Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
БЛОК ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СКВАЖИННОГО МАГНИТОМЕТРА- ИНКЛИНОМЕТРА
БЛОК ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СКВАЖИННОГО МАГНИТОМЕТРА- ИНКЛИНОМЕТРА

БЛОК ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СКВАЖИННОГО МАГНИТОМЕТРА- ИНКЛИНОМЕТРА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в геофизике, в шахтно-скважинных измерениях, а также при определении пространственного положения скважины в большом диапазоне зенитных углов. Сущность: устройство содержит три неподвижных жестко закрепленных в корпусе скважинного прибора феррозонда, вращающуюся рамку с эксцентрично расположенным грузом, маятник с вертикально укрепленной на его оси катушкой, систему из трех взаимно ортогональных выходных катушек. Катушка, укрепленная на маятнике, может поворачиваться вокруг своей оси на 360 град. и индуктивно связана с генератором переменного тока, что позволяет исключить осевой коллектор вращающейся рамки, повысить точность ее ориентации и расширить диапазон зенитных углов. Система из трех простых катушек позволяет повысить точность вычисления зенитного угла и угла поворота корпуса относительно плоскости наклона. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2065184
Класс(ы) патента: G01V3/18
Номер заявки: 5030297/25
Дата подачи заявки: 02.03.1992
Дата публикации: 10.08.1996
Заявитель(и): Институт геофизики Уральского отделения РАН
Автор(ы): Астраханцев Ю.Г.
Патентообладатель(и): Институт геофизики Уральского отделения РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к геофизике, а более конкретно к шахтно-скважинным магнитным измерениям, и может быть использовано при проведении эксплуатационной разведки железорудных месторождений в условиях шахт, а также для определения пространственного положения скважин с большим диапазоном зенитных углов и большой температурой (например, нефтяных при кустовом бурении).
Учитывая то, что в условиях шахт бурение скважины из горных выработок производится во всех направлениях (при зенитных углах от 0 до 180o), необходимы специальные устройства для проведения измерений в таких условиях.
Известно устройство, содержащее два взаимно ортогональных жестко закрепленных феррозонда, вертикально отвешиваемый феррозонд и две плоские катушки, расположенные вокруг вертикального феррозонда. Недостатком данного устройства является то, что он не может работать при зенитных углах более 90o.
Известно устройство, позволяющее производить измерение трех компонент геомагнитного поля в широком диапазоне зенитных углов, содержащее три феррозонда, ортогонально отвешиваемых при помощи системы маятников и помещенных во вращающуюся рамку, снабженную эксцентрично расположенным грузом и коллектором для подвода питания к феррозондам [1]
Такая конструкция очень сложна и малонадежна. Кроме того, при малых зенитных углах скважины такая конструкция не обеспечивает требуемую точность ориентации феррозондов из-за трения в коллекторе вращающейся рамки.
Блок первичных преобразователей скважинного магнитометра-инклинометра, содержащий расположенные в корпусе три взаимно ортогональных жестко закрепленных между собой феррозонда, один из которых направлен вдоль оси скважинного прибора, и катушку, подключенную к генератору переменного тока, отличается тем, что он дополнительно содержит вращающуюся рамку с эксцентрично расположенным грузом, маятник, закрепленный во вращающейся рамке, и пять катушек, при этом вторая катушка закреплена на оси вращающейся рамки и индуктивно связана с первой катушкой, жестко связанной с корпусом прибора, третья катушка вертикально укреплена на оси маятника и подключена через контактные кольца и токосъемники к второй катушке, четвертая, пятая и шестая плоские катушки расположены взаимно ортогонально с охватом рамки, при этом витки четвертой катушки расположены в плоскости, перпендикулярной оси скважинного прибора.
На фиг. 1 изображена конструкция блока, где 1, 2, 3 феррозонды, жестко закрепленные в корпусе скважинного прибора; 4 первая катушка, подключенная к генератору переменного тока; 5 вторая катушка, закрепленная на оси вращающейся рамки 6; 7 эксцентрично расположенный груз; 8 маятник; 9 - третья катушка, установленная на маятнике так, что ее плоскость горизонтальна при любом зенитном угле; 10 контактные кольца; 11 токосъемники; 12 - четвертая плоская катушка, установленная так, что плоскость ее перпендикулярна оси скважинного прибора; 13, 14 пятая и шестая плоские катушки, установленные так, что их плоскости совпадают с осями феррозондов 2 и 3; 15 - генератор переменного тока.
Работает устройство следующим образом. При протекании переменного тока по катушке 4 в катушке 5 возникает ЭДС, которая создает ток в катушке 9. При этом катушкой 9 создается переменное магнитное поле, направленное вертикально вверх. Катушка 9 может поворачиваться на оси на 360o.
В катушках 12, 13, 14 индуцируется ЭДС, величина которой будет определяться зенитным углом скважины и углом поворота плоских катушек относительно плоскости наклона скважины, в которой устанавливается вращающаяся рамка под действием груза 7. После выпрямления этих ЭДС синхронным детектором будем иметь:
u12=K12·cosϕ
u13=K12·sinϕ·sinα
u14=K14·sinϕ·cosα
где ϕ зенитный угол скважины;
a угол поворота плоскости катушки 13 относительно плоскости наклона скважины;
К К14 K12 K13 коэффициенты, зависящие от направления генератора, число витков и геометрических размеров катушек.
Угол поворота плоскости катушки 13 относительно плоскости наклона скважины можно вычислить из отношения:


