Азимутальный датчик инклинометра

1 ц 1744122 ОП ИСАН И ЕИЗОВЕЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Ресиублин(22) Заявлено 29.12,77 (21) 2560238/22-0с присоединением заявки-1) и. Кл,аЕ 21 В 47/02 СССР ло делам изобретений и открытий43) Опубликовано 30,06.80, Бюллетень2445) Дата опубликования описания 30.06,80 3) УДК 622.241.7(088,8) 2) Авторы изобретения Г. Н. Ковшов и А. Н, Сергеев Уфимский авиационный институт им. С. Орджоникидз(54) АЗИМУТАЛЪНЪ 1 Й ДАТЧИК ИНКЛИНОМЕТР ЙсУдаРственный комитет (23) Приоритет Изобретение относится к области промысловой геофизики и может использоваться для определения магнитного азимута искривленной скважины.Известно устройство, содержащее систему направленных магнитных датчиков, усилительно-преобразовательные и регистрирующие.блоки; датчики установлены на горизонтальной площадке, жестко связанной с маятником так, что центры датчиков совпадают с центром, жестко связанного с корпусом инклинометра, питаемого от дополнительного генератора переменного тока низкой частоты 1.Недостатком такого устройства является то, что при использовании его для глубоких скважин (4 - 10 км) точность измерений низка из-за влияния на показания прибора измеряющегося полного сопротивления каротажного кабеля вследствие его растяжения и сматывания с подъемника. Известен также азимутальный датчик инклинометра, содержащий глубинный блок, состоящий из системы магнитных преобразователей угла наклона, фазочувствительного усилителя, генератора, ключей, триггера, коммутатора, и наземный блок, состоящий из генератора, ключей, нуль-органа, решающего блока, при этом наземный блок связан с глубинным каротажным кабелем 12.Недостатком известного устройства являются сложные математические зависимо 5 сти, связывающие азимутальный угол с сиг. налами датчиков, и аналоговое представление измеряемой информации, что снижаетточность вычислений.Целью изобретения является увеличение10 точности измерений.Указанная цель достигается за счет того,что датчик снабжен четырьмя трансформаторами, установленными попарно на выходе глубинного блока и на входе наземного15 блока, в который дополнительно введеныдва компаратора, источник разряда, линиязадержки и блок квадрантов, к входу которбго подключены выходы компараторов,а к выходу блока квадрантов - входы ре 20 шающего блока и вход источника разряда,к другому входу которого подключена вторичная обмотка трансформатора, а выходыисточника разряда соединены с входамиключей, а компараторы связаны через кон 2 денсатор с первичными обмотками трансформатора, причем входы решающего блока связаны с линией задержки и через ключи - с генератором,На фиг. 1 изображен глубинный блок; наЗО фиг. 2 - наземный блок,АзиМутальный датчик инклийометра состоит из спускаемой скважинной части иназемной части.Спускаемая часть включает в себя двавзаимно перпендикулярных феррозонда 1, 52, заключенных во внутренней карданнойрамке 3, центр тяжести которой смещенвниз, Внутренняя карданная рамка 3 находится во внешней рамке 4 со смещеннымэксцентрично оси вращения центром тяжести с помощью груза 5. Кроме того, в спускаемой части устройства размещены генератор 6, предназначенный для питания обмоток возбуждения феррозондов 1, 2; коммутатор 7, поочередно подключающий феррозонды 1, 2 в цепь измерения; усилитель8, выделяющий информационный сигнал сферрозондов и преобразующий его в постоянное напряжение; ключи 9, 10, подключающие жилу каротажного кабеля 11 соответственно к выходу усилителя 8 и к потенциалу Земля; триггер 12, управляющийключами 9, 10 и коммутатором 7; трансформаторы 13, 14, предназначенные для передачи управляющих сигналов в скважинную часть.Наземная часть состоит из трансформаторов 15 и 16, предназначенных для передачи управляющих сигналов в скважиннуючасть; интегрирующего конденсатора 17; з 0компараторов знаков 18, 19, предназначенных для определения знака выходного напряжения с фазочувствительного усилителя8; нуль-органа 20, определяющего моментразряда интегрирующего конденсатора 17;ключей 21, 22, 23, подключающих обкладкуинтегрирующего конденсатора 17 соответственно к клеммам Земля, Плюс, Минус источника разряда; схемы управления24; ключей 25, 26, подключающих выход генератора 27 к входу решающего блока 28;блока квадрантов 29, корректирующего информационный код; линии задержки 30;эталонного сопротивления 31.