Устройство измерения зенитного угла для телеметрической системы

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (1 И ЗШ Е 21 В 47/02 ц к ЕТЕНИ ЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕИИЙ ИОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ С(71) Всесоюзный научно-исспедоватепьский институт нефтепромысловой геофизики(56) 1, Авторское свидетельство СССР% 486132, кд. Е 21 В 47/022, 1972.2. Авторское свидетельство СССРВ 602672, кп. Е 21 В 47/022, 1976.- 3. Авторское свидетельство СССРМ 462019, кп. Е 21 В 47/02, 1967(54) (57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯЗЕНИТНОГО УГЛА ДЛЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, содержащее датчик зенитного угла, выполненный в виде синуоно-косинусного трансформатора, усилитель,подключенный к обмотке возбуждения синусвэ-косинусного трансформатора, четыре ключа, масштабный усилитепь и коммутатор, о т п и ч а юа е е с я тем,что, с целью повышения точности путемисключения влияния температуры окружавицей среды на результат иэмереюия иуйрощения: конструкции, оно снабженоформирователем тактовых импульсов, пре 4ооразоватепем амплитуда-временнойинтервал" и ограничителем тока, при этомдва ключа включены между сигнвньнымиобмотками синусно-косинусиого трансформатора и масштабным усилителем, входкоторого через третий пюч и ограничи-тель тока подключен .также к общеМупроводу схемы, четвертый ключ включенмежду масштабным усилителем и преобразователем фа 4 ппитуда-временной интервал", выход формирователя тактовыхимпульсов подключен к преобразователюфамппитуда-временной интервап и коммутатору, а выходы последнего соединены с управляющими входами кнючей.1084838 2Изобретение относится к промыспово усипи 1 епи, фильтры, модупяторы, дешиф"геофизическим исследованиям буровых ратор, кпючи, интеграторы и иэмвритепи,скважин и предназначено дпя испопьзо- при этом фззорасшепитепь подкпючен квания в геофизических тепеметрических модупыторам, каждый из которых соедисИстемах в качестве отдепьного бпока, нен с генератором частоты.запопнения,а также может использоваться в авто- а выходы датчиков связаны с шаговымномных и кабельных инкпинометрах. коммутатором через синхронные детекИэвестно устройство дпя контроля торы 3,комппекса параметров траекториисква- Недостатком известного устройсгважины, содержащее датчик кривизны, йа явпяется сложность конструкции эпектрончик азимута, преобразователь угла пово- ной части и низкая точность измерениярота, выпопненный в виде синусно-коси- . параметров, опредепяемая амппитуднынусного вращающегося трансформатора, ми и фазовыми температурными дрейфамипри этом выходная синусная обмотка . фильтРов и фазорасшепителя, которыедатчика кривиэнь соединена с. 15 распопожены в скважинном приборе,. ,входной обмоткой датчика азимута Г . Цепь изобретения - повышение точнос;ти измерения путем искпючения впияиияНедостатком известного устРойстватемпературы окружающей среды на реявпяется невозможность опредепения па"эупьтат измерения и упрощение конст"раметров траектории скважины беэ вве рукции устройства.дения допопнитепьных преобразующих уси Поставпенная цепь достигается тем,ройств. что устройство измерения зенитного углаИзвестно устройство дпя опредепения дпя тепеметрической системы, содержакоординат траектории скважины содеР шее датчик зенитного угла, выпопненныйжащее блок вычиспення приращений кооР .25 в виде синусно-косинусного трансформадннат, пеРвые вхоДЫ котоРого поДкпючвны тора, усипитепь, подкпюченный к обмоткек выходам бпока синусно-косинусных пре возбуждещи синусно-косинусного транообразоватепей, выходы - к накаппиваюшим форматора, четыре кпюча, масштабный3сумматорам координат, а управпяюшийусилительикоммутатор,снабжено форми. вход - к выходу схемы сравнения,.пвр- З 0 роватепем тактовых импупьсов, преобраусипитепь 1, ( синусно-коси- КТ), подключения к выходу уси тактовых имходом к входу - к коммутато ра 4 соецинены: ключей 5 - 8,5 Наиболее бпиз тся скважинчь жаший генератои, детекторь вый вход:которой соединен со счетчиком:.проходки, бпок возведения в квадрат,блок умножения, сумматор, бпок взвпечения квадратного корня, блок депенин,. при этом первый выход бпока синусно-ко 35. синусных преобразовцтепей подкпюченчерез блок возведения в квадрат к первому входу бпока умножения второй входкоторого подсоединен к первому выходублока уставок, а выход - к первому вхо 40ду сумматора, второй ихОЙ которого подкшочен к второму выходу блока уставока выход через бпок иэвпечения квадратного корня - к первому входу блока депения второй вход которого соединен145с третьим выходом бцока уставок, а вы"ход - с вторым входом схемы сравненияи вторым входом блока вычиспения прирашений координат 2 .