Зенитный угол можно вычислить:


Феррозондами 1, 2, 3 измеряются проекции вектора геомагнитного поля Т на оси феррозондов Z, X, Y при произвольном значении ϕ и a.
Измерив значения Z, X, Y и вычислив v и a, можно легко пересчитать их по известным формулам преобразования координат в значения компонент HZ, HX, HY в вертикальной системе координат, привязанной к плоскости наклона скважины.
HZ вертикальная составляющая геомагнитного поля;
HX -- горизонтальная составляющая геомагнитного поля, направленная в плоскости наклона скважины;
HY горизонтальная составляющая геомагнитного поля, направленная перпендикулярно плоскости наклона.
При этом может быть вычислен азимут скважины
А arctg (HY/HX).
Таким образом, данное устройство позволяет производить измерения 3X компонент геомагнитного поля, азимута и зенитного угла скважины в диапазоне зенитных углов 1o 179o.
К достоинствам конструкции следует отнести следующее:
так как подвижная рамка не содержит осевого коллектора и токосъемников, то точность ее установки в плоскости наклона при малых зенитных углах существенно повысится;
так как зенитный угол v и угол поворота a определяются из отношений напряжений, то эти отношения не зависят от стабильности напряжения генератора и изменения сопротивления катушек, поэтому можно получить высокую точность измерения этих параметров в широком интервале температур;
так как зенитный угол определяется по результатам измерения напряжения на выходе 3X плоских катушек (хотя при небольших зенитных углах достаточно и 2X напряжений), точность определения зенитного угла во всем диапазоне его измерения высокая и практически одинаковая;
конструкция проста в изготовлении, т. к. содержит из подвижных частей только одну вращающуюся рамку и один маятник с одной степенью свободы.
Формула изобретения: Блок первичных преобразователей скважинного магнитометра-инклинометра, содержащий расположенные в корпусе три взаимно ортогональных жестко закрепленных между собой феррозонда, один из которых направлен вдоль оси скважинного прибора, и катушку, подключенную к генератору переменного тока, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вращающуюся рамку с эксцентрично расположенным грузом, маятник, закрепленный во вращающейся рамке, и пять катушек, при этом вторая катушка закреплена на оси вращающейся рамки и индуктивно связана с первой катушкой, жестко связанной с корпусом прибора, третья катушка вертикально укреплена на оси маятника и подключена через контактные кольца и токосъемники ко второй катушке, четвертая, пятая и шестая плоские катушки расположены взаимно ортогонально с охватом рамки, при этом витки четвертой катушки расположены в плоскости, перпендикулярной оси скважинного прибора.