Принцип действия устройства заключается в следующем,В наклонной скважине под действиемэксцентричного груза 5 наружная рамка 4,поворачиваясь, устанавливает ось вращениявнутренней рамки 3 перпендикулярно плоскости наклона скважины, При этом плоскость внутренней рамки 3, на которой укреплены феррозонды 1, 2, за счет смещенного центра тяжести сохраняет горизонтальное положение.55Так как азимут изменяется в пределах0 в 3, то во П и 1 Ч квадрантах численное значение азимута вычитается из 180 и360 соответственно, а в П 1 складываетсясо 180. Это осуществляется блоком квадрантов 29. Для того чтобы исключить влияние каоеля при преобразовании измеряемых напряжений, используется принципдвухтактного интегрирования. Устранениевлияния кабеля объясняется тем, что его 65 параметры участвуют в обоих тактах работы устройства и при последующей обработке устраняются из результата.Устройство работает следующим обра зом.Импульсом запуска в решающем блоке 28 устанавливается код, соответствующий постоянной времени интегрирования. Этим же импульсом через линию задержки 30, трансформаторы 15, 13, кабель 11, триггер 12 устанавливается в ноль, ключ 9 включается, ключ 10 отключается, коммутатор 7 подключает феррозонд 1 к входу усилителя 8. В этот же момент времени сигналом с выхода а схемы управления 24 включаются ключи 21 и 25. Начинается процесс заряда конденсатора 17 по цепи: выход усилителя 8, ключ 9, кабель 11, эталонное сопротивление 31, ключ 21, клемма Земля источника разряда. Одновременно в решающий блок 28 начинают поступать импульсы от генератора 27 через ключ 25. По истечении постоянной времени интегрирования счетчик решающего блока 28 переполняется, и последний импульс от генератора 27, устанавливая все триггеры счетчика в 0, свыхода решающего блока 28 поступает на вход схемы управления 24 и через трансформаторы 16, 14, кабель 11 на вход установки нуля триггера 12, Последний выключает ключ 9, коммутатор 7, включает ключ 10, В зависимости от знака измеряемого напряжения блок, квадрантов 29 выдает сигнал на схему управления 24. Последняя сигналами с выходов б и в включает соответственно ключ 22 или ключ 23, тем самым подключая к обкладке интегрирующего конденсатора 17 Плюс или Минус источника разряда У,. Одновременно схема управления 24 включает импульсом с выхода г ключ 26 и отключает ключ 25. Начинается заполнение счетчика решающего блока 28 импульсами с выхода генератора 27 через ключ 26 и процесс разряда конденсатора 17 по цепи: Плюс или Минус источника разряда У эталонное сопротивление 31, кабель 11, ключ 10, Земля. В момент времени, когда напряжение на конденсаторе 17 будет равным 0, сработает нуль-орган 20, импульс с выхода которого закроет ключ 26, через трансформаторы 15, 13 установит триггер 12 в состояние 1, тем самым открывая ключ 9 и закрывая ключ 10. Одновременно этим же импульсом через линию задержки 30 в счетчик решающего блока 28 заносится код, соответствующий постоянной времени интегрирования. Коммутатор 7 подключает к входу усилителя 8 феррозонд 2, и начинается новый такт преобразования, аналогичный выше описанному для феррозонда 1.На вход усилителя 8 поочередно подаются переменные напряжения с выходов феррозондов 1, 2, Усилителем 8 выделяется вторая гармоника, которая с учетом фазы5выпрямляется, усиливается и преобразуется в цифровой код. Для получения цифрового кода, пропорционального азимуту, используется решающий блок 28 и блок квадрантов 29, Состав и связи этих блоков известны. Отметим только, что блок квадрантов 29 прибавляет или вычитает код, пропорциональный углам 180, 360 в зависимости от того, в каком квадранте находить ось чувствительности феррозонда. формула изобретенияАзимутальный датчик инклинометра, содержащий глубинный блок, состоящий из системы магнитных преобразователей угла наклона, фазочувствительного усилителя, генератора, ключей, триггеров, коммутатора, и наземный блок, состоящий из генератора, ключей, нуль-органа, решающего блока, при этом наземный блок связан с глубинным каротажным кабелем, отлич а ющи й ся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен четырьмятрансформаторами, установленными попарно на выходе глубинного блока и на входеназемного блока, в который дополнительно5 введены два компаратора, источник разряда, линия задержки и блок квадрантов, квходу которого подключены выходы компараторов, а к выходу блока квадрантов -входы решающего блока и вход источника10 разряда, к другому входу которого подключена вторичная обмотка трансформатора, авыходы источника разряда соединены свходами ключей, а компараторы связанычерез конденсатор с первичными обмотка 15 ми трансформатора, причем входы решающего блока связаны с линией задержки ичерез ключи - с генератором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе20 1. Авторское свидетельство СССР250072, кл. Е 21 В 47/02, 1965.2. Авторское свидетельство СССР462019, кл. Е 21 В 47/02, 1975,Редактор 3. Ходакова Корректор Р, Беркович Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1020/7 Изд.333 Тираж 626 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений я открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5