Автоматическое устройство для измерения искривления ствола скважин

 

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЗКИН, содержащее сейсмоприемники, установленнью попарно наклонно в диаметрально противоположных направлениях в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, амплитудные сумМарно-разностные блоки, усилители, индикаторы.контроля функционирования, два фазовых детектора, автоматический регулятор усиления, вычислительный блок и указатель зенитного угла, i сеймоприемники, соединенные с входами суммарно-разностных блоков, суммарные выходы которых соединены с усилителями , автоматическим регулятором усиления, фазовыми детекторами и индикаторами контроля функционирования, а разностные выходы соединены с усилителями , автсмчатическим регулятором усиления,фазовыми детекторами и указателем зенитного угла, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и надежности работы, оно снабжено указателем азимута, двумя Следящими системами отработки коррдинат, каждая из которых включает электродвигатель с выходным валом, блоком коммутации, состоящим из системы неподвижных : и.подвижных контактов, при этсм сейсмоприемники связаны с неподвижными О) контактами, а подвижные контакты подключены соответственно к входам суммарно-разностных блоков, выходы каждого фазового детектора подключены через соответствующую следтцую 5 систему отработки координат к подвижным контактам и соответственно связаны через вычислительный блок с j указателями азимута и зенитного ел i угла ф CD эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5И Е 21 В 47, /022

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1Ч-----К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 3351895/22-03 (22) 20 ..07 ° 81 (46) 30,11.83. Бюл,. Р 44 (72) А. В. Солдатов и Г. В. Рогоцкий (71) Пентральная научно-исследовательская лаборатория Производственного ордена Трудового Красного Знамени.объединения Оренбургнефть (53) 622.242.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 791958, кл. Е 21 В 47/022, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

9 802537, кл. Е 21 В 47/022, 1980 (прототип) . (54)(57) АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО .

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ CTBOJIA

СКВАЖИН, содержащее сейсмоприемники, установленные попарно наклонно в диаметрально лротивоположных направлениях.в двух взаимно перпендикулярных плоскостях,.амплитудные суммарно-разностные блоки, усилители, индикаторы. контроля функционирования, два фазовых детектора, автоматический регулятор усиления, вычислительