SU1456547A1

SU1456547A1 - Apparatus for measuring well croocking angle

Info

Publication number: SU1456547A1
Application number: SU874256258A
Authority: SU
Inventors: Михаил Егорович Царегородцев; Валентин Владиславович Янкевич
Original assignee: Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика"
Priority date: 1987-06-03
Filing date: 1987-06-03
Publication date: 1989-02-07

Abstract

Изобретение относитс к геологоразведочной технике и позвол ет повысить точность и расширить диапазон измерени угла искривлени скважин. В поворотной рамке (Р) 1 размещены балансный электродвигатель (ЭД) 3, дифференциальный усилитель 8 и преобразо-f ватель угла искривлени в электрические колебани . Преобразователь выполнен .в виде электрической Р6 и П-об- разного магнита (М) 4, плоскость колебаний которого образует с осью Р1 угол не равный 90 . Упругий плоский подвес 5 св зывает М4 с Р1, а Р6 размещена в зазоре М4 и имеет две одинаковые катушки 7. Через усилитель 8 ЭД 3 соединен с Р6 и блоком 9 управлени . Катушки 7 включены встречно и расположены в плоскости, перпёндинкул рной плоскости колебаний М4. Электрическое поле Р6 отклон ет М4 от положени равновеси . Сигнал разбаланса с катушек 7 через усилитель В вызывает вращение ЭДЗ и поворот Р1 в сторону компенсации ® разбаланса. Измер ют частоту колебаний М4, по величине которой определ ют (Л угол искривлени скважины. 4 ил.The invention relates to a geological exploration technique and allows to increase the accuracy and expand the range of measurement of the angle of curvature of the wells. In the pivoting frame (P) 1, a balanced electric motor (ED) 3, a differential amplifier 8 and a converter of the curvature angle into electrical oscillations are placed. The converter is made in the form of an electric P6 and P-shaped magnet (M) 4, the plane of oscillations of which forms an angle not equal to 90 with the P1 axis. Elastic flat suspension 5 connects M4 with P1, and P6 is placed in the gap M4 and has two identical coils 7. Through amplifier 8, ED 3 is connected to P6 and control unit 9. Coils 7 are engaged in opposite directions and are located in a plane perpendicular to the plane of oscillation M4. The electric field P6 deviates M4 from the equilibrium position. The unbalance signal from the coils 7 through the amplifier B causes the rotation of the ELD and rotates P1 in the direction of the compensation ® imbalance. The frequency of oscillations M4 is measured, the magnitude of which is determined (L is the angle of curvature of the well. 4 Il.

Description

На фиг.1 представлена конструктив- tO ционнуго схему пониженное напр жениеFigure 1 shows a constructively low voltage circuit.

на схема устройства; на. фиг.2 -электрическа схема блока управлени ; на фиг.З - график зависимости собственной частоты f колебаний магнита от угла у между плоскостью колебаний; маг-15 нита и вертикальной плоскостью; на фиг.4 - график зависимости частоты f колебаний магнита от угла oi. искривлени .on the device diagram; on. Fig. 2 is an electrical circuit of the control unit; FIG. 3 is a graph of the dependence of the natural frequency f of the magnet oscillations on the angle y between the plane of oscillation; magician-15 nit and vertical plane; figure 4 is a graph of the frequency f of the oscillations of a magnet on the angle oi. curvature.

Устройство дл измерени угла искривлени скважины содержит поворотную рамку 1, соединенную через кине- матическу передачу 2 с балансным электродвигателем 3, установленньм в рамке 1, в котрой размещен преобразователь угла искривлени в электрические колебани , выполненный в виде П-образного маглита 4, св занного упругим плоским подвесом 5 с поворотной рамкой 1, и электрической рамки 6, жестко св занной с поворотной рамкой 1. Плоскость колебаний магнита 4 образует с осью вращени The device for measuring the angle of curvature of the well contains a rotary frame 1 connected via a kinematic transmission 2 with a balanced electric motor 3 installed in frame 1, in which is placed a transducer of the angle of curvature into electrical oscillations, made in the form of a U-shaped maglitte 4 connected by an elastic plane suspension 5 with a pivoting frame 1, and an electric frame 6 rigidly connected to the pivoting frame 1. The oscillation plane of the magnet 4 forms with the axis of rotation

поворотной рамки 1 УГОЛ, не равный 90°, например 30 .pivoting frame 1 ANGLE not equal to 90 °, for example 30.

2020

2525

30 thirty

3535

Электрическа рамка 6 размещена в зазоре магнита 4 и и.меет две одинаковые катушки 7, которые включены встречно и расположены в плоскости, перпендикул рной плоскости колебаний маггнита 4. Балансный электродвигатель 3 через дифференциальный -усилитель 8, установленный в рамке 1, соединен с электрической рамкой 6 и блоком 9 управлени , размещенным вне рамки 1.The electric frame 6 is placed in the gap of the magnet 4 and has two identical coils 7, which are turned on and are located in a plane perpendicular to the oscillation plane of the magnet 4. The balanced electric motor 3 is connected through the differential amplifier 8 installed in the frame 1 and is connected to the electric frame 6 and a control unit 9 disposed outside frame 1.

Блок 9 управлени -содержит блок 10 питани , выход которого через резис- тивный усилитель 11 напр жени и кнопочную станцию 12 соединен с обмоткой промежуточного реле 13, в- цепи которого последовательно включён пороговый элемент 14, состо щий из двух встречно включенных стабилитронов. Параллельно на выходе блока 10 питани включена компенсационна схема, включающа встречно соединенные катушки 7 электрической рамки 6, через блокировочные контакты 15 и 16 промежуточного реле 13, соединенные сThe control unit 9 contains a power supply unit 10, the output of which is through a resistive voltage amplifier 11 and a button station 12 is connected to the winding of an intermediate relay 13, in a circuit of which a threshold element 14 is successively connected, consisting of two zener diodes connected in opposite directions. In parallel, at the output of the power supply unit 10, a compensation circuit is turned on, which includes counter-connected coils 7 of the electric frame 6, via interlock contacts 15 and 16 of the intermediate relay 13 connected to

5 five

00

5five

питани , надостаточное дл пробо порогового элемента 14 и включени реле 13. При этом электрическа рамкаpower supply, sufficient for the breakdown of the threshold element 14 and the inclusion of the relay 13. In this case, the electric frame

6запитываетс напр жением питани и, взаимодейству с посто нным магнитом 4, отклон ет его от равновесного положени в сторону. Кнопку Запуск отпускают и нажимают кнопку Измерение . При этом полное питающее напр жение вызывает пробой порогового элемента 14, срабатывание промежуточного реле 13, в результате чего пе- реключающие блокировочные контакты6 is powered by the supply voltage and, interacting with the permanent magnet 4, deflects it from the equilibrium position to the side. The Start button is released and the Measure button is pressed. In this case, the full supply voltage causes the breakdown of the threshold element 14, the operation of the intermediate relay 13, as a result of which the switching interlocking contacts

15 и 16 подключают встречно включенные катушки 7 на вход дифференциального усилител 8. В результате несимметричного положени -магнита 4 относительно катушек 7 на выходе последних , по вл етс сигнал разбаланса, 0 индуцируемый колебани ми магнита 4. Сигнал разбаланса,- усиленный -дифференциальным усилителем 8, вызывает вращение балансного электродвигател 3 и поворот рамки 1 в сторону компенсации разбаланса. Баланс наступает , когда поворот рамки 1 приводит к симметричному положению магнита 4 относительно катушек 7. Это первое положение соответствует частоте f,- колебаний магнита 4, которую и.змер - ют частотомером (не показан) и кото- . ра определ ет величину угла искривлени .15 and 16 connect the oppositely connected coils 7 to the input of the differential amplifier 8. As a result of the asymmetrical position of the magnet 4 relative to the coils 7 at the output of the latter, an unbalance signal appears, 0 induced by oscillations of the magnet 4. The unbalance signal is amplified by a differential amplifier 8 , causes the rotation of the balanced electric motor 3 and the rotation of frame 1 in the direction of compensation of the imbalance. The balance occurs when the rotation of frame 1 leads to a symmetrical position of the magnet 4 relative to the coils 7. This first position corresponds to the frequency f, - oscillations of the magnet 4, which is measured by a frequency meter (not shown) and which is. It determines the angle of curvature.

Эта частота зависит от момента инерции П-образного магнита 4 и упругости подвеса 5, а также от эффективной длины ма тника, которым вл етс магнит, закрепленный на подвесе. В свою очередь, эффективна длина ма тника зависит от наклона плоскости колебаний магнита по- отношению к вертикальной плоскости.This frequency depends on the moment of inertia of the U-shaped magnet 4 and the elasticity of the suspension 5, as well as on the effective length of the magnet, which is a magnet mounted on the suspension. In turn, the effective length of the tangent depends on the inclination of the plane of oscillation of the magnet relative to the vertical plane.

При условии симметричного колебани магнита 4 относительно-катушекUnder the condition of symmetric oscillation of the magnet 4 relatively coils

7электрической рамки 6 зависимость (фиг.З) относительно линейна только в пределах 30-120 . Этот участок используетс при организации измерений и характеризуетс диапазоном измере57 of the electric frame 6, the dependence (FIG. 3) is relatively linear only in the range of 30-120. This area is used when organizing measurements and is characterized by a measuring range of 5

00

5five

00

5five

3145631456

нип от о до 90. Дл расширени диапазона от 90 до 180 требуетс расширение функции гфеобразовател , т.е. смещение линейного участка параллельно оси абсцисс на заданную величину . Это возможно, если плоскость колебаний П-образного магнита 4 образу nip from about to 90. To expand the range from 90 to 180, it is necessary to expand the function of the host, i.e. the displacement of the linear section parallel to the x-axis by a specified amount. This is possible if the plane of oscillation of the U-shaped magnet 4 forms

определ ютс по заранее составленным тарировочным таблицам.determined by pre-calculated calibration tables.

Выполнение преобразовател в виде электрической рамки и размещенного на плоском упругом подвесе П-образного магнита, плоскость колебаний которого образует с осью вращени поворотнойPerforming the converter in the form of an electric frame and a U-shaped magnet placed on a flat elastic suspension, the oscillation plane of which forms with the axis of rotation the rotary

ет с осью вращени поворотной рамки 1 угол, не равный 90 , например 30°, а во врем измерени поворотна рамка 1 устанавливаетс в двух положени х , отличающихс друг от друга наwith the axis of rotation of the pivoting frame 1, the angle is not equal to 90, for example 30 °, and during the measurement, the pivoting frame 1 is set in two positions that differ from each other by

рамки угол, не равный 90 , позвол ет 10 расширить диапазон измерений до. 180, снизить активные потери колебательной системы и повысить стабильность собственной частоты колебаний, а следо180 , причем в обоих случа х П-образ- вательно, и точность измерений.A frame angle of 90 does not allow 10 to extend the measurement range to. 180, to reduce the active losses of the oscillatory system and to increase the stability of the natural frequency of oscillation, and then 180, and in both cases P-form, and the accuracy of measurements.

ный магнит 4 должен совершать симмет- 15 ричные колебани относительно катушек ° Р м у л ;7 электрической рамки 6 преобразовател .The magnet 4 must perform symmetrical oscillations with respect to the coils ° Pm lL; 7 of the electric frame 6 of the converter.

Поворот рамки 1 на 180 сдвигает кривую 17 (фиг.4) относительно кри- 20 вой 18 на двойной угол наклона, т.е. на 60The rotation of frame 1 by 180 shifts curve 17 (FIG. 4) relative to curve 18 by a double tilt angle, i.e. by 60

а изобр. етени Устройство дл измерени угла ис- кривлени скважины, содержащее поворотную рамку и размещенный в ней преобразователь угла искривлени - в электрические колебани , отличающеес тем, что, с целью .повьщзе ни точности и расширени диапазона измерений, оно снабжено установленныand fig. A device for measuring the angle of curvature of a well, which contains a rotating frame and a converter of curvature angle placed in it — into electrical oscillations, characterized in that, in order to increase accuracy and extend the measurement range, it is equipped with

При этом вертикальное расположение скважины соответствует углу 30° наклона плоскости колебаний маг- нита 4, т.е. началу линейного участка 25 ми в рамке балансным электродвигате- . кривой.лем и дифференциальным усилителем иIn this case, the vertical location of the well corresponds to the angle of 30 ° of inclination of the plane of oscillation of magnet 4, i.e. the beginning of the linear section 25 mi in the frame of a balanced electric motor. krilem. and differential amplifier and

