[go: up one dir, main page]

RU2831753C1 - Complex magnetometer-inclinometer for survey of wells of various purposes - Google Patents

Complex magnetometer-inclinometer for survey of wells of various purposes Download PDF

Info

Publication number
RU2831753C1
RU2831753C1 RU2024109456A RU2024109456A RU2831753C1 RU 2831753 C1 RU2831753 C1 RU 2831753C1 RU 2024109456 A RU2024109456 A RU 2024109456A RU 2024109456 A RU2024109456 A RU 2024109456A RU 2831753 C1 RU2831753 C1 RU 2831753C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control pulse
ferroprobe
adc
pulse distributor
magnetometer
Prior art date
Application number
RU2024109456A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Геннадьевич Астраханцев
Надежда Анатольевна Белоглазова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук (ИГФ УрО РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук (ИГФ УрО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук (ИГФ УрО РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2831753C1 publication Critical patent/RU2831753C1/en

Links

Abstract

FIELD: measuring.
SUBSTANCE: invention relates to measurement geophysical equipment and is intended for logging when searching for and exploring iron-ore deposits, as well as weakly magnetic objects, investigating parametric and oil-and-gas wells. Complex magnetometer-inclinometer contains three mutually orthogonal rigidly fixed accelerometers, three mutually orthogonal rigidly fixed ferroprobe, sensor signals conversion unit, magnetizing and compensation coils, quartz generator, frequency divider, analogue-to-digital converter of double integration (ADC), shift register, signal modulator. Device additionally includes a control pulse distributor, an ADC integrator charge and discharge clock generator connected to the control pulse distributor, a differential ferroprobe connected to the sensor signal conversion unit. Differential ferroprobe is installed at a distance from the magnetizing coil and inside the compensation coil, which are connected to a control pulse distributor, to which a pulse generator for controlling charge and discharge cycles of the ADC integrator is also connected.
EFFECT: wider range of the channel for measuring magnetic susceptibility without reducing sensitivity and high speed of detecting other channels.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение (комплексный магнитометр-инклинометр для исследований скважин различного назначения) относится к области измерительной геофизической техники и предназначено для проведения скважинной магнитометрии при поиске и разведке железорудных месторождений, слабомагнитных объектов (месторождения никеля, золота, алмазов и др.) и исследования параметрических и нефтегазовых скважин. За одну спускоподъемную операцию комплексный скважинный магнитометр-инклинометр производит измерение магнитной восприимчивости горных пород, подсеченных скважиной, трех составляющих вектора геомагнитного поля, зенитного угла и магнитного азимута скважины с шагом дискретизации по глубине 0,1 м. При этом значения магнитной восприимчивости горных пород с разной степенью магнитной минерализации изменяются в очень широком диапазоне (от 0.001 до 1-2 ед. СИ), что существенно больше диапазона изменения составляющих геомагнитного поля. Для решения этой проблемы при цифровой регистрации на канал измерения магнитной восприимчивости необходимо выделять больше времени по сравнению с другими каналами. С другой стороны, применяя определенные схемные решения, можно сократить время на измерения остальных каналов, что существенно повысит скорость каротажа и позволит снизить ошибки регистрации, возникающие при вращении скважинного прибора после отрыва от забоя.The proposed invention (a complex magnetometer-inclinometer for studying wells of various purposes) relates to the field of measuring geophysical equipment and is intended for conducting borehole magnetometry during prospecting and exploration of iron ore deposits, weakly magnetic objects (deposits of nickel, gold, diamonds, etc.) and studying parametric and oil and gas wells. In one trip, the complex borehole magnetometer-inclinometer measures the magnetic susceptibility of rocks intersected by the well, three components of the geomagnetic field vector, the zenith angle and the magnetic azimuth of the well with a depth discretization step of 0.1 m. In this case, the values of the magnetic susceptibility of rocks with different degrees of magnetic mineralization change in a very wide range (from 0.001 to 1-2 SI units), which is significantly greater than the range of variation of the geomagnetic field components. To solve this problem, with digital recording, more time must be allocated to the magnetic susceptibility measurement channel compared to other channels. On the other hand, by using certain circuit solutions, it is possible to reduce the time for measuring the remaining channels, which will significantly increase the logging speed and reduce the registration errors that occur when the downhole tool rotates after being torn away from the bottomhole.