Недостатком данного устройства яв 50пяется спожность конструкции и, в связи. с этим, большие габаритй скважинной части и эначитепьная мошность по-требпяемая устройством. ким к изобретению яв 5 й инкпинометр, содер- , фазорасшепитепь, датшаговы й коммутатор,оватепем амппитуда - временной инврвап" и ограничителем тока, при Ътом два кпюча включены между сигнапьными обмотками синусно-косинусного трансформатора и масштабным усипитепем, вход которого через третий кпюч и ограничитвпь тока подкпючен тыже к общеМу проводу схемы, четвертый ключ включен между масштабным усипитепем и преобразоватепем "амппитуда - временной интервал", выход формироватвпя тактовых капупьсов подкпючен к преобразоватепю "амплитуда-временной интервал" и ком мутатору, а выходы поспеднего соединены с управпяюшими входами ккючей,На фиг. 1 представлена функционапь ная. схема устройства измерения зенитного угпа; на фиг. 2 - временные диа- граМмы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит датчик 2 зенитного угла нусный трансформатор С ный обмоткой возбужден питепя 1, формироватепь пупьсов, подкпюченный в усипитепя 1, а выходом ру 4. Выходы коммутато с управляющими входамиз 10545 при атом вход масштабного усипитепя 9соединен счврез кпючи 5 и 6 с сигнапьными обмотками СКТ 2 и через кпюч 7 и ограничитепь 10 тока с общим проводом схемы, а выход через кпюч 8 подключен к входу преобразователя "ампнитуда - временной интервал" 11, второй вход последнего соединен с выходом формироватепя 3 тактовых импульсов, а выход явпяется выходом устройства. ОУстройство работает. спедующим образом. На вход устройства поступает перемейное напряжение 00(фиг. 2) от5 внешнего генератора, которое усипиваегся;усипитепем 1, служащим также дпя ,согпасования внешнего генератора с СКТ. С выхода усипитепя 1 переменное наприжение подается на обмотку возбуж- дения СКТ 2, бпагодаря чему на выходах20 вторичных обмоток возникают переменные напряжения, пропорционапьные по амппитуде синусу и косинусу зенитного угла, т.в. угпа, соответствующего повороту25 ротора СКТод действием эксцентричного груза. Переменное напряжение 0 Вх подается также на вход формироватепя 3 тактовых импульсов, который формирует поспвдоватепьность тактовых импупьсов 03, соответствующих максимапьным значениям Оях . Причем, формироватепь 3 начинает работу поспе подачи на него пускового импульса от внешних бпоков телесистемы. Тактовые импупьсы с выхода формироватепя 3 поступают на вход коммутатора 4, вырабатывающего напряжения Рр В ( )пр 6 Ц я т пр 8 управпяющие работой соответствующих кпючвй 5 - . 8 (нупь на диаграммах ра-: боты ключей соответствует открытому 40 состоянию кпюча), В момент времени Ь открываются ключи 5 и 8 по заднему фронту первого тактового импупьса и в интервапе времени (1 - Е ) на вход преобразователя 11 поступает напряжение 45 синусной обмотки СКТ 2, усиленное усипитвпем 9, В интервапе 1 - 1 тактовый импупьс с выхода формироватепя 3 поступает на второй вход преобразоватепя 1 1, в котором происходит выборка 50 величины сигнала на интервапе-1, равном дпитепьности тактового имлупьса ( Ц на фиг. 2) и преобразованиеамп итуда имцупьса - временной интервап - Ощ . В моментпо заднему фрон ту второго тактового импульса закрывается кпюч 5, открывается кпюч 6 и на , вход преобразоватвпя 11 поступает на 38 4пряжение уже с косинусной обмоткидатчика. Анапогично, в интервапе време.ни 1 -с 4, равном дпитепьности тактовых импульсов, в преобразоватепе 11производится выборка усипенного напряжения косинусной обмотки датчика и цреобраэование выборки во временной иатервап -ВвысьВ момент временизакрывается кпюч 6 и открывается кпюч7, подкпючаюший вход усипитепя 9 черезограничитепь 10 тока к общему проводусхемы. Ограничитепь 10 тока спужит .дняограничения тока переходного процесса,протекающего через ключи 6 и 7. в момент их коммутации, чем ключи 6 и 7защищаются от цробоы. Так как вход уси,питепя 9 замкнут на земпю, т,е, входной сигнап отсутствует, то на выходеусипитепя 9 Йозникает напряжение сметщения нупя 0 см, опредепяемое несбапаисированностью усипитепя, причем ведичена ООщ зависит от температуры окружающей среды. В интервапе времени 1 у6 депается выборка и преобразование .во временной интервал напряжения сме-щения усипитепя 9. В момент времени, цо заднему фронту четвертого тактового импупьса схема приводится в иоходное состояние, т.