Устройство для скважинной электро-разведки

ОЛ ИСАНИЕИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцивпистичвскихРеспублик оц 805228(61) Дополнительное к авт. св (22) Заявлено 17,10.78 (21) с присоединением заявки ЭЙ -94848(18 У 3/06 раретваинмй квмите СССР лавам нзобратвний к отхрмтай(54) УСТРОЙСТВО Однаконого магисредством .тогональньтальной 1-1с помощьстранстведующим изначение мперечногоння своборенней ст Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин н может применять. ся с целью изучения амплитудно-фазовых характеристик магнитных полей,Известно устройство для измерения по. перечных к оси скважины комплексных компонент магнитного поля, содержащее корпус екважинного прибора, генератор сигна. лов, рамку для приема переменного электро. магнитного поля, связанный с рамкой эксцентричный груз для пространственного ори еитировання рамки и измеритель активной т и реактивной составляющих принятого рам кой сигнала 11. в устройстве измерения поперечитного поля осуществляется по- поочередного измерения двух ор 1 х (вертикальной Нв) и горйзон) пространственньтх компонент ю рамки, ориентированной в проэксцентричным грузом, с послеересчетом измеренных величин в,К 1 одуля и угла наклона вектора по- магнитного поля. Для обеспечедного вращения рамки между внут енкой корпуса скважинного прибора н рамкой необходимо. иметь гарантированный зазор, что не позволяет полиостьв использовать. внутренний объем корпуса для размещения рамки. Это приводит к сниже- нию чувствительности устройства.. Кроме того, корпус скважиниого врнбвра должен иметь достаточную толщину стенок для предотвращения нх деформации под воздействием гидростатического давления воды или бурового раствора, заполняющих скважины, Возможности увеличения чувст. вительности приемной рамки за счет увеличения продольных размеров также ограничены требуемой точностью самоотвешива-, ния и максимально допустимым весом рам. ки. При небольшом диаметре еаважиняого нрнбора и малом отклонении сважиин от вертикали вращающий мое.нт эксцентричного груза в известном устройстве недостаточен для проворота рамок, По этой причине часто возникают заклинивания вра щающейся рамки, что снижает качество и достоверность измерений,Для обеспения малого момента трения опоры подвижной части должны иметь не. большую площадь, из-эа чего возможны отказы в работе при ударах прибора о стенкискважины во время спуско-подъемных операций. Передача сигнала с вращающейся рамки на вход измерителя в этом устройст-. ве осуществляется через коллекторцый токосъемник, что еше более снижает надеж- ность работы устройства и точность самоотвешивания.Известно также устройство для измерения поперечного к оси скважины магнитного поля при электроразведке, содержащее скважинную и наземную часть. Скважнццая часть состоит из корпуса скважинцого прибора, закрепленных в корпусе приемных рамок для приема артогоцальных составляющих магнитного поля и датчика угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины. Датчик угла поворота содержит эксцентричный груз ц фазоврдщатель, состоящий из неподвижной части (статора) и вращающейся части (ротора), жестко связанной с эксцентричным грузом, Наземная аппаратура состоит из измерителей активной и реактивной составляющих сигнала; содержащих входные преобрдзователи сигналов и измерителышяе приборы, генератора и фазометра, Генератор подключен ко входу фазоврашателя и одному из входов. фазометра. Второй вход фазометра подключен к выходу фазоврашателя 2) .Это устройство позволяет производить измерение двух произвольно ориентированных взаимно ортогоцальцых компонент поперечного магнитного поля и угла поворота сквджиццого прибора относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины. Этим устройством нельзя непосредственно в полевых условиях измерить компоненты поперечного магнитного поля Нвц Нн модуль и угол ндклоца вектора поперечногомагнитного поля к вертикальной плоскости искривления осц скважины. Поскольку приемные рамки прц перемешен скважинногоприбора по скважине имеют в момент измерения произвольное направление приема, для получения этих величн, необходимо произвести расчеты, пользуясь измереннымиэцачециями оритогоцдльцых составляюшихмагнитного поля и угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, что снижает наглядность полученной информации и производительность труда.Цель изобретения - повышение производительности труда,Указанная цель достигается тем, что в устройство для скважиццой электроразведки, содержащее скважинный прибор, в кор пусе которого закреплены две ортогональ ные приемные рамки и размещен датчик угла поворота плоскости рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, наземную аппаратуру, включающую подсоединенные к приемным рамкам входные преобразователи сигналоц, нзмерительные приборы в генератор, подключенный ко входу датчика угла поворота, между входными преобразователями сигналов и измерительными приборами включена схема преобразования координат, управляющие вхо.ды которой подключены соответственно к вь 1 ходам генератора и датчика угла поворота, при этом схема преобразования координат содержит ца входе два модулятора, сигнальные выходы которых через фильтры подключены ко входам сумматора сигналов, д управляющий вход одного модулятора соединен с выходом генератора цепосредствецно, а другого - через ортогональный фаэоврашатель, выход сумматора нагужец двумя параллельными цепями, каждая из ко горых содержит последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр нижних частот, причем управляющие входы фазовых детекторов соединены с выходом датчика угла поворота таким образом, что один фазовый детектор подсоединен к выходу датчика угла поворота через градуированный фазоврашатель, а другой - через градуированный и ортогональцый фазоврашатели.