ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗОНД ДЛЯ БУРОВЫХ ГОЛОВОК

Полезная модель относится к буровой промышленности, в частности к локационному оборудованию для направленного бурения, и может быть использована в электронных зондах, размещаемых в головке бурового инструмента при горизонтальном направленном бурении.
Известен электронный зонд для буровых головок, описанный в патенте Российской Федерации №163669 на полезную модель «Электронный зонд с управляемым по частоте режимом работы, размещаемый в головке бурового инструмента» по классу G01V 3/11, заявленном 01.02.2016 года и опубликованном 27.07.2016 года.
Указанный электронный зонд для буровых головок содержит датчик угла наклона и датчик вращения бурового инструмента, связанные выходами с управляющим блоком, состоящим из выполненного на основе микроконтроллера блока обработки сигналов датчиков и блока формирования сигнала для возбуждения магнитной антенны, вход которого подключен к выходу блока обработки сигналов датчиков, а его выход, являющийся выходом управляющего блока, через антенный усилитель мощности связан с передающей антенной, при этом блок формирования сигнала возбуждения антенны выполнен на отдельном микроконтроллере, дополнительно введенном в зонд, причем выход датчика наклона и выход датчика вращения подключены также непосредственно к входам блока формирования сигнала. Электронный зонд снабжен блоком формирования напряжения питания от встроенного или внешнего источника.
Недостатком известного электронного зонда для буровых головок является его недостаточная надежность в эксплуатации, из-за невысокой прочности магнитопровода антенны. В условиях работы бурового инструмента электронный зонд, размещенный в его головке, как и все элементы зонда, испытывает ударные механические нагрузки, что приводит к повреждению магнитопровода антенны, и, как следствие, выходу из строя антенны и прекращению работы всего электронного зонда.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности в эксплуатации электронного зонда для буровых головок.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является повышение прочности магнитопровода антенны.
Указанный результат достигается тем, что:
1. В электронном зонде для буровых головок, содержащем блок формирования напряжения питания, датчик угла наклона и датчик вращения бурового инструмента, связанные выходами с входом управляющего блока, выход которого через антенный усилитель мощности связан с передающей антенной, согласно полезной модели, передающая антенна состоит из катушки, размещенной на магнитопроводе с нанокристаллической структурой, выполненном в виде стержня из композиционного сплава на основе железа.
2. В электронном зонде по п. 1, согласно полезной модели, стержень из композиционного сплава на основе железа имеет поперечное сечение в виде круга.
3. В электронном зонде по п. 1, согласно полезной модели, стержень из композиционного сплава на основе железа имеет поперечное сечение в виде правильного многоугольника.
Выполнение передающей антенны состоящей из катушки, размещенной на магнитопроводе с нанокристаллической структурой, выполненном в виде стержня из композиционного сплава на основе железа, позволяет повысить прочность магнитопровода антенны, и тем самым повышает надежность в эксплуатации электронного зонда для буровых головок.
При этом стержень из композиционного сплава на основе железа может иметь поперечное сечение в виде круга или правильного многоугольника.
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому электронному зонду новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.
Заявляемый электронный зонд для буровых головок обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:
1. передающая антенна состоит из катушки, размещенной на магнитопроводе с нанокристаллической структурой, выполненном в виде стержня из композиционного сплава на основе железа,
2. стержень из композиционного сплава на основе железа имеет поперечное сечение в виде круга,
3. стержень из композиционного сплава на основе железа имеет поперечное сечение в виде правильного многоугольника.
Заявляемая полезная модель может найти широкое применение в буровой промышленности, в частности, в локационном оборудовании для направленного бурения, и может быть использована в электронных зондах, размещаемых в головке бурового инструмента при горизонтальном направленном бурении, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид электронного зонда для буровых головок.
Электронный зонд, представленный на чертеже, содержит датчик 1 угла наклона и датчик 2 вращения бурового инструмента, связанные выходами с входом управляющего блока 3. Выход управляющего блока 3, выполненного на основе микроконтроллера, через антенный усилитель мощности 4 связан с передающей антенной 5. Электронный зонд снабжен блоком 6 формирования напряжения питания от встроенного или внешнего источника. Напряжение питания с выхода блока 6 подведено ко всем элементам зонда.
Передающая магнитная антенна 5 состоит из катушки, размещенной на магнитопроводе с нанокристаллической структурой (на чертеже не показаны), выполненном в виде стержня из композиционного сплава ГМ 414 на основе железа. Стержень из композиционного сплава ГМ 414 на основе железа имеет поперечное сечение в виде круга, но может иметь поперечное сечение в виде правильного многоугольника, например, квадрата, шести- или восьмиугольника.
Выполнение всех частей электронного зонда для буровых головок является традиционным, и используются все части по прямому назначению.
Работа электронного зонда для буровых головок осуществляется следующим образом.
Перед работой электронный зонд закрепляют внутри буровой головки для горизонтального бурения (на чертеже не показана), перед включением зонд устанавливают в пространстве в положение, которое соответствует включению нужной частоты, заданной в программе микроконтроллера управляющего блока 3. При включении зонда напряжение питания с выхода блока 6 поступает ко всем элементам зонда.
После включения в процессе инициализации микроконтроллера управляющего блока 3 проверяются условия формирования выбранной частоты, определяемые значениями выходных сигналов датчиков 1 и 2. Сигналы с датчиков 1 и 2 угла наклона и вращения бурового инструмента, величины которых характеризуют пространственное положение зонда, поступают на входы управляющего блока 3, где происходит их обработка и формирование сигнала для возбуждения передающей магнитной антенны 5. Этот сигнал с выхода блока 3 через антенный усилитель мощности 4 поступает на передающую магнитную антенну 5, которая передает на наземный приемник (на чертеже не показан) сигнал, характеризующий пространственное положение зонда, расположенного в буровой головке.
Заявляемый электронный зонд для буровых головок по сравнению с прототипом более надежен в эксплуатации за счет повышения прочности магнитопровода антенны.