Феррозондовый инклинометр

Ш Автор обрете паснь онный Уфимски вжнм, Ор 71) Заявите 37 Т дае ИНОХЕТР 54) фЕРРОЗОНДОВЫЙ тся к промыслово использовано в водкой колонноопуля-Бель изобретения - позывевкф . шающэй сяособноств и стабильноси витеъноств инклииометра.ов Указанная день достигается тею, чтоон снабжен устанавленным на наружной10и-рамке феррозондом, шестью иэбщзательаами усилителямв, четырьмя синхронными детекторами и тремя .аттенюаторамв,15при этом выкад дополнительного феррозода соединен с первым ивб 1 рательнымусилителем вазсредственно, а со вторымщсодам третьео и че 1 вертого свихронаак детектор через первый иэбвратещ- . аай усилитейь выход первого фнррозондасоединен с первым входом третьегоронного детектора через второй иэбврльный усилитель, выход второго феррда соединен с первым входом четверто нве раэреноств чувст е феррозондовый никли щий внутреннюю в нарув 1- вмки, маятник, груз, два оид, генератор 2,санб- атеоэ оптго Изобретение относигеофизике и может бытьсистемах управленвя про.Направленных скважин,Известно устройство для иаференнижкрнвленин свважин, включающее узелрегистрации сигналов, магнитно-мцнонные датчики, индукпионйый датчстатор которого жестко закреплен оттельно магнвтомодуляционных датчиктак, что одноименные оси чувс 1 вительности обоих датчиков взаимно перпендкулярны 11 Недостатком этого устройства являютси бааыние габариты и низкая точностьюмерениа, что затрудняет их применение в системах автоматического управления проводкой наклонно-напрюленаюх скважин.Известен такжнометр, содержаную карданные рферрозонда, солен Недостатком этого усзройства является низкая разрещающая способность, обусловленная влиянием вибраций, и низкая стабильность чувствительности, обусловленная фаэезой нестабильностью напряже- нийсинхронного детектора через третий избирательный усилитель, а со вторыми входами первого и второго синхронных детекторов через пятый избирательный усилитель,генератор соединен с соленоидом, и через аттенюаторы с феррозон" дами.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройстваУстройство содержит внутреннюю рамку 1 с маятником 2, наружную рамку 3, центр тяжести которой смещен эксцентричным грузом 4, соленоида 5 и дополнительный феррозонд 6, которые жестко укреплены на наружной рамке 3. На внутренней рамке 1 в центре соленоида 5 закреплены два феррозонда 7 и 8, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны, причем ось чувствительности феррозонда 8 перпендикулярна оси вра щения внутренней рамки 1 и оси чувствительности ферроэонда 6. Маятник 2 удерживает ось чувствительности феррозонда 7 перпендикулярно горизонтальной воскости. На выходе. ферроэондов 6,8 включены избирательные усилители 9 удвоенной частоты генератора 10, а феррозондов 7,8 - избирательные усилители 11 и 12,настроенные на утроенную частоту генератора 10, На выходы феррозонда 7 включен также избирательный усилитель 13 удвоенной частоты генератора 10, а ферроэонда 6 - избирательный усилитель 14, настроенный на утроенную частоту генератора 10. Избиратель- З 5 ные усилители 9 усиливают напряжения удвоенной часточъ генератора 10 пропорциональные аэимутальному углу, а избирательные усилители 11,12 - напряжения утроенной частоты генератора 10, 40 пропорциональные зенитному углу скважины, Юля лучшего соотношения сигнал/ помеха эти напряжения выделяются синхронными детекторами 15-18. Избирательные усилители 11, 12 усиливают состав 45 ляющие выходных напряжений ферроэондов 7, 6 в виде удвоенной и утроенной частоты генератора 10, которые использут ются как опорные напряжения соответственно синхронных детекторов 15, 16 и 17, 18. Избирательные усилители 11, 12 используются также для коррекции фазы опорных напряжений. Частотно-избиратель ная часть усилителей 11, 12 представпяет собой фильтры ЬС или КС, пол 55 ностью подобные фильтрам соответственно избирательных усилителей 9, 10. В резуль тате фазочастотные характеристики избира 885200 фтельных усилителей 1 1, 12 аналогичны фазочастотным характеристикам соо 1 ветственно избирательных усилителей 9, . 10. Генератор 10 соединен с сопеноидом5 непосредственно, а с феррозондами 6- 8 соответственно через аттенюаторы 19- 21. Аттенюаторы 19-21 позволяют выставить нужный ток возбуждения феррозондов 6-8 и обеспечивают необходимую электромагнитную связь между ферроэондами 6-8 и соленоидом 5. Ось чувствительности феррозонда 8 при этом оказывается лежащей одновременно в горизонтальной плоскости и плоскости наклона, а ферроэонда 7 - только в плоскости наклона и перпендикулярно горизонтальной плоскости, а ферроэонда 6 - перпендикулярно плоскости наклона. Измерение составляющих магнитного поля земли феррозонда - ми 6,8 и составляющих магнитного поля соленоидами 7,8 достаточно для определения соответственно азимутального и зенитного углов. Генератор 10 частотывозбуждает соленоид.5 и через аттнюаторы 19 - 21 соответственно ферроэонды 6 - 8. На выходе ферроэондов 6- 8 под действием магнитного поля земли наводится ЭЙС в виде удвоенной частоты 2 г генератора 10, которая выделяется и усипивается избирательными усилителями 9, 11. После усиления напряже - ния удвоенной частоты 2 Р ферроэондов 6,8 подается на первые входы, а ферроэонда 7 - на вторые входы синхронных детекторов 13, 14. При отклонении скважины от азимутального угла положение феррозондов 6,8 изменяется, а феррозон. да 7 не изменяется относительно магнитного поли земли и на выходе синхронных детекторов 13, 14 образуются постоянные знакопеременные напряжении, знак и величина которых зависят от азимутапьного угла. Феррозонды 6-.8 находится также в переменном магнитном поле частоты соленоида 5. За счет электрромагнитной связи между соленоидом 5 и ферроэондами 6 - 8, величина которой изменяется так аттенюаторами 19 21, что в феррозондах 6-8 образуются колебания с частотой ЗГ, которые выделяются и усиливаются избирательными усилителями 11, 14. После усиления напряжение утроенной частоты 3 Е ферроэощов 7,8 подается на первые входы, а ферроэонда 6 -.