RU2235830C1 - Method and device for detecting bore drilling machine location in ground - Google Patents
Method and device for detecting bore drilling machine location in ground Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235830C1 RU2235830C1 RU2003114281/03A RU2003114281A RU2235830C1 RU 2235830 C1 RU2235830 C1 RU 2235830C1 RU 2003114281/03 A RU2003114281/03 A RU 2003114281/03A RU 2003114281 A RU2003114281 A RU 2003114281A RU 2235830 C1 RU2235830 C1 RU 2235830C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antennas
- delay
- piercer
- emitter
- initial phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к строительной технике и предназначены для обнаружения устройств ударного действия - пробойников, применяемых для пробивания скважин.The invention relates to construction equipment and is intended for the detection of shock devices - punches used for punching wells.
Известны способ и устройство для определения местоположения пробойника (патент RU №2132428, МПК6 Е 02 F 5/18), заключающийся в том, что обнаруживают сигнал излучателя, расположенного на пробойнике или рядом с ним, с помощью двух антенн, расположенных на поверхности земли, в качестве сигнала излучателя используют вращающееся магнитное поле, причем магнитное поле вращают так, чтобы плоскость вращения вектора магнитного момента РМ излучателя была перпендикулярна оси пробойника, принимают сигналы в ближней зоне, где преобладает реактивная мощность поля, находят положение этой плоскости в пространстве с помощью направленных свойств антенн и по ее ориентации определяют направление оси пробойника, а также с помощью минимум двух отсчетов определяют параметры вектора градиента поля и по направлению вектора градиента определяют направление на излучатель, а по модулю градиента и кубической зависимости напряженности поля от расстояния определяют дальность до излучателя.A known method and device for determining the location of the punch (patent RU No. 2132428, IPC6 E 02
Известное устройство для определения местоположения пробойника (патент RU №2132428, МПК6 Е 02 F 5/18) содержит излучатель электромагнитных колебаний, расположенный на пробойнике или рядом с ним, две направленные антенны, приемное устройство, вычислитель и индикатор, расположенные на поверхности, при этом выходы приемного устройства подключены к входам вычислителя, а его выход подключен к индикатору, приемные антенны, выходы которых подключены к входам приемника, закреплены на общей базе на расстоянии d так, чтобы плоскости нулей их диаграмм направленности совпадали, а база выполнена с возможностью переноса. В качестве излучателя используют генератор вращающегося магнитного поля.The known device for determining the location of the piercer (patent RU No. 2132428, IPC6 E 02 F 5/18) contains an electromagnetic oscillator located on the piercer or next to it, two directional antennas, a receiving device, a computer and an indicator located on the surface, while the outputs of the receiving device are connected to the inputs of the calculator, and its output is connected to the indicator, the receiving antennas, the outputs of which are connected to the inputs of the receiver, are fixed on a common base at a distance d so that the zeros of their diagrams, for example vlennosti coincided, and the base is arranged to transfer. As a radiator, a rotating magnetic field generator is used.
К недостаткам известных способа и устройства следует отнести сравнительно низкую точность определения направления на пробойник из-за того, что изменение модуля градиента поля при малых углах отклонения от истинного направления на излучатель стремится к нулю, и отсутствие возможности определения крена. Под креном в данном случае понимается угол поворота пробойника вокруг его продольной оси относительно начального положения, в котором крен принимается равным нулю.The disadvantages of the known method and device include the relatively low accuracy of determining the direction to the piercer due to the fact that the change in the field gradient modulus at small deviation angles from the true direction to the emitter tends to zero, and the inability to determine the heel. In this case, roll is understood as the angle of rotation of the punch around its longitudinal axis relative to the initial position in which the roll is taken equal to zero.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ для определения местоположения пробойника в грунте (решение о выдаче патента от 10.01.2003 г. по заявке на изобретение №2002102815/28 от 31.01.2002 г. МПК6 Е 02 F 5/18). По способу (фиг.1), согласно которому с помощью расположенного на пробойнике 1 или рядом с ним излучателя 2 возбуждают вращающееся магнитное поле, поле вращают так, чтобы плоскость вращения вектора магнитного момента излучателя была перпендикулярна к оси пробойника, находят положение этой плоскости в пространстве с помощью направленных свойств антенн 3, 4, расположенных на поверхности земли, определяют по крайней мере еще две плоскости, разнесенные в пространстве над пробойником. Каждую из плоскостей определяют по трем точкам, в которых относительные запаздывания между сигналами одинаково ориентированных антенн, располагаемых в этих точках, равны нулю. Находят линию пересечения этих плоскостей, а затем находят точку пересечения этой линии с известной плоскостью вращения магнитного момента излучателя. При этом линия пересечения плоскостей с нулевым запаздыванием сигналов совпадает с осью пробойника, а точка пересечения этой линии с плоскостью вращения вектора магнитного момента совпадает с центром излучателя. Таким образом определяют местоположение и тангаж пробойника. В пространстве над пробойником 1 (фиг.2) определяют единственную вертикальную плоскость с нулевым относительным запаздыванием сигналов, наведенных вращающимся магнитным полем в антеннах 3, 4, располагаемых в этой плоскости. Для определения этой плоскости одинаково ориентированные антенны 3, 4 располагают на одной вертикали и, синхронно перемещая их в пространстве над пробойником, находят две точки А и В на поверхности, в которых запаздывание сигнала между антеннами равно нулю. Линия, проведенная через эти точки, является линией пересечения найденной плоскости с горизонтальной поверхностью и совпадает с курсом пробойника.Closest to the proposed invention is a method for determining the location of a punch in the ground (decision to grant a patent dated January 10, 2003 according to the application for invention No. 2002102815/28 dated January 31, 2002 IPC6 E 02
В известном, наиболее близком к предлагаемому изобретению устройстве (решение о выдаче патента от 10.01.2003 г. по заявке на изобретение №2002102815/28 от 31.01.2002 г. МПК6 Е 02 F 5/18) (фиг.3) для определения местоположения пробойника 1, содержащем излучатель вращающегося магнитного поля 2, расположенный на пробойнике или рядом с ним, по крайней мере две одинаково ориентированные антенны 3, 4, двухканальное, по крайней мере, приемное устройство 5, вычислитель 6 и индикатор 7, измеритель запаздывания 8 и индикатор запаздывания 9, расположенные на поверхности, выходы антенн 3, 4 подключены к входам каналов приемного устройства 5, выходы которых подключены к двум входам вычислителя 6 и параллельно к двум входам измерителя запаздывания 8, а их выходы подключены к входам индикаторов 7 и 9.In the known device closest to the invention (decision to grant a patent dated January 10, 2003 according to the application for invention No. 2002102815/28 dated January 31, 2002 IPC 6 E 02
Недостатком известных наиболее близких к предлагаемому изобретению способа и устройства является отсутствие возможности определения крена пробойника. Знание крена необходимо при управлении направлением движения пробойника.A disadvantage of the known closest to the proposed invention method and device is the inability to determine the roll of the punch. Knowledge of the roll is necessary when controlling the direction of movement of the punch.
Таким образом, решаемой задачей (техническим результатом) является определение крена пробойника.Thus, the solved problem (technical result) is the determination of the roll of the punch.
Поставленная задача (технический результат) решается тем, что в способе обнаружения пробойника, согласно которому с помощью связанного с пробойником излучателя возбуждают вращающееся магнитное поле, поле вращают так, чтобы плоскость вращения вектора магнитного момента излучателя была перпендикулярна к оси пробойника, находят положение этой плоскости в пространстве с помощью направленных свойств антенн, расположенных на поверхности земли, определяют по крайней мере две плоскости, разнесенные в пространстве над пробойником. Каждую из плоскостей определяют по трем точкам, в которых относительные запаздывания между сигналами одинаково ориентированных антенн, располагаемых в этих точках, равны нулю. Находят местоположение пробойника как точку пересечения найденных трех плоскостей, располагают над пробойником на одной вертикали две разнесенные одинаково ориентированные антенны и, перемещая их в пространстве над пробойником, находят точку на поверхности, в которой относительное запаздывание сигналов в антеннах равно нулю, начальную фазу вращения вектора магнитного момента жестко связывают с положением пробойника, в котором его крен принимается равным нулю, синхронно вращают разнесенные и расположенные на одной вертикали в найденной точке антенны до получения максимального уровня сигналов в антеннах и в этом положении определяют величину запаздывания сигнала в одной из антенн относительно начальной фазы вращения вектора магнитного момента излучателя, по величине этого запаздывания определяют крен пробойника.The problem (technical result) is solved by the fact that in the method for detecting a piercer, according to which a rotating magnetic field is excited using a radiator connected with the piercer, the field is rotated so that the plane of rotation of the emitter’s magnetic moment vector is perpendicular to the axis of the piercer, find the position of this plane in space using the directed properties of the antennas located on the surface of the earth, determine at least two planes spaced in space above the punch. Each of the planes is determined by three points at which the relative delays between the signals of identically oriented antennas located at these points are equal to zero. Find the location of the piercer as the intersection point of the three planes found, place two equally identically oriented antennas above the piercer on the same vertical line, and moving them in space above the piercer, find a point on the surface at which the relative delay of the signals in the antennas is zero, the initial phase of rotation of the magnetic vector moment is rigidly associated with the position of the punch, in which its roll is taken equal to zero, synchronously rotate spaced and located on the same vertical in found point of the antenna until the maximum signal level in the antennas is obtained, and in this position, the delay value of the signal in one of the antennas relative to the initial phase of rotation of the emitter’s magnetic moment vector is determined, the punch roll is determined by the value of this delay.
Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что относительное запаздывание сигналов в антеннах определяется как разность запаздываний сигналов в каждой антенне, найденных относительно начальной фазы вращения вектора магнитного момента.The task (technical result) is also solved by the fact that the relative delay of the signals in the antennas is determined as the difference in the delay of the signals in each antenna found relative to the initial phase of rotation of the magnetic moment vector.
Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что в устройство для определения местоположения пробойника в грунте, содержащее излучатель вращающегося магнитного поля, связанный с пробойником, по крайней мере две разнесенные одинаково ориентированные антенны, двухканальное, по крайней мере, приемное устройство, вычислитель и индикатор, устройство измерения запаздывания и индикатор запаздывания, расположенные на поверхности, выходы антенн подключены к входам каналов приемного устройства, а их выходы подключены к двум входам вычислителя и параллельно к двум входам измерителя запаздывания, а их выходы подключены к входам индикаторов, согласно изобретению связь излучателя с пробойником выполнена жесткой и дополнительно введены третий вход измерителя запаздывания и блок формирования и передачи начальной фазы, вход блока формирования и передачи начальной фазы подключен к излучателю, а выход соединен с третьим входом измерителя запаздывания.The task (technical result) is also solved by the fact that in the device for determining the location of the punch in the ground, containing a rotating magnetic field emitter associated with the punch, at least two identically spaced antennas, at least two channels, at least a receiving device, a computer and an indicator, a delay measuring device and a delay indicator located on the surface, the antenna outputs are connected to the channel inputs of the receiving device, and their outputs are connected to two the inputs of the calculator and in parallel to the two inputs of the delay meter, and their outputs are connected to the inputs of the indicators, according to the invention, the connection of the emitter with the punch is made rigid and an additional input of the delay meter and the initial phase generation and transmission unit are introduced, the input of the initial phase generation and transmission unit is connected to emitter, and the output is connected to the third input of the delay meter.
Изобретение иллюстрируется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
на фиг.1 и фиг.2 показан способ-прототип;figure 1 and figure 2 shows the prototype method;
на фиг.3 изображено устройство, реализующее способ-прототип;figure 3 shows a device that implements the prototype method;
на фиг.4 показан способ определения крена;figure 4 shows a method for determining roll;
на фиг.5 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.figure 5 shows a device that implements the proposed method.
Рассмотрим реализуемость способа и устройства на конкретном примере.Consider the feasibility of the method and device for a specific example.
В предлагаемом способе для определения крена пробойника используют вращающееся магнитное поле, излучатель которого жестко связан с пробойником 1 (фиг.4). Возьмем плоскость, в которой лежат вектор магнитного момента РМ и ось пробойника (фиг.4). Так как вектор магнитного момента вращается вокруг оси пробойника, то и плоскость вместе с лежащими на ней силовыми линиями будет вращаться. Начальная фаза вращения вектора магнитного момента РМ соответствует положению вектора РМ0 и жестко связана с положением пробойника, в котором его крен принимается равным нулю. Тогда запаздывание сигналов, наведенных в антеннах 3, 4 относительно положения вектора РМ0, будет однозначно в пределах 360° зависеть от угла φ поворота пробойника и жестко связанного с ним излучателя вокруг продольной оси, т.е. от крена пробойника. Начальная фаза сигнала, возбуждающего вращающееся магнитное поле в излучателе 2, жестко связана с начальной фазой вектора вращения вектора магнитного момента, т.е. с положением вектора РМ0, не зависит от крена пробойника и служит в качестве начала отсчета при измерении запаздывания сигналов, наведенных в каждой антенне. При этом относительное запаздывание определяется как разность запаздываний сигналов в антеннах, найденных относительно начальной фазы вращения вектора магнитного момента. Информацию о начальной фазе сигнала, возбуждающего излучатель и жестко связанного с начальной фазой вращения вектора магнитного момента РМ, передают от излучателя с помощью блока формирования и передачи начальной фазы 10.In the proposed method for determining the roll of the punch using a rotating magnetic field, the emitter of which is rigidly connected with the punch 1 (figure 4). Take the plane in which the magnetic moment vector P M and the axis of the punch lie (Fig. 4). Since the vector of the magnetic moment rotates around the axis of the punch, the plane, along with the lines of force lying on it, will rotate. The initial phase of rotation of the magnetic moment vector P M corresponds to the position of the vector P M0 and is rigidly connected with the position of the punch, in which its roll is taken equal to zero. Then the delay of the signals induced in the
Определение крена производят следующим образом. Над пробойником 1 (фиг.4) располагают на одной вертикали две одинаково ориентированные разнесенные антенны 3, 4. Синхронно перемещая их в пространстве над пробойником 1, находят точку на поверхности, в которой относительное запаздывание сигналов в антеннах равно нулю. В этом месте антенны синхронно вращают вокруг вертикали до получения максимального уровня сигналов в антеннах. Получение максимального уровня сигнала соответствует такой ориентации антенн относительно силовых линий вращающегося магнитного поля, при которой измеренное запаздывание будет истинным. Далее замеряют запаздывание в одной из антенн и по нему путем пересчета определяют крен пробойника.The definition of the roll is as follows. Above the piercer 1 (Fig. 4), two identically oriented
Устройство, реализующее предлагаемый способ определения крена пробойника 1 (фиг.5), содержит излучатель 2, связанный с пробойником 1, две антенны 3, 4, выходы антенн подключены к входам приемника 5, вычислитель 6 и индикатор уровней 7, измеритель запаздывания 8 и индикатор запаздывания 9, в него дополнительно, согласно изобретению, введены третий вход измерителя запаздывания 8 и блок формирования и передачи начальной фазы 10, входы антенн подключены к двум входам приемника 5, а его выходы - к двум входам вычислителя 6 и, параллельно, к двум входам измерителя запаздывания 8, выход вычислителя 6 подключен к индикатору 7, а выход измерителя запаздывания - к индикатору запаздывания 9, вход блока 10 подключен к излучателю, а его выход подключен к третьему входу измерителя запаздывания 8.A device that implements the proposed method for determining the roll of the punch 1 (figure 5), contains a
Устройство работает следующим образом. Сигналы, наведенные в антеннах 3, 4, поступают на входы двухканального приемника 5, усиливаются и поступают соответственно на два входа вычислителя 6, в котором определяются уровни сигналов и их отношение, сигнал с выхода вычислителя 6 поступает на индикатор 7. Одновременно сигнал с выходов приемных каналов приемника 5 поступает на два входа измерителя запаздывания 8, роль которого могут выполнять обычные фазовые детекторы. Сигнал с выхода излучателя 2 поступает на вход блока формирования и передачи начальной фазы 10, а с его выхода - на третий вход измерителя запаздывания 8, где используется в качестве опорного сигнала, сигнал с выхода измерителя запаздывания поступает на индикатор запаздывания 9.The device operates as follows. The signals induced in the
В качестве блока формирования и передачи начальной фазы 10 можно использовать, например, устройство, содержащее модулятор, радиопередатчик с передающей антенной, расположенные на излучателе, приемную антенну, радиоприемник и демодулятор, расположенные на поверхности. При этом вход модулятора связан с излучателем, его выход подключен к входу радиопередатчика, а выход радиопередатчика подключен к антенне. Приемная антенна связана со входом радиоприемника, его выход подключен к входу демодулятора, а выход демодулятора подключен к третьему входу измерителя запаздывания 8.As the unit for generating and transmitting the initial phase 10, it is possible to use, for example, a device comprising a modulator, a radio transmitter with a transmitting antenna located on the emitter, a receiving antenna, a radio receiver and a demodulator located on the surface. In this case, the modulator input is connected to the emitter, its output is connected to the input of the radio transmitter, and the output of the radio transmitter is connected to the antenna. The receiving antenna is connected to the input of the radio, its output is connected to the input of the demodulator, and the output of the demodulator is connected to the third input of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003114281/03A RU2235830C1 (en) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | Method and device for detecting bore drilling machine location in ground |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003114281/03A RU2235830C1 (en) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | Method and device for detecting bore drilling machine location in ground |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2235830C1 true RU2235830C1 (en) | 2004-09-10 |
Family
ID=33433893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003114281/03A RU2235830C1 (en) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | Method and device for detecting bore drilling machine location in ground |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2235830C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103266853A (en) * | 2013-05-16 | 2013-08-28 | 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 | Drill rod orientation method and device on basis of single-pulse magnetic moment measurement |
WO2014152019A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Merlin Technology, Inc. | Directional drilling communication protocols, apparatus and methods |
RU2799351C2 (en) * | 2013-03-14 | 2023-07-05 | Мерлин Технолоджи, Инк. | Protocols, device and methods for data transmission in directional drilling |
-
2003
- 2003-05-14 RU RU2003114281/03A patent/RU2235830C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014152019A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Merlin Technology, Inc. | Directional drilling communication protocols, apparatus and methods |
RU2666374C2 (en) * | 2013-03-14 | 2018-09-07 | Мерлин Технолоджи, Инк. | Directional drilling communication protocols, apparatus and methods |
US10227867B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-03-12 | Merlin Technology, Inc. | Directional drilling communication protocols, apparatus and methods |
US11118447B2 (en) | 2013-03-14 | 2021-09-14 | Merlin Technology, Inc. | Directional drilling communication protocols, apparatus and methods |
RU2799351C2 (en) * | 2013-03-14 | 2023-07-05 | Мерлин Технолоджи, Инк. | Protocols, device and methods for data transmission in directional drilling |
CN103266853A (en) * | 2013-05-16 | 2013-08-28 | 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 | Drill rod orientation method and device on basis of single-pulse magnetic moment measurement |
CN103266853B (en) * | 2013-05-16 | 2015-05-27 | 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 | Drill rod orientation method and device on basis of single-pulse magnetic moment measurement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1127666C (en) | Locator | |
CN104870746B (en) | Deep formation estimating system and method | |
US7309990B2 (en) | Flux orientation locating in a drilling system | |
US7138803B2 (en) | Electromagnetic wave resistivity tool having a tilted antenna for geosteering within a desired payzone | |
US7647987B2 (en) | Multiple antenna system for horizontal directional drilling | |
US6405808B1 (en) | Method for increasing the efficiency of drilling a wellbore, improving the accuracy of its borehole trajectory and reducing the corresponding computed ellise of uncertainty | |
US7350594B2 (en) | System and method for tracking and communicating with a boring tool | |
CN101255792B (en) | Making directional measurements using a rotating and non-rotating drilling apparatus | |
US20040196184A1 (en) | Method and apparatus for determining the position and orientation of an object using a doppler shift of electromagnetic signals | |
US9182513B1 (en) | Determining beacon location using magnetic field shape measurements | |
GB2481495A (en) | Real time determination of casing location and distance from tilted antenna measurement | |
CN101460698A (en) | Antenna coupling component measurement tool having rotating antenna configuration | |
WO2009061561A1 (en) | Measuring standoff and borehole geometry | |
US20040123655A1 (en) | Azimuthal resistivity using a non-directional device | |
RU2235830C1 (en) | Method and device for detecting bore drilling machine location in ground | |
RU2442192C1 (en) | The method of determination of mandrills or bores location in the ground and the installment for the performance of the above method | |
US11598840B1 (en) | System and process to passively determine the 3-dimensional position, the course line and the speed of a signal source | |
RU2059267C1 (en) | Method for control of plot of directivity of downhole pickups | |
CN117967298A (en) | Electromagnetic wave-front vision detector while drilling and detection method | |
Chulkov | PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT OF MODERN DRILLING ASSEMBLY'POSITIONING SYSTEMS | |
JPH0527024A (en) | Underground buried object search radar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111216 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140515 |