 0 - 120 ф.Цель изобретения - расширение диапазона измерения. Цель достигается тем, что в кз вестном преобразователе угла наклона скважины содержащем карданныйподвес, состоящий из наружной и внутренней рамок, маятник, установленный на нем, Феррозонд и источник 15 опорного магнитного поля, Феррозондукреплен на внутренней раме перпендикулярно оси ее вращения, а источник опорного магнитного поля выполнен в виде двух взаимно перпендику лярных катушек и расположен на наруаной раме, причем магнитные осикатушек перпендикулярны оси вращения внутренней рамки и пересекаютось Феррозонда.25 Хроме того, с целью упрощения измерения угла наклона Феррозонд укреплен перпендикулярно вертикальнойоси внутренней рамки, а магнитнаяось одной из катушек перпендикулярЭо на плоскости наружной рамки.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 поляи ферроэонда совпадают, Во вращающемся поле выходной сигнал ферроэонда оказывается промодулированным по амплитуде синусоидой, период которой равен периоду вращающегося поля, афаза несет информацию об измеряемомугле 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 6, 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- плиОДИВХОКой тудный детектор 10 подается на 4 О в из входов фаэометра 11. Второй д фазометра 11 соединен с катуш 5,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, уовнутренняя рамка 2 и укрепленный наией ферроэонд 3 устанавливаются в плоскость горизонта. Угол между осью ось которого лежит в плоскости наклоеррозонда 3 и осью катушки 5 будет равен углу наклона скважины. 55Подключенные к генератору 8 двухфазного тока взаимно перпендикулярные катушки 5 и 6 создают магнитное поле, вектор которого вращается в плоскости наклона скважины. В результате выходной сигнал феррозонда 3,на скважины, оказывается амплитуднопромодулированным по синусоиде, пе.риод которой равен периоду вращающегося поля, После преобразования амплитудно-промодулированного сигналаферрозонда 3 в избирательном усилителе 9 и амплитудном детекторе 10получается электрический сигнал, изменяющийся по закону модулирующейсинусоиды и сдвинутый по фазе относительно тока в катушке 5 на угол,равный углу наклона скважины. Этотсигнал подается на один иэ входовфаэометра 11, другой вход которогосоединен с катушкой 5. С выхода фаэометра 11 снимается электрическийсигнал, пропорциональный углу наклона скважины.Использование в качестве источника опорного магнитного поля двухвзаимно перпендикулярных катушек,подсоединенных к генератору двухфазного тока, обеспечивает расширениедиапазона измерения угла наклонадо 360 при высокой точности и ли,нейности преобразования во всем диапазоне.Высокая точность и линейностьпреобразования обеспечивается тем,что информацию об угле наклона несетне амплитуда, а фаза выходного сигнала ферроэонда, которая не зависитот неоднородности опорного магнитного поля,Кроме того, выходной сигнал предлагаемого феррозонда преобразователяугла наклона скважины легко представляется в ниде цифрового кода.Формула изобретенияферрозондовый преобразователь уг" ла наклона скважины, содержащий кар" данный подвес, состоящий из наружной и внутренней рамок, установленный на нем маятник, ферроэонд и источник опорного магнитного поля, о тл и ч а ю щ и й с я 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 486132, кл. Е 21 В 47022, 1975.2, Авторское свидетельство СССР М 492649, кл, Е 21. В 47/02, 1975.678183 Составитель И, Карбачинскаятова Техред Н.вабурка Коррект ицен едактор Заказ 4525/ иал ППП Патент 1, г. Ужгород, ул. Проектная,2 . Тираж 657 ЦВИИПИ Государственногопо делам изобретений 3035, Москва, 3-35, Рауш Подписнокомитета СССРи открытийкая наб., д.