е. все кпючи закрыты и на выходе преобраэоватвпя 11 иформироватены 3 отсутствуют сигналы.Дпя осуществпения нового цикпа работына формироватепь 3 необходимо податьпусковой импупьс. Таким образом, устройство измерения зенитного угла выдает поспедоватепьность широтно-модулированных импупьсов, соответствующих сигнапьным напряжениям датчика и напряжению смещеним, которые могут быть переданы из скважинной части к наземному пупьту по каротажному кабв лю известными способами ипи поданы в запоминающее устройство (дпя автономных систем) . Современные телеизмеритепьиые системы снабжены вычиспитепями, позвопяющими попучить искомый измеряемый па раметр путем вычисления ряда функций.Дай . пред пагаемого устройства цепесообразио вычиспвние обратной функции зенитного угю по соотношению известных функций Ып 9 исоь 6, попучаемых в виде сигнапьных напряжений датчика8=, (1)созегде 6 - зенитный утоп. В соответствии со структурой схемы дпитепьность импупьса, соответствующего3 1054сигнапу синусной обмотки датчика можетбыть представпена в виде(2)5 где К - коэффициент усипения усипитепя 1; К - коэффициент трансформации СКТ 2; К 9 - коэффициент усинения масштабного усипитепя 9; Ккоэффициент передачи преобразоватепя фамппитуда - 10 временной интервап" 11; 0 д, - амппитуда .входного сигнапа 0; ьр - начапьное значение временного интервапа приОм 1= о.Анапогично, "дпя косинусной обмотки 15 датчика538 бДпитепьность импульса, соответствующего Осм 1 равналлсм = см Км + о Вепичины Осц иьр, зависят от температуры окружающей среды и медпенноменяются с ее изменением, поэтоцу винтервапе времени работы устройстват - 1 их можно;:читать постоянными.В вычиспитепе тепесистемы временныеинтервалы преобразуются в код путемзапопнении импупьсами высокой частотыи подсчетом поспедних и вычисляется эе-нитный угоп по формупе, учитывающейвыражения (2, 3 и 4)в-"А Кз "оовпф+Цсмйяф "о-ЬсмКнфо), ЬЬ В- агс 1 -а Ы - "с си ( КК(О с 066+ОКцФ 2-О К р)с(ж 6Из 1 еыражения (5) спедует, что полу перестройки схемы в предепах 100 чаемые значения угпа не зависят от ко Гц. Кроме того, напряжение можетэффициентов преобразования эпементов , 25 иметь не синусоидапьную форму, а тресхемы и от температуры окружающей сре-, угопьную, прямоугопьную или меандр,ды. Поэтому, точность устройства цепи-так как СКТ имеет широкую поносу проком опредепиется точностью применяемого пускания и поэвопяет трансформироватьдатчика, а именно, степенью прибпиже- напряжения без искажений, и мапое врения огибающих выходных напряжений дат мя выборки дает независимость резупь чика к синусоидапьному закону, тата измерения от формы входного напряПредлагаемое устройство измерения жена,. Все это расширяет обпаств примеэенитного угпа обпадает повышенной точ- нения устройства и поэвопяет применятьностью измерения, так как выдает сиг- его в ряде геофизических систем безнап, соответствующий аддитивной погреш- З 5 перестроек.ности, который позвопяет устранить указанную погрешность при вычиспении (5), Предпагаемое устройство обпадаетНеобходимо отметить, что изменение ши- значитепьной простотой конструкции, опрерины тактовых импупьсов ипи времени депяющей высокую экономичность и мавыборки, еспи оно значитепьно меньше 4 О лый объем дпя размещения схемы, чтопериода напряжения 08, также не вцик- объясняется отсутствием громоздких фильт-ет на рзупьтат измерения, так как при ров, атакже. наличием бесконтактныхэтом изменяется пишь коэффициент пере-, эпектронных кпючей,. коммутирукицнх сигдачи пр.образоватепя 11-К . Устройство напьные напряжения,обпадает рядом отпичитепьных преиму 4 . Предпагаемое устройство испытано вществ. Зго, прежде всего, высокое быстро лаборатории ВНИИнефтепромгеофизики сдействие, что является резупьтатом ана- цепию использования его в агрегатированпого-цифрового преобразования на основе ной системе скважинных геофизическихвыборки информационного.сигнапа путем приборов (АСГП). Предваригепвные исстробирования узким тактовым импупьсом.5 пытания показапи, что точность измереВремя работы устройства составпяет все-ния зенитного угпа при использованииго три периода входного напряжения, чао- датчика СКТ 232 Б (кп. 0,85) состав-.отота которого может быть изменена без пяЕт 18 в диапазоне 0-130 С.1054538 пь И, КарбачинГергепь ставит ред М Редакт Корректор А. Оэатко,Воповик Заказ 905 сное Филиап ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная 9 Тираж 603 ИПИ Государственногопо депам юобретений 3035, Москва, Ж,омитета СССРи открытийаушскаа наб., д. 4/5