RU2442192C1 - The method of determination of mandrills or bores location in the ground and the installment for the performance of the above method - Google Patents
The method of determination of mandrills or bores location in the ground and the installment for the performance of the above method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2442192C1 RU2442192C1 RU2010131280/28A RU2010131280A RU2442192C1 RU 2442192 C1 RU2442192 C1 RU 2442192C1 RU 2010131280/28 A RU2010131280/28 A RU 2010131280/28A RU 2010131280 A RU2010131280 A RU 2010131280A RU 2442192 C1 RU2442192 C1 RU 2442192C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- punch
- axis
- drill
- emitter
- magnetic field
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительной технике и предназначено для обнаружения устройств ударного действия - пробойников или буров, применяемых для пробивания или бурения скважин.The invention relates to construction equipment and is intended to detect percussion devices - punches or drills used for punching or drilling wells.
Из уровня техники известны способ и устройство для определения местоположения пробойника (патент RU №2132428, МПК 6 E02F 5/18). Способ (фиг.1) заключается в том, что обнаруживают сигнал излучателя 2, жестко связанного с пробойником 1, с помощью антенн 3, 4, расположенных на поверхности грунта, 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 3, 4 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.The prior art method and device for determining the location of the punch (patent RU No. 2132428, IPC 6 E02F 5/18). The method (figure 1) is that they detect the signal of the
Известное устройство для определения местоположения пробойника 1 (фиг.1) содержит излучатель 2 электромагнитных колебаний, жестко связанный с пробойником, две направленные антенны 3, 4, приемник 5, вычислитель 6 и индикатор 7, расположенные на поверхности грунта, при этом выходы приемника подключены к входам вычислителя, выход которого 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 punch 1 (figure 1) contains a
К недостатку известного 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.The disadvantage of this method and device should include the relatively low accuracy of determining the direction to the piercer due to the fact that the change in the modulus of the field gradient at small angles of deviation from the true direction to the emitter tends to zero.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения местоположения пробойника или бура в грунте (патент RU №2206906, МПК 6 E02F 5/18), согласно которому (фиг.2) с помощью жестко связанного с пробойником 1 излучателя 2 возбуждают вращающееся магнитное поле, поле вращают так, чтобы плоскость вращения вектора магнитного момента Рм излучателя была перпендикулярна к оси ОО пробойника. Особенность этой плоскости состоит в том, что силовые линии вращающегося магнитного поля относительно нее всегда симметричны и проходят касательно к ней. Находят положение этой плоскости в пространстве с помощью направленных свойств антенн 3, 4, расположенных на поверхности земли, определяют (фиг.3), 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 линию пересечения этих плоскостей, а затем находят точку М 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 уточняют местоположение, курс и тангаж пробойника. В пространстве над пробойником 1 (фиг.4) определяют вертикальную плоскость с нулевым относительным запаздыванием сигналов, наведенных вращающимся магнитным полем в антеннах 3. 4, располагаемых в этой плоскости. Особенность этой плоскости состоит в том, что силовые линии магнитного поля не пересекают эту плоскость, т.е. они лежат в этой плоскости, а сама плоскость совпадает по направлению с направлением оси пробойника или бура 1. При определении этой плоскости одинаково ориентированные антенны 3. 4 располагают на одной вертикали и, синхронно перемещая их в пространстве над пробойником, находят 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 the punch or drill in the soil (patent RU No. 2206906, IPC 6
В известном, наиболее близком к предлагаемому изобретению устройстве (патент RU №2206906, МПК 6 E02F 5/18) (фиг.2) для определения местоположения пробойника 1, содержащем излучатель вращающегося магнитного поля 2, жестко связанный с пробойником или буром 1, по крайней мере две одинаково ориентированные антенны 3, 4, двухканальный, по крайней мере, приемник 5, вычислитель 6 и индикатор уровня 7, измеритель запаздывания 8 и индикатор запаздывания 9, расположенные на поверхности, выходы антенн 3, 4 подключены к входам каналов приемника 5, выходы которых подключены к входам вычислителя 6 и параллельно к двум входам измерителя запаздывания 8, а их выходы подключены к входам индикаторов 7 и 9.In the known closest to the proposed invention device (patent RU No. 2206906, IPC 6
Недостатком известных наиболее близких к предлагаемым способу и устройству является сложность конструкции, связанная с необходимостью создания вращающегося вектора магнитного момента Рм излучателя 2 и неточность определения плоскости вращения магнитного момента Рм. Дело в том, что положение плоскости вращения вектора Рм в известном способе определяется по ориентации приемных антенн, при которой наведенный в них сигнал равен нулю. При этом силовые линии магнитного поля проходят к ним касательно. Но из-за криволинейности магнитных силовых линий (они замкнуты) такое состояние возможно в разных точках пространства при разных наклонах антенн, что приводит к неточности определения тангажа.The disadvantage of the closest to the proposed method and device is the design complexity associated with the need to create a rotating vector of magnetic moment P m of emitter 2 and the inaccuracy of determining the plane of rotation of the magnetic moment P m The fact is that the position of the rotation plane of the vector P m in the known method is determined by the orientation of the receiving antennas at which the signal induced in them is equal to zero. In this case, the magnetic field lines pass to them tangentially. But due to the curvature of the magnetic field lines (they are closed), such a state is possible at different points in space with different tilts of the antennas, which leads to inaccurate determination of pitch.