Известно устройство [1], содержащее намагничивающую и компенсирующую катушки, расположенные по оси скважинного прибора на некотором расстоянии друг от друга, одноэлементный феррозонд, расположенный внутри компенсационной катушки, измерительную схему магнитометра и другие блоки. К недостаткам устройства можно отнести использование в нем одноэлементного феррозонда, обладающего более высокими собственными шумами по сравнению с дифференциальным феррозондом, а также существенную сложность измерительной схемы магнитометра. Кроме того, в данном устройстве измеряется только осевая (по оси скважинного прибора) составляющая геомагнитного поля, что целесообразно только в вертикальных скважинах.A device is known [1] containing magnetizing and compensating coils located along the axis of the borehole tool at some distance from each other, a single-element ferroprobe located inside the compensating coil, a measuring circuit of the magnetometer and other units. The disadvantages of the device include the use of a single-element ferroprobe, which has higher intrinsic noise compared to a differential ferroprobe, as well as the significant complexity of the measuring circuit of the magnetometer. In addition, this device measures only the axial (along the axis of the borehole tool) component of the geomagnetic field, which is only practical in vertical wells.

Известно устройство [2], содержащее одноэлементные феррозонды. Один из них вертикально отвешиваемый (Z), два других (Нх, Ну) - горизонтально отвешиваемые при помощи дополнительных грузов. Датчик магнитной восприимчивости содержит осевой феррозонд, намагничивающую катушку, резисторы компенсации, измерительную схему магнитометра, два синхронных детектора. К недостаткам данного устройства можно отнести использование одноэлементных феррозондов как для измерения составляющих геомагнитного поля, так и величины магнитной восприимчивости, что существенно усложняет блок выделения и усиления сигналов. Кроме того, компенсация первичного поля намагничивающей катушки напряжением с резисторов может быть недостаточно стабильной.A device [2] is known that contains single-element ferroprobes. One of them is vertically weighed (Z), the other two (Hx, Hy) are horizontally weighed using additional weights. The magnetic susceptibility sensor contains an axial ferroprobe, a magnetizing coil, compensation resistors, a measuring circuit of the magnetometer, and two synchronous detectors. The disadvantages of this device include the use of single-element ferroprobes for both measuring the components of the geomagnetic field and the magnitude of magnetic susceptibility, which significantly complicates the signal extraction and amplification unit. In addition, compensation of the primary field of the magnetizing coil with voltage from the resistors may not be stable enough.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является устройство [3], содержащее три жесткозакрепленных и ортогонально установленных одноэлементных феррозонда, три жесткозакрепленных и ортогонально установленных акселерометра, датчик магнитной восприимчивости, измерительную схему канала магнитной восприимчивости, измерительную схему магнитометра, аналого-цифровой преобразователь, блок управления. К недостаткам устройства можно отнести то, что время работы интегрирующего АЦП при измерении и составляющих поля и магнитной восприимчивости одинаково (40⋅10-3 с), но для измерения величины магнитной восприимчивости необходимо гораздо больше времени.The closest technical solution to the proposed invention is a device [3] containing three rigidly fixed and orthogonally installed single-element ferroprobes, three rigidly fixed and orthogonally installed accelerometers, a magnetic susceptibility sensor, a measuring circuit of the magnetic susceptibility channel, a measuring circuit of the magnetometer, an analog-to-digital converter, and a control unit. The disadvantages of the device include the fact that the operating time of the integrating ADC when measuring both the field components and magnetic susceptibility is the same (40⋅10 -3 s), but much more time is needed to measure the value of magnetic susceptibility.

Первым существенным моментом в данной заявке является введение в схему блока измерения величины магнитной восприимчивости дифференциального феррозонда, что существенно упрощает измерительную схему магнитометра и способствует уменьшению его собственных шумов.The first significant point in this application is the introduction of a differential ferroprobe into the circuit of the magnetic susceptibility measurement unit, which significantly simplifies the measuring circuit of the magnetometer and helps to reduce its own noise.

Вторым существенным моментом в данной заявке является введение в состав устройства еще двух электронных блоков 15 и 16, позволяющих расширить время разряда интегратора в момент измерения магнитной восприимчивости.The second significant point in this application is the introduction of two more electronic units 15 and 16 into the device, which make it possible to extend the discharge time of the integrator at the moment of measuring the magnetic susceptibility.

Устройство работает следующим образом: выходной сигнал кварцевого генератора 13 с частотой 2048 кГц поступает на вход делителя частоты 14, который формирует ряд частот: 32 и 64 кГц - для управления работой схемы магнитометра; 2400, и 400 Гц - для работы сдвигового регистра и других блоков. Блок 15 формирует импульсы тока в намагничивающую и компенсационную катушки, управляет ключами акселерометров и феррозондов, организует импульс разряда интегратора АЦП во время измерения магнитной восприимчивости, а также паузу в передаче информации модулятором 19. Блок 16 формирует сигналы тактов заряда и разряда интегратора АЦП, поступающие с блока 15, с учетом увеличения времени разряда при измерении величины магнитной восприимчивости. Параллельный выходной код АЦП блока 17 поступает на входы сдвигового регистра 18, преобразуется в последовательный код и поступает на вход модулятора 19, где единичные биты последовательного кода заполняются частотой 32 кГц и подаются на каротажный кабель и далее на каротажный регистратор. По этому же кабелю подается напряжение питания скважинного прибора.The device operates as follows: the output signal of the quartz generator 13 with a frequency of 2048 kHz is fed to the input of the frequency divider 14, which generates a series of frequencies: 32 and 64 kHz - to control the operation of the magnetometer circuit; 2400, and 400 Hz - to operate the shift register and other blocks. Block 15 generates current pulses into the magnetizing and compensation coils, controls the keys of the accelerometers and ferroprobes, organizes the discharge pulse of the ADC integrator during the measurement of magnetic susceptibility, as well as a pause in the transmission of information by modulator 19. Block 16 generates charge clock signals and discharge integrator ADC, coming from block 15, taking into account the increase in discharge time when measuring the value of magnetic susceptibility. The parallel output code of the ADC of block 17 goes to the inputs of the shift register 18, is converted into a serial code and goes to the input of the modulator 19, where the single bits of the serial code are filled with a frequency of 32 kHz and are fed to the logging cable and then to the logging recorder. The supply voltage of the downhole tool is also fed through this cable.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства. Устройство содержит:Fig. 1 shows the functional diagram of the device. The device contains:

1, 2, 3 - жесткозакрепленные и ортогонально расположенные акселерометры;1, 2, 3 - rigidly fixed and orthogonally located accelerometers;

4, 5, 6 - жесткозакрепленные и ортогонально расположенные феррозонды, оси чувствительности которых по направлению совпадают с осями чувствительности акселерометров;4, 5, 6 - rigidly fixed and orthogonally located ferroprobes, the sensitivity axes of which coincide in direction with the sensitivity axes of the accelerometers;

7, 8, 9 - дифференциальный феррозонд датчика магнитной восприимчивости;7, 8, 9 - differential ferroprobe of magnetic susceptibility sensor;

10 - компенсационная катушка датчика магнитной восприимчивости;10 - compensation coil of the magnetic susceptibility sensor;

11 - намагничивающая катушка датчика магнитной восприимчивости;11 - magnetizing coil of the magnetic susceptibility sensor;

12 - блок преобразования сигналов акселерометров 1, 2, 3, сигналов феррозондов 4, 5, 6 и сигналов датчика магнитной восприимчивости 7, 8, 9 в импульсы постоянного тока, необходимые для подачи на вход АЦП;12 - a unit for converting signals from accelerometers 1, 2, 3, signals from flux gates 4, 5, 6 and signals from magnetic susceptibility sensors 7, 8, 9 into direct current pulses required for feeding to the ADC input;

13 - кварцевый генератор;13 - quartz generator;

14 - делитель частоты;14 - frequency divider;

15 - распределитель управляющих импульсов блока 12;15 - distributor of control pulses of block 12;

16 - формирователь импульсов управления тактом заряда и разряда;16 - pulse generator for controlling the charge and discharge cycle;

17 - интегрирующий двухтактный аналого-цифровой преобразователь (АЦП);17 - integrating push-pull analog-to-digital converter (ADC);

18 - сдвиговый регистр;18 - shift register;

19 - модулятор выходных сигналов сдвигового регистра;19 - shift register output signal modulator;

20 - блок питания скважинного прибора;20 - power supply unit of the well tool;

21 - одножильный каротажный кабель.21 - single-core logging cable.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы устройства:Fig. 2 shows the timing diagrams of the device:

- пауза в передаче информации по каротажному кабелю; - pause in the transmission of information via the logging cable;

- разнополярные импульсы тока, подаваемые на намагничивающую катушку 11 и компенсационную катушку 10; - opposite polarity current pulses supplied to magnetizing coil 11 and compensation coil 10;

- выходной сигнал блока 15; - output signal of block 15;

- сигналы управления тактом разряда интегратора АЦП (низкий уровень); - signals for controlling the ADC integrator discharge clock (low level);

- сигналы управления тактом заряда интегратора АЦП (низкий уровень); - signals for controlling the ADC integrator charge cycle (low level);

- выходной сигнал интегратора АЦП; - output signal of the ADC integrator;

- выходной сигнал канала магнитной восприимчивости; - output signal of the magnetic susceptibility channel;

- выходные импульсы блока преобразования сигналов феррозондов; - output pulses of the ferroprobe signal conversion unit;

- выходные сигналы канала акселерометров; - output signals of the accelerometer channel;

- выходные сигнала модулятора 19. - output signals of modulator 19.

Источники информацииSources of information

1. Астраханцев Ю.Г., Пономарев В.Н. Устройство для измерения магнитной восприимчивости горных пород. // а.с. №1299315, 1985.1. Astrakhancev Yu.G., Ponomarev V.N. Device for measuring the magnetic susceptibility of rocks. // A.S. No. 1299315, 1985.

2. Пономарев В.Н., Астраханцев Ю.Г., Леготин Л.Г., Гритчин А.Г. Автономный магнитометр для измерений в сверхглубоких скважинах // а.с. №1294137, 1985.2. Ponomarev V.N., Astrakhantsev Yu.G., Legotin L.G., Gritchin A.G. Autonomous magnetometer for measurements in ultra-deep wells // A.S. No. 1294137, 1985.

3. Ю.Г. Астраханцев, Н.А. Белоглазова Аппаратурно-программный комплекс для непрерывной инклинометрии нефтяных и газовых скважин // Практика приборостроения. №1. 2003, Екатеринбург, с. 17-21.3. Yu. G. Astrakhancev, N. A. Beloglazova Hardware and software complex for continuous inclinometry of oil and gas wells // Practice of instrument making. No. 1. 2003, Ekaterinburg, pp. 17-21.

Claims (1)

Комплексный магнитометр-инклинометр для исследования скважин различного назначения, содержащий три взаимно ортогональных жесткозакрепленных акселерометра, три взаимно ортогональных жесткозакрепленных феррозонда, блок преобразования сигналов датчиков, намагничивающая и компенсационная катушки, кварцевый генератор, делитель частоты, аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования (АЦП), сдвиговый регистр, модулятор сигналов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены распределитель управляющих импульсов, формирователь тактов заряда и разряда интегратора АЦП, соединенный с распределителем управляющих импульсов, а также дифференциальный феррозонд, установленный на расстоянии от намагничивающей катушки и внутри компенсационной катушки, которые в свою очередь подключены к распределителю управляющих импульсов, к которому также подключен формирователь импульсов управления тактами заряда и разряда интегратора аналого-цифрового преобразователя, а сам феррозонд подключен к блоку преобразования сигналов датчиков.A complex magnetometer-inclinometer for studying wells of various purposes, comprising three mutually orthogonal rigidly fixed accelerometers, three mutually orthogonal rigidly fixed ferroprobes, a sensor signal conversion unit, a magnetizing and compensation coil, a quartz generator, a frequency divider, a double-integration analog-to-digital converter (ADC), a shift register, a signal modulator, characterized in that a control pulse distributor, a charge and discharge cycle former of the ADC integrator connected to the control pulse distributor, and also a differential ferroprobe installed at a distance from the magnetizing coil and inside the compensation coil, which in turn are connected to the control pulse distributor, to which a charge and discharge cycle control pulse former of the analog-to-digital converter integrator is also connected, and the ferroprobe itself is connected to the sensor signal conversion unit.
RU2024109456A 2024-04-08 Complex magnetometer-inclinometer for survey of wells of various purposes RU2831753C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2831753C1 true RU2831753C1 (en) 2024-12-13

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU911420A1 (en) * 1980-06-30 1982-03-07 Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР Complex well-logging magnetometer
SU1299315A1 (en) * 1985-04-01 1994-07-30 Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР Device for measuring magnetic susceptibility of rock
AU1628399A (en) * 1997-12-04 1999-06-16 Baker Hughes Incorporated Measurement-while-drilling assembly using gyroscopic devices and methods of bias removal
RU2291294C1 (en) * 2005-06-17 2007-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Ferro-probe well tilt meter
RU2456643C2 (en) * 2010-06-01 2012-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Геофизик" Device for carrying out logging in ore holes
US20220403733A1 (en) * 2017-10-10 2022-12-22 Halliburton Energy Services, Inc. Measurement of inclination and true vertical depth of a wellbore

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU911420A1 (en) * 1980-06-30 1982-03-07 Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР Complex well-logging magnetometer
SU1299315A1 (en) * 1985-04-01 1994-07-30 Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР Device for measuring magnetic susceptibility of rock
AU1628399A (en) * 1997-12-04 1999-06-16 Baker Hughes Incorporated Measurement-while-drilling assembly using gyroscopic devices and methods of bias removal
RU2291294C1 (en) * 2005-06-17 2007-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Ferro-probe well tilt meter
RU2456643C2 (en) * 2010-06-01 2012-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Геофизик" Device for carrying out logging in ore holes
US20220403733A1 (en) * 2017-10-10 2022-12-22 Halliburton Energy Services, Inc. Measurement of inclination and true vertical depth of a wellbore

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ю.Г. АСТРАХАНЦЕВ и др., Аппаратурно-программный комплекс для непрерывной инклинометрии нефтяных и газовых скважин, N1. 2003, Екатеринбург, с. 17-21. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1376950A3 (en) Method and apparatus for determining defects in casing string
GB2195023A (en) Improvements in or relating to the surveying of boreholes
US3050150A (en) Methods for investigating earth formations
US2716730A (en) Apparatus for magnetic well logging
RU2831753C1 (en) Complex magnetometer-inclinometer for survey of wells of various purposes
RU2445653C2 (en) Geo-acoustic logging device
RU2533334C1 (en) Device for studies of dynamic state of rocks in well
SE508746C2 (en) Method for electromagnetic probing of boreholes, as well as a transmitter and receiver device for the realization of the method
US3544957A (en) Electronic inclinometer for electric drills
SU911420A1 (en) Complex well-logging magnetometer
US3965412A (en) Determination of the polarity of remanent magnetization of an earth formation penetrated by a bore hole using an accurate magnetometer
RU2028648C1 (en) Method and device for direct searching of geological objects
SU1310765A1 (en) Deep-well three-component ferroprobe magnetometer
RU2758580C1 (en) Borehole device for measuring the electrical conductivity and magnetic susceptibility of rocks
SU832514A1 (en) Device for logging magnetic susceptibility
RU2762821C1 (en) Device for measuring magnetic susceptibility and electrical conductivity of rocks in wells
RU47110U1 (en) MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE
SU805232A1 (en) Device for aero-geophysical survey
SU744414A1 (en) Measuring apparatus for geoelectrosurveying
SU551588A1 (en) Electromagnetic well logging device
SU1154441A1 (en) Apparatus for investigating wells
SU458289A1 (en) Device for radioactive logging
SU805228A1 (en) Device for well electro-logging
SU1347063A1 (en) Device for measuring weak geomagnetic fields
SU208601A1 (en) METHOD OF BINDING THE DATA OF GEOPHYSICAL RESEARCH TO THE TRUE DEPTH OF THE WELL