размещенным цне рамки блоком управлеМожет быть два положени рамки 1 при симметр{ 1чном расположении магнита 4 относительно катушек 7, отличающиес друг от друга на 180°, при этом угол между плоскостью колебаний магнита 4 и осью скважины не должен быть равен 90. Поворот рамки 1 на 180° относительно первого положени осуществл етс сменой пол рности питающего напр жени на выходе блока 10 питани и повторением процедуры измерени .аналогично описанной дл первого положени рамки 1. Рамку 1.разни , а преобразователь угла искривлени в электрические колебани вьтол- 30 нен в виде электрической , жестко св занной с поворотной рамкой, и св занного упругим плоским подвесом с поворотной рамкой П-образного магнита , плоскость колебаний которого образ ует с осью вращени поворотной рамки угол .не равный 90 , при этом электрическа рамка размещена в зазоре магнита и имеет две одинаковые катушки, которые включены встречноThe position of the frame 1 when the magnet 4 is in position of the magnet 4 relative to the coils 7, differing from each other by 180 °, placed at the center of the frame, the angle between the plane of oscillation of the magnet 4 and the axis of the borehole should not be equal to 90. 180 ° with respect to the first position is carried out by changing the polarity of the supply voltage at the output of the power supply unit 10 and repeating the measurement procedure. Similarly described for the first position of the frame 1. Frame 1. Draw, and the transducer of the angle of curvature into electric The oscillations are instaled in the form of an electric one, rigidly connected with a pivoting frame, and connected by an elastic flat suspension with a pivoting frame of an U-shaped magnet, the oscillation plane of which forms an angle of 90 ° with the axis of rotation of the pivoting frame. the frame is placed in the gap of the magnet and has two identical coils that are included counter

ворачивают на 180 и измер ют частоту и расположены в плоскости, перпендиf только в том случае, если замеркул рной плоскости колебаний магнита,rotated 180 and measured frequency and located in a plane perpendicular to f only if the measuring plane of oscillation of the magnet,

частоты f, показал, что угол искрив-а балансный электродвигатель черезfrequency f, showed that the angle of the curved-and balanced motor through

лени измер етс в положении преобра-. дифференциальный усилитель соединенlaziness is measured at the transform position. differential amplifier connected

зовател , когда участок его характе-с электрической рамкой и блоком упристики нелинеен. Такие положени равлени .the person who calls when the section of his character with the electric frame and the unit of the upristika is nonlinear. Such positions are.

рамки угол, не равный 90 , позвол ет расширить диапазон измерений до. 180, снизить активные потери колебательной системы и повысить стабильность собственной частоты колебаний, а следовательно , и точность измерений.A frame angle of 90 does not allow you to extend the measurement range to. 180, reduce the active losses of the oscillatory system and improve the stability of the natural frequency of oscillation, and hence the accuracy of measurements.

° Р м у л ° Pm l

ми в рамке балансным электродвигате- лем и дифференциальным усилителем иmi in the frame by a balanced electric motor and a differential amplifier and

ни , а преобразователь угла искривлени в электрические колебани вьтол- 0 нен в виде электрической , жестко св занной с поворотной рамкой, и св занного упругим плоским подвесом с поворотной рамкой П-образного магнита , плоскость колебаний которого образ ует с осью вращени поворотной рамки угол .не равный 90 , при этом электрическа рамка размещена в зазоре магнита и имеет две одинаковые катушки, которые включены встречноThe transducer of the angle of curvature into electric oscillations is selected as an electric one rigidly connected to the rotary frame and connected by an elastic flat suspension with a rotary frame of the U-shaped magnet whose plane of oscillation forms an angle with the axis of rotation of the rotary frame. not equal to 90, with the electrical frame placed in the gap of the magnet and has two identical coils that are turned on

т ISO фиг.зt ISO of fig.

180180

1717

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION Device for measuring angle well bore, containing a rotary frame and a transducer of the angle of curvature · into electric vibrations located in it, characterized in that, in order to increase accuracy and expand the measurement range, it is equipped with a balanced electric motor installed in the frame. the control unit, and the converter for bending the angle into electric vibrations is made in the form of an electric frame rigidly connected to the rotary frame and connected by an elastic flat suspension with a rotary frame of a U-shaped magnet, the plane of oscillations of which forms with the axis the rotation of the rotary frame is not equal to 90, while the electric frame is located in the gap of the magnet and has two identical coils that are turned on and located in a plane perpendicular th plane of the magnet oscillations, and the balanced electric motor is connected through an differential amplifier to the electric frame and the control unit.