Таким образом, решаемой задачей является повышение точности определения тангажа, обеспечиваемое однозначностью определения положения перпендикулярной к оси пробойника или бура плоскости, и упрощение конструкции излучателя.Thus, the problem to be solved is to increase the accuracy of determining the pitch, provided by the uniqueness of determining the position of the plane perpendicular to the axis of the punch or drill, and simplifying the design of the emitter.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения местоположения пробойника или бура в грунте, заключающемся в том, что с помощью жестко связанного с пробойником или буром излучателя возбуждают переменное низкочастотное магнитное поле так, чтобы силовые линии магнитного поля проходили симметрично и касательно к плоскости, проходящей через излучатель и перпендикулярной оси пробойника или бура, и чтобы были силовые линии, лежащие в вертикальной плоскости, совпадающей по направлению с осью пробойника или бура, определяют положение в пространстве этих плоскостей с помощью направленных свойств антенн, расположенных на поверхности грунта, находят линию пересечения вертикальной плоскости с поверхностью грунта и по ее направлению определяют курс, а по углу наклона к поверхности грунта плоскости, перпендикулярной к оси пробойника или бура, определяют тангаж, согласно изобретению низкочастотное магнитное поле излучателя возбуждают с помощью двух идентичных соосных, включенных противофазно, катушек индуктивности, разнесенных вдоль оси пробойника, формируют суммарно-разностную диаграмму направленности антенн, перемещают антенны на поверхности и определяют положения, в которых разностный сигнал равен нулю, по ориентации антенн в этих положениях определяют расположение плоскости перпендикулярной оси пробойника или бура и вертикальной плоскости.The problem is solved in that in a method for determining the location of a punch or drill in the soil, which consists in the fact that using a radiator rigidly connected with a punch or a drill, an alternating low-frequency magnetic field is excited so that the magnetic field lines pass symmetrically and tangentially to the plane passing through the emitter and perpendicular to the axis of the punch or drill, and so that there are lines of force lying in a vertical plane coinciding in direction with the axis of the punch or drill, determine the space in the space of these planes using the directed properties of the antennas located on the soil surface, find the line of intersection of the vertical plane with the soil surface and determine its course in its direction, and the pitch is determined by the angle of inclination to the soil surface of a plane perpendicular to the axis of the punch or drill, according to the invention, the low-frequency magnetic field of the emitter is excited by means of two identical coaxial in-phase inductance coils spaced along the axis of the punch, form the sum but-difference antenna pattern, the antenna is moved on the surface and determining the positions at which the difference signal is zero, the orientation of the antennas at these positions determine the position of a plane perpendicular to the axis of the punch or drill and a vertical plane.
Поставленная задача (технический результат) решается также тем, что в устройстве для определения местоположения пробойника или бура в грунте, содержащем излучатель переменного низкочастотного магнитного поля, жестко связанный с пробойником или буром и включающий генератор, по крайней мере, две одинаково ориентированные антенны и приемник, имеющий, по крайней мере, два приемных канала и индикаторы, расположенные на поверхности, согласно изобретению излучатель выполнен в виде двух соосных, разнесенных вдоль оси пробойника или бура, идентичных катушек индуктивности, а в приемнике дополнительно введено устройство получения суммы и разности сигналов, входы катушек индуктивности излучателя подключены к выходу генератора противофазно, выходы антенн подключены к соответствующим входам устройства получения суммы и разности сигналов, а его выходы подключены к соответствующим входам, по крайней мере, двух приемных каналов суммарного и разностного, выход разностного канала приемника подключен к входу первого индикатора, а выход суммарного канала подключен к входу второго индикатора.The task (technical result) is also solved by the fact that in the device for determining the location of the punch or drill in the soil, containing an emitter of an alternating low-frequency magnetic field, rigidly connected with the punch or drill and including a generator, at least two identically oriented antennas and a receiver, having at least two receiving channels and indicators located on the surface, according to the invention, the emitter is made in the form of two coaxial, spaced along the axis of the punch or drill, ident egg inductors, and the receiver additionally introduced a device for receiving the sum and difference of signals, the inputs of the emitter inductors are connected to the output of the generator in phase, the antenna outputs are connected to the corresponding inputs of the device for receiving the sum and difference of signals, and its outputs are connected to the corresponding inputs, at least , two receiving channels of the total and differential, the output of the differential channel of the receiver is connected to the input of the first indicator, and the output of the total channel is connected to the input of the second ind ikator.
Изобретение иллюстрируется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
на фиг.1 изображено устройство, реализующее способ-аналог;figure 1 shows a device that implements an analogue method;
на фиг.2 изображено устройство, реализующее способ-прототип;figure 2 shows a device that implements the prototype method;
на фиг.3 схематично показан принцип нахождения плоскостей нулевого запаздывания, определения оси пробойника и места его расположения в прототипе;figure 3 schematically shows the principle of finding planes of zero delay, determining the axis of the punch and its location in the prototype;
на фиг.4 показан способ уточнения курса по вертикальной плоскости нулевого запаздывания сигналов в прототипе;figure 4 shows a method of clarifying the course along the vertical plane of the zero delay of the signals in the prototype;
на фиг.5 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.figure 5 shows a device that implements the proposed method.
на фиг.6 схематично показаны проекции силовых линий на поверхность грунта и возможные ситуации положения антенн относительно них в предлагаемом изобретении.figure 6 schematically shows the projection of the field lines on the soil surface and possible situations of the position of the antennas relative to them in the present invention.
Рассмотрим реализуемость способа и устройства на конкретном примере.Consider the feasibility of the method and device for a specific example.
Устройство, реализующее способ определения местоположения пробойника или бура 1 (фиг.5), содержит излучатель 2, включающий две идентичные катушки индуктивности 2.1 и генератор переменного напряжения 2.2, жестко связанный с пробойником или буром 1, две антенны 3, 4, приемник 5, включающий разностный 5.1 и суммарный 5.2 каналы приемника, первый и второй индикаторы разностного 7 и суммарного 9 сигналов и устройство получения суммы и разности сигналов 10, расположенные на поверхности грунта, выходы генератора 2.2 подключены противофазно к входам идентичных катушек индуктивности 2.1, выходы антенн 3, 4 подключены к соответствующим входам устройства получения суммы и разности сигналов 10, а его выходы подключены к соответствующим входам разностного 5.1 и суммарного 5.2 каналов приемника, выход разностного 5.1 канала подключен к входу индикатора разностного сигнала 7, а выход суммарного канала 5.2 подключен к входу индикатора суммарного сигнала 9.A device that implements a method for determining the location of a punch or drill 1 (Fig. 5), contains a
Устройство, реализующее заявленный способ, работает следующим образом.A device that implements the claimed method works as follows.