Нд чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит в сквакицной час-ти корпус 1 скважицного прибора, закрепленные в корпусе приемные рамки 2 для приема ортогональных составляющих магнитного поля, датчик 3 угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искрив- ЗО леция оси скважины, содержаший эксцентричный груз 4 и фазоврашатель, состоящий из неподвижной части (статора) 5 и вращавшейся части (ротора) б, жестко связанной с эксцентричным грузом 4. Наземная часть состоит иэ входных преобразователей 7, схемы 8 преобразования координат, имевшей двд сигнальных и два управляющих входа и два выхода, содержащей модуляторы 9 сигналов, сумматор 10, фильтры 11, фазовые детекторы 12, выходы которых че 4 о рез фильтры 13 нижних частот подключенык измерительньм приборам 14. Управляющие входы модуляторов подключены к выходу генератора 15, причем один вход подклю.чец непосредственно, а второй - через ортогоцал ьцый ф азов ра шатель6. Уц ра вл яю шие входы фазовых детекторов 12 подключены к выходу датчика 3 угла поворота, причем один подключен через градуированный фазоврацатель 17, а второй - через градуированный и ортогональцый фаэовращатель б.Принятые произвольно ориентированными приемными рамками 2 ортогональцые состдвляюшие сигналов, пропорциональные соответствуюшнм составляюшим поперечного магнитного поля, усиливаются и пре образуются в сигналы постоянного тока входными преобразователями 7. Выходные сигналы их преобразуются в сигналы переменного тока модуляторами 8. Управление работой модуляторов осуществляется от генератора 15 сигналов, причем управляющий сигнал для одного из модуляторов сдвигается по фазе на 90 ортогональным фазовращателем 16. Из выходных сигналов модуляторов фильтрами 1 выделяются первые гармоники сигналов и поступают на вход сумматора 10. Так как разность вХодных сигналов сумматора равна 90, сигнал на его выходе пропорционален геометрической сумме входньсх сигналов, т, е. модулю поперечного магнитного поля. Полученный на выходе сумматору сигнал снова раскладывается на ортогональные составляющие, но уже в ориентированной системе координат. Выходные сигналы фазовых детекторов 12 после подавления высокочастотньсх составляющих фильтрами 13 нижних частот измеряются измерительными приборами 14. Управлясощий сигнал для фазовых детекторов снимается с выхода фазовращателя датчика 3 угла поворота, проходит через градуированный фазовращатель 17, причем управляющий сигьгал одного из фазовых детекторов предварительно сдвигается по фазе на 90 ортогональным фазовращателем 16, При вращении скважинного прибора вокруг продольной оси ротор фазозращателя датчика угла поворота удерживается эксцентричньсм грузом в неподвикном относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины положении, статор же 5 фазовращателя вращается вместе с корпусом скважинного прибора 1. Вследствие относительного вращения ротора 6 и статора 5 фазовращателя на некоторый угол Ь 9 на такой ке угол изменяется приращение фазы сигнала. на выходе датчика угла поворота относительно фазы входного сигнала. Поскольку при. повороте скважинного прибора вокруг продольной оси на угол Ь на такой же угол изменяется фаза выходного сигнала сумматора и фазы управляющих сигналов фазовых детекторов 12, напряжения на выходах фазовых детекторов инвариантны относительно поворота сквакинного прибора вокруг оси, т. е. измерение ортогональьсых компонент поперечного магнитного по ля измерителями 14 будет производиться в системе координат, неподвижной относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины. Для измерения модуля и угла наклона вектора поперечного магнитного поля градуированным фазовращателем сдвигается фаза опорного сигнала до момента равенства нулю показаний одного из измерительных приборов 14, Показания второго измерительного прибора 14 будут пропорцио; нальны модулю поперечного магнитного поля, а угол наклона вектора к вертикальной плоскости искривления оси скважины отсчитывается по градуированному фазовра шателю:Непосредственное измерение двух ортогональных составляющих вектора поперечного к оси скважины магнитного поля или модуля и угла наклона вектора поперечного магнитного поля к вертикальной плоскости искривления оси скважины исключает не-, обходимость проведения дополнительных расчетов, увеличивает производительность труда и наглядность получаемой информации. Устройство для измерения поперечного к оси скважины магнитного поля входит в комплект электроразведочцдй геофизической аппаратуры Лазурит, предназначенный для измерений как в скважинах,так и с дневной поверхности. 15 Формула изобретения А Устройство для скважинной электроразведки, содержащее скважинный прибор, в корпусе которого жестко закреплены две ортогональные приемные рамки и размещен датчик угла поворота плоскости рамок относительно вертикальной плоскости искривления оси скважины, наземную аппаратуру,20 содержащую подсоединенные к приемным рамкам входные преобразователи сигналов, измерительные приборы и генератор, подключенный ко входу датчика угла поворота, отличасоисееся тем, что, с целью повышения производительности труда, между входными преобразователями сигналов и измерительными приборами включена схема пре 25ЗО образования координат, управляющие входы которой подключеьсы соьиветствеино квыходу генератора и выходу датчика углаповорота.2. Устройство по п. 1, отлицаьоисеееяз 5 тем, что схема. преобразования коордииатсодержит на входе два модулятора, сигнальные выходы которых через фильтры подключены ко входам сумматора сигналов, а уп.равляюший вход одного модулятора соеди-40 нен с выходом геьсератора непосредственно,а другого - через ортогональный фазоврашатель, выход сумматора нагружен двумяпараллельными целями; каждая из которых содержит последовательно. соединенные фазовый детектор и фильтр нижних45 частот, причем управляющие входы фазовых детекторов соединены с выходом датчика угла поворота таким образом, что одинфазовый детектор подсоединен к выходудатчика угла поворота через градуироваьсный фазовращатель, а второй - через градуированный и ортогональный фазоврашатели.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сб, Скважинная и рудная геофизика.Л., Недра, 1971, с. 121 - 129,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке2608028, кл; б 01 Ч 3/08,1978 (прототип).оставитель Л. Воскобойников:.ехред А. Бойкас Корректор Л. Ива краж 743 Подписное Госудйрственного комитета СССР елам изобретений и открытий ква, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная