RU31402U1

RU31402U1 - Profiler

Info

Publication number: RU31402U1
Application number: RU2003106619/20U
Authority: RU
Inventors: Р.Н. Асманов; В.Н. Даниленко; Н.М. Зараменских; А.В. Ленский
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "ГИТАС"
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2003-08-10

Description

ПРОФИЛЕМЕРPROFILE

Предполагаемая полезная модель относится к области геофизических исследований скважин, а именно к средствам для изучения технического состояния скважин методами кавернометрии и профилеметрии.The proposed utility model relates to the field of geophysical research of wells, and in particular, to means for studying the technical condition of wells using cavernometry and profilometry methods.

Известно устройство профилемера, в котором изменение профиля ствола скважины прослеживается в результате контакта подпружиненных элементов (пружин-лыж) со стенкой. При этом изменение радиуса изгиба пружин-лыж передается подвижной втулке с постоянным кольцевым магнитом, который перемещаясь вдоль корпуса прибора, воздействует на резистивные элементы, через подвижные контакты, установленные в корпусе прибора. Тем самым, изменяется сопротивление резистивного элемента, величина которого регистрируется блоком измерения на поверхности (Авт. свид. № 1574804, Е21В47/08, Бюл. № 24, опубл. 30.06.90 г.)A profiler device is known in which a change in the profile of a wellbore is traced as a result of the contact of the spring elements (ski springs) with the wall. In this case, the change in the bending radius of the ski springs is transmitted to the movable sleeve with a permanent ring magnet, which moves along the device’s body and acts on the resistive elements through movable contacts installed in the device’s body. Thus, the resistance of the resistive element changes, the value of which is recorded by the measuring unit on the surface (Auth. Certificate. No. 1574804, Е21В47 / 08, Bull. No. 24, publ. 30.06.90,)

Таким образом, происходит преобразование механического перемещения рычага в электрический сигнал.Thus, the conversion of the mechanical movement of the lever into an electrical signal occurs.

В известном устройстве используется широко известный классический реостат с ползунком, где приводом ползунка является магнит, а реостатом является резистивный элемент, что то же самое. Магнитный привод не является индикатором положения раскрытия рычагов и преобразователем сигнала, а является механическим исполнительным устройством, имеющим низкую разрешающую способность, которому присущ такой недостаток, как гистерезис исполнительного устройства, за счет чего появляется систематическая погрешность в измерениях. Кроме того, прибор с резистивным элементом внутри технологически выполнить по длине меньше необходимого как 100 - 200 мм невозможно, следовательно, увеличивается длина прибора. Такая компоновка прибора также не позволяет выполнить прибор малого диаметра, что ограничивает количество ребер профилемера.The known device uses a well-known classic rheostat with a slider, where the slider is driven by a magnet, and the rheostat is a resistive element, which is the same. The magnetic drive is not an indicator of the position of the opening of the levers and the signal converter, but is a mechanical actuator having a low resolution, which has such a disadvantage as hysteresis of the actuator, due to which there is a systematic measurement error. In addition, it is impossible to technologically perform a device with a resistive element inside less than the required length as 100 - 200 mm, therefore, the length of the device increases. This arrangement of the device also does not allow to perform the device of small diameter, which limits the number of ribs of the profiler.

20031066192003106619

liiiiittiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiliiiiittiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii

-2003106619-2003106619

МКИ: E21B47/08 G01V9/00 MKI: E21B47 / 08 G01V9 / 00

Известно другое устройство, в котором для преобразования механического перемещения в электрический сигнал использован феррозондовый магнитометр с постоянным магнитом, установленным на конце шарнирносоединенного с корпусом измерительного рычага вдоль его продольной оси. Феррозондовый магнитометр установлен в герметичной немагнитной камере в корпусе прибора, причем феррозонд установлен перпендикулярно продольной оси профилемера.Another device is known in which a flux-gate magnetometer with a permanent magnet mounted at the end of a measuring arm pivotally connected to the housing along its longitudinal axis is used to convert mechanical displacement into an electrical signal. A flux-gate magnetometer is installed in a sealed non-magnetic chamber in the device body, and a flux-gate is installed perpendicular to the longitudinal axis of the profiler.

При изменении положения постоянного магнита относительно оси магниточувствительного элемента магнитометра, что происходит при изменении положения измерительного рычага вдоль ствола скважины, возникает линейная зависимость напряженности магнитного поля от высоты неровности стенки скважины (Авт. свид. № 1288290, Е21В47/08, Бюл. № 5, опубл. 07.02.87 г.).When you change the position of the permanent magnet relative to the axis of the magnetically sensitive element of the magnetometer, which occurs when you change the position of the measuring arm along the wellbore, there is a linear dependence of the magnetic field on the height of the roughness of the wall of the well (Auth. Certificate. No. 1288290, Е21В47 / 08, Bull. No. 5, publ. 07.02.87 g.).

Таким образом, в известном устройстве постоянный магнит является индикатором положения раскрытия рычага, а феррозондовый магнитометр является непосредственно преобразователем этого положения в электрический сигнал.Thus, in the known device, the permanent magnet is an indicator of the opening position of the lever, and the flux gate magnetometer is directly a converter of this position into an electrical signal.

В известном устройстве основным и главным недостатком является наличие феррозонда 7 с феррозондовым магнитометром 6, так как в динамике, при протяжке скважинного прибора будет наводиться магнитное поле от колонны, и феррозонд будет регистрировать ложное раскрытие рычагов через немагнитную камеру 8, причем одновременно на все рычаги. То есть феррозонд 7 является одновременно чувствительным к напряженности магнитного поля и к направлению магнитного поля (смотрите описание изобретения). Характеристика преобразователя является нелинейной изначально, так как при изменении угла раскрытия рычагов меняется расстояние между магнитом и феррозондом, а, следовательно, создается различная напряженность поля, так как магнит имеет прямоугольную форму и не установлен на оси прижима рычага профилемера. Таким образом, необходимая точность измерения не может быть достигнута.In the known device, the main and main drawback is the presence of a flux gate 7 with a flux gate magnetometer 6, since in the dynamics, when the downhole tool is pulled, a magnetic field from the column will be induced, and the flux gate will register a false opening of the levers through the non-magnetic chamber 8, and simultaneously on all levers. That is, the flux gate 7 is simultaneously sensitive to magnetic field strength and to the direction of the magnetic field (see the description of the invention). The characteristic of the transducer is nonlinear initially, since when the angle of the opening of the levers changes, the distance between the magnet and the flux gate changes, and, therefore, different field strengths are created, since the magnet has a rectangular shape and is not mounted on the clamp axis of the profiler lever. Thus, the required measurement accuracy cannot be achieved.

Использование предложенного профилемера позволит решить задачу повышения точности и разрешаюш;ей способности измерения профиля скважины в широком диапазоне изменения внутрискважинной температуры, а также достичь упрош;ения конструкции и уменьшения габаритов прибора.Using the proposed profiler will allow us to solve the problem of increasing accuracy and resolution; it has the ability to measure the well profile in a wide range of changes in the downhole temperature, as well as achieve simplification of the design and reduce the dimensions of the device.

Поставленная задача решается тем, что в профилемере, содержащем корпус, шарнирно-соединенные с ним подпружиненные рычаги, индикатор положения раскрытия рычагов в виде постоянного магнита, расположенного на шарнирно-соединенном конце каждого измерительного рычага, и преобразователь сигнала, установленный в корпусе в заш;итной камере, постоянный магнит выполнен в форме шайбы и установлен на оси поворота каждого рычага, а в качестве преобразователя сигнала использован магниторезистивный датчик, представляюш;ий собой резистивно-мостовую схему, чувствительную к направлению магнитного поля и не чувствительную к его напряженности, причем магнитная ось постоянного магнита находится в плоскости шайбы и ориентирована относительно преобразователя сигнала.The problem is solved in that in the profiler containing the housing, spring-loaded levers pivotally connected to it, a lever opening position indicator in the form of a permanent magnet located on the pivotally connected end of each measuring arm, and a signal converter installed in the housing in the rear chamber, the permanent magnet is made in the form of a washer and mounted on the axis of rotation of each lever, and a magnetoresistive sensor is used as a signal transducer, representing a resistive bridge a circuit that is sensitive to the direction of the magnetic field and not sensitive to its intensity, the magnetic axis of the permanent magnet being in the plane of the washer and oriented relative to the signal transducer.

Постоянный магнит может быть выполнен в виде круглой шайбы, а в сложенном состоянии рычагов его магнитная ось ориентирована перпендикулярно к оси чувствительности магниторезистивного датчика.The permanent magnet can be made in the form of a round washer, and in the folded state of the levers, its magnetic axis is oriented perpendicular to the sensitivity axis of the magnetoresistive sensor.

Па фиг. 1 представлена блок-схема профилемера.Pa fig. 1 is a block diagram of a profiler.

Па фиг. 2 дана резистивно-мостовая схема датчика.Pa fig. 2 shows a resistive bridge circuit of the sensor.

Па фиг. 3 представлена схема расположения силового поля постоянного магнита относительно линии чувствительности датчика, установленного на печатной плате.Pa fig. 3 shows the arrangement of the force field of the permanent magnet relative to the sensitivity line of the sensor mounted on the printed circuit board.

Профилемер содержит: корпус 1, шарнирно-связанные с ним подпружиненные рычаги 2, которые связаны с пружинами посредством штифтов 3 и имеют ось поворота 4, при этом шарнирные соединения всех рычагов находятся в одной плоскости расположенной перпендикулярно оси прибора. В каждом рычаге 2 выполнен круговой паз 5, в котором расположен постоянный магнит 6 в форме шайбы, поворачивающейся вместе с рычагом 2 вокруг оси 4. Магнитная шайба 6 имеет плоскую форму, в плоскости ее проходит ось 7 силового магнитного поля (направление N - S).The profiler contains: a housing 1, spring-loaded levers 2 articulated with it, which are connected to the springs via pins 3 and have an axis of rotation 4, while the articulated joints of all the levers are in one plane located perpendicular to the axis of the device. A circular groove 5 is made in each lever 2, in which there is a permanent magnet 6 in the form of a washer, which rotates together with the lever 2 around axis 4. The magnetic washer 6 has a flat shape, axis 7 of the force magnetic field passes in its plane (direction N - S) .

В корпусе 1 выполнена проточка 8, которая ориентирована к оси 7 силового магнитного поля магнита 6. В проточке 8 установлен заш;итный цилиндр 9, внутри которого помеш;ен магниторезистивный датчик 10, выходной сигнал которого подается через усилитель 12 на наземный пульт 13 скважинного прибора.In the housing 1, a groove 8 is made, which is oriented to the axis 7 of the magnetic force field of magnet 6. A groove 8 is installed; a final cylinder 9, inside which is obstructed; a magnetoresistive sensor 10, the output signal of which is fed through an amplifier 12 to the ground panel 13 of the downhole tool .

Магниторезистивный датчик 10 представляет собой резистивномостовую схему (фиг. 2), в характеристики которой заложена особенность - быть чувствительной к направлению магнитного поля и - не чувствительной к его напряженности.The magnetoresistive sensor 10 is a resistive bridge circuit (Fig. 2), the characteristics of which include the feature of being sensitive to the direction of the magnetic field and not sensitive to its intensity.

В сложенном состоянии рычагов магнитная ось 7 магнита 6 ориентирована перпендикулярно к направлению чувствительности датчика 10 (фиг. 3).In the folded state of the levers, the magnetic axis 7 of the magnet 6 is oriented perpendicular to the direction of sensitivity of the sensor 10 (Fig. 3).

Пружина 11 служит для раскрытия рычага, при этом изменяется угол а.The spring 11 serves to open the lever, while changing the angle a.

Устройство работает следзтоп ;им образом,The device works as a follow-up; thus,

В сложенном состоянии рычаги 2 уложены вдоль корпуса 1, пружина 11 находится в сжатом состоянии. В таком состоянии фиксируется северное направление магнитной оси 7 и устанавливается угол азимута в О град.In the folded state, the levers 2 are laid along the housing 1, the spring 11 is in a compressed state. In this state, the north direction of the magnetic axis 7 is fixed and the azimuth angle is set to 0 deg.

При прохождении в скважине рычаги 2 копируют рельеф стенок скважины, раскрываясь на определенный угол а, поворачиваясь вокруг оси 4 вместе с магнитом 6. при этом происходит изменение угла азимута, что равносильно изменению угла между осью прибора и плоскостью рычага 2.When passing through the borehole, levers 2 copy the relief of the walls of the borehole, opening to a certain angle a, turning around axis 4 together with magnet 6. in this case, the azimuth angle changes, which is equivalent to changing the angle between the axis of the device and the plane of the lever 2.

При повороте магнита 6 вокруг оси 4 происходит изменение направления магнитного поля, что фиксируется резистивно-мостовой схемой датчика 10. При этом обш,ая напряженность магнитного поля, существующая в колонне скважины, не влияет на работу датчика 10.When the magnet 6 is rotated around axis 4, a change in the direction of the magnetic field occurs, which is recorded by the resistive bridge circuit of the sensor 10. Moreover, the general magnetic field strength existing in the well string does not affect the operation of the sensor 10.

Фигуры 2 и 3 поясняют работу устройства.Figures 2 and 3 illustrate the operation of the device.

К точкам А и В схемы происходит подвод питания от источника питания Епит. С выходных точек С и D снимается разностной выходной сигнал ивых., который подается на вход усилителя 12, с которого Пвых. подается на пульт 13.To points A and B of the circuit, power is supplied from the Epit power supply. From the output points C and D, the differential output signal will be taken., Which is fed to the input of the amplifier 12, from which Pvy. fed to the remote control 13.

При изменении угла СС происходит изменение направления воздействия силового поля постоянного магнита 6 на схему магниторезистивного датчика 10, в результате чего происходит изменение выходного сигнала Такая конструкция профилемера (когда на общей оси поворота находятся и рычаг, и магнит) позволяет достичь высокого разрешения при измерении.When the angle of the CC changes, the direction of the influence of the force field of the permanent magnet 6 on the circuit of the magnetoresistive sensor 10 changes, as a result of which the output signal changes.This design of the profiler (when both the lever and the magnet are on the common axis of rotation) allows to achieve high resolution during measurement.

Применение такого датчика позволяет профилемеру при высокой чувствительности к изменению угла раскрытия рычага достичь более точного измерения профиля скважины.The use of such a sensor allows the profiler with high sensitivity to changes in the opening angle of the lever to achieve a more accurate measurement of the well profile.

За счет технической характеристики применяемого датчика (диапазон рабочих температур от -50 до +190°С) увеличивается диапазон рабочих температур профилемера, что особенно важно в высокотемпературных скважинах.Due to the technical characteristics of the sensor used (operating temperature range from -50 to + 190 ° C), the operating temperature range of the profiler increases, which is especially important in high-temperature wells.

Кроме того, упрощается конструкция, значительно уменьшаются габариты прибора, так как в конструкции использован малогабаритный преобразователь сигнала (магниторезистивный датчик величиной не более 3 мм).In addition, the design is simplified, the dimensions of the device are significantly reduced, since the design uses a small signal transducer (magnetoresistive sensor with a size of no more than 3 mm).

Claims

1. Profiler, comprising a housing, spring-loaded levers pivotally connected to it, a lever opening position indicator made in the form of a permanent magnet mounted on a pivotally connected end of each measuring lever, and a signal converter installed in the housing in a protective chamber, characterized in that it is constant the magnet is made in the form of a washer and installed in a circular groove on the axis of rotation of each lever, and a magnetoresistive sensor, which is a resistive one, is used as a signal converter - a bridge circuit that is sensitive to the direction of the magnetic field and insensitive to its intensity, the magnetic axis of the permanent magnet being in the plane of the washer and oriented relative to the signal transducer.

2. The profiler according to claim 1, characterized in that the permanent magnet is made in the form of a round washer.

3. The profiler according to claim 1, characterized in that in the folded state of the levers, the magnetic axis of the permanent magnet is oriented perpendicular to the sensitivity axis of the magnetoresistive sensor.