Включенный в излучатель 2 генератор 2.2 генерирует низкочастотное напряжение, которое поступает на входы катушек индуктивности 2.1 противофазно. Катушки идентичны, сосны и разнесены на расстояние, равное 3-4 диаметрам катушки. Обе катушки возбуждают встречные низкочастотные магнитные поля. При этом на равных расстояниях от катушек, на плоскости, проходящей между ними и перпендикулярной к их оси ОО, происходит полная компенсация составляющих магнитного поля параллельных оси ОО, но остаются не скомпенсированными все силовые линии касательные к этой плоскости. Кроме того, магнитные силовые линии поля строго симметричны относительно этой плоскости, замыкаются на противоположных концах катушек, и есть силовые линии, целиком лежащие в вертикальной плоскости, совпадающей по направлению с осью ОО пробойника или бура 1. Низкочастотное магнитное поле распространяется на поверхность грунта и наводит в антеннах 3, 4 электрические сигналы.The generator 2.2 included in the
Сигналы, наведенные в антеннах 3, 4, поступают на входы устройства получения суммы и разности сигналов 10. Сигнал разности с выхода устройства получения суммы и разности сигналов 10 поступает на вход разностного канала 5.1 приемника 5, а с его выхода усиленный сигнал поступает на вход первого индикатора 7 разностного сигнала. Сигнал суммы с выхода суммарного сигнала устройства 10 поступает на вход суммарного канала 5.2 приемника 5, а с его выхода усиленный сигнал поступает на вход второго индикатора 9 суммарного сигнала. Таким образом, устройство позволяет одновременно обнаруживать сигнал с помощью индикатора 9 для суммарного сигнала и, контролируя уровень разносного сигнала по индикатору 7, находить положения, в которых разностный сигнал равен нулю. По ориентации оси d, соединяющей антенны 3, 4 в этих положениях, определяют направление вертикальной плоскости и наклон к поверхности грунта плоскости, перпендикулярной к оси ОО, и таким образом определяют курс и тангаж согласно предлагаемому способу.The signals induced in the
В предлагаемом способе для определения местоположения, курса и тангажа пробойника или бура 1 используется переменное низкочастотное магнитное поле, создаваемое излучателем 2. При этом формируется такое магнитное поле, у которого есть силовые линии симметричные и касательные к плоскости перпендикулярной оси пробойника или бура, проходящей через излучатель 2, и есть силовые линии, лежащие в вертикальной плоскости, совпадающей по направлению с осью ОО пробойника или бура 1. Сигналы, наведенные низкочастотным магнитным полем в одинаково ориентированных антеннах 3, 4, расположенных на общей оси d, суммируют и вычитают и таким образом получают суммарную и разностную диаграммы направленности. Антенны 3. 4 перемещают по поверхности грунта и находят положения, в которых разностный сигнал равен нулю. По ориентации оси d, связывающей антенны 3, 4 определяют направление вертикальной плоскости и наклон к поверхности грунта плоскости, перпендикулярной к оси ОО, так как в этом случае ось d перпендикулярна к этим плоскостям, и таким образом определяют курс и тангаж. На (фиг.6) схематично показаны проекции силовых линий магнитного поля излучателя 2 на поверхность грунта. Там же показаны возможные положения антенн 3, 4 относительно этих силовых линий. Например, в ситуации «а» ось d соединяющая антенны 3, 4 располагается горизонтально, симметрично и перпендикулярно относительно силовых линий, лежащих в вертикальной плоскости. Наведенные в них сигналы будут равны благодаря симметричному положению силовых линий, а разностный сигнал будет равен нулю. При этом ось d, соединяющая антенны 3, 4, будет перпендикулярна вертикальной плоскости, совпадающей по направлению с осью ОО пробойника или бура 1. В ситуации «в» ось d, соединяющая антенны 3, 4, располагается перпендикулярно плоскости, проходящей через излучатель перпендикулярно оси ОО пробойника или бура 1. При этом разностный сигнал также будет равен нулю, а наклон оси d, соединяющей антенны 3, 4, относительно поверхности грунта, определяет угол тангажа. В положениях «г», «д», «е» и «и» антенн 3, 4 разностный сигнал не будет равен нулю, за исключением положения «б», в котором и суммарный и разностный сигналы равны нулю. По ориентации оси d, соединяющей антенны 3, 4 в положениях, где разностный сигнал равен нулю, определяют направление вертикальной плоскости и наклон плоскости, перпендикулярной к оси ОО, и таким образом определяют курс и тангаж согласно предлагаемому способу. Линия пересечения найденных плоскостей перпендикулярна оси ОО пробойника или бура 1 и проходит через излучатель 2.In the proposed method, to determine the location, course and pitch of the punch or
На практике нахождение вертикальной плоскости облегчается тем, что изначально известно предполагаемое направление движения пробойника или бура 1. Уточняют его, найдя положение, в котором разностный сигнал равен нулю, поворачивают ось d в направлении движения пробойника или бура 1, перемещаются вдоль этого направления и, сканируя ось d в вертикальной плоскости, находят положение и наклон оси d, при котором разностный сигнал равен нулю. Таким образом уточняют курс и определяют тангаж.In practice, finding the vertical plane is facilitated by the fact that the estimated direction of movement of the punch or