на вторые входы синхронных детекторов 17, 18. При отклонении скважины от зенитного угла, положение ферроэондов 7,8 изменяется, а5 8582 феррозонда 6 не изменяется относитель но переменного магнитного поля солено 1 да 5, и на выходе синхронных детекторов 17, 18 образуются постоянные знакопеременные напряжения, знак и величи на которых зависят от зенитного угла.В скважине на прибор действуют вибра- ции, возникающие при бурении. Для демпферирования колебаний феррозондов 7,8 относительно соленоида 5 прибор 1 О заливают вязкой жидкостью. Прибор вместе с феррозондами 6-8 совершает колебания только относительно магнитного поля Земли. Повышение разрешающей спсьсобности инклинометра осуществляется 15 следующим образом, Частота возбуждения соленоида 5 берется выше, чем верхняя граничная частота вибращй, в резущ тате частотные спектры переменного магнитного поля соленоида 5 и вибраций не 20 перекрываются. Колебаниями корпуса прибора вместе с феррозондами относительно магнитного поля Земли в феррозондах дополнительно модулируется сигнал удвоенной частоты 2 Г . Этот сигнал при одновре 25 менном измерении аэимутального и зенитного углов на выходе феррозондов 7,8 накладывается на сигнал утроенной частоты ЗР . Избирательные усилители 11, настроенные на частоту ЗР, позволяют дополнительно промодулиромнный сигнал с частотой 2 Р и усиливают только сигнал утроенной частоты 3 Г, пропорциональный зенитному углу, который затем выделяется синхронными детекторами 17, 18. З 5Повышение стабильности чувс житель- ности осущес жляется следующим образом.При изменении температуры окружающей среды изменяется частота генератора 10 и происходит сдвиг фазы выход ных напряжений феррозондов 6-8, пропорциональных азимутальному и зенитному углам, в . избирательных усилителях, 9,11 и благодаря наличию избирательных усилителей 13, 14 - аналогичный сдвиг 45 опорных напряжений, снимаемых с выхода феррозондов 6,7. Так как опорные напряжения снимаются с выхода феррозондов 6,7, то при изменении параметров ферроэондов от температуры опорные напряже ниа и напряжения, пропорциональные азв" мутальному и зенитному углам, в ферро-. зондах получают дополнительно одинаковые фазовые.сдвиги. При этом относитель ный сдвиг фаз на синхронных детекторах 55 .15, 1617, 18, а следовательно, и их. коэффициенты передачи, и коэффициент передачи всего инклинометра остаются неизменными. 00ЬИспользование аттенюаторов, избирательных усилителей, ферроэонда, жесткое крепление феррозонда вместе с соленоидом на наружной рамке кардаиного подвеса выгодно отличает ферроэондовый инклиноме 1 р, так как позволяет йовысить виброустойчивость и температурную стабильность инклинометра. В результате повышается разрешающая способнос 1 ь, стабильность чувствительности, точность измерения при малых зенитных углах и расширяется диапазон измерения зенитных углов.Испытания описываемого устройства показывает, что р азрешающая способность увеличивается до 0,5:, а стабильность чувствительности до 2 %. Извес 1 ные же инклинометры имеют разрешаюошую способность 4 - 6, а стабильность чувствительности 11 %. Формула изобретении Феррозондовый инклиноме 1 р, содержащий внутреннюю и наружную карданные рамки, маятник, груз, два ферроэонда, съ. леноид, генератор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с юлью повышения разре шающей способностй и стабильности чувст вительности, он снабжен установленным на наружной раме дополнительным феррозон дом, шестью избирательными усилитеlлями, четырьмя синхронными детекторами и тремя аттенюаторами, при этом выход дополнительного ферроэонда соединен с первым избирательным усилителем нэпосредс женно, а со вторыми входами грачьего и четвертого синхронных детекторов через первый избирательный уси литель, выход первого ферроэонда связан с первым входом 1 ре 1 ъего синХронного детектора через второй избирательный усилитель, выход второго ферроэонда соединен с первым входом четвертого синхронного детектора через 1 ретий юбирательный усилитель, причем со вторыми входами первого и второго синхронных детекторов через пятый .избирательный усилитель генератор соединен с соленоидом и через аттенюатоы с феррозоцдами.Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельспзо СССР М 240815, кл. Е 21 В 47/02, 1969.2. Авторское свидетельство СССР М 492649, кл. Е 21 В 47/02, 1974855 200 оставитель И. Карбачинскаиек едН,Майо ош К Редак М. Хома ддяс иал ППП фПатентф, .г д, ул,. Прое Заказ 6889/46 Тираж 627 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушскаа наб;д.