Упрощение конструкции в предлагаемом способе связано с тем, что формирование магнитного поля излучателя 2 осуществляют с помощью двух разнесенных вдоль оси ОО пробойника или бура 1, соосных и идентичных катушек индуктивности 2.2, возбуждаемых противофазно, а повышение точности определения тангажа обусловлено однозначностью положения и наклона к поверхности грунта оси d, связывающей антенны 3, 4, в которых разностный сигнал равен нулю, при этом однозначно определяется наклон к поверхности грунта плоскости перпендикулярной оси ОО, а значит и самой оси ОО пробойника или бура 1.The simplification of the design in the proposed method is due to the fact that the magnetic field of the
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010131280/28A RU2442192C1 (en) | 2010-07-26 | 2010-07-26 | The method of determination of mandrills or bores location in the ground and the installment for the performance of the above method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010131280/28A RU2442192C1 (en) | 2010-07-26 | 2010-07-26 | The method of determination of mandrills or bores location in the ground and the installment for the performance of the above method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2442192C1 true RU2442192C1 (en) | 2012-02-10 |
Family
ID=45853779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010131280/28A RU2442192C1 (en) | 2010-07-26 | 2010-07-26 | The method of determination of mandrills or bores location in the ground and the installment for the performance of the above method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2442192C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645011C2 (en) * | 2012-12-31 | 2018-02-15 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Devices and methods for determining the position in the ground formation |
| RU2722972C1 (en) * | 2019-05-14 | 2020-06-05 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining mutual location of objects located in mine workings (wells) |
-
2010
- 2010-07-26 RU RU2010131280/28A patent/RU2442192C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645011C2 (en) * | 2012-12-31 | 2018-02-15 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Devices and methods for determining the position in the ground formation |
| RU2722972C1 (en) * | 2019-05-14 | 2020-06-05 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining mutual location of objects located in mine workings (wells) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | A new ultra-deep azimuthal electromagnetic LWD sensor for reservoir insight | |
| AU2014327131B2 (en) | Downhole gradiometric ranging utilizing transmitters & receivers having magnetic dipoles | |
| US6952101B2 (en) | Method for determining direction to a target formation from a wellbore by analyzing multi-component electromagnetic induction signals | |
| AU2014327037B2 (en) | Downhole gradiometric ranging for T-intersection and well avoidance utilizing transmitters & receivers having magnetic dipoles | |
| US7647987B2 (en) | Multiple antenna system for horizontal directional drilling | |
| US9182513B1 (en) | Determining beacon location using magnetic field shape measurements | |
| CN107191181B (en) | Well periphery interface detection method based on electromagnetic scattering | |
| US20160216396A1 (en) | Rotational Wellbore Ranging | |
| NO20170581A1 (en) | Locating Multiple Wellbores | |
| CN106089194B (en) | Apparatus and method for formation interface measurement while drilling using azimuthal resistivity | |
| RU2442192C1 (en) | The method of determination of mandrills or bores location in the ground and the installment for the performance of the above method | |
| WO2015158158A1 (en) | Drill bit of non-excavation drilling machine and positioning method for same | |
| CN111025231B (en) | Magnetic induction through-the-earth positioning method based on signal direction | |
| RU2714502C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system | |
| CN102901962B (en) | Geological radar | |
| CN106014385A (en) | Guide method of non-excavation guide instrument | |
| RU2235830C1 (en) | Method and device for detecting bore drilling machine location in ground | |
| CN106197237B (en) | A kind of judgment method of the measurement point of no-dig technique guide instrument | |
| CN113777415B (en) | Method for rapidly aligning antenna housing test electric axis based on phase sum-difference method | |
| CN109952519A (en) | By E antenna applications in resistivity well logging tool | |
| CN117684955A (en) | Positioning method for non-excavation construction | |
| US20130147488A1 (en) | Radio frequency assisted geostructure analyzer | |
| US20130141101A1 (en) | Radio frequency assisted geostructure analyzer | |
| RU2206906C1 (en) | Technique establishing position of drift in ground and gear for its realization | |
| RU129662U1 (en) | DETECTOR DETECTOR WITH PHASE ADJUSTMENT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20121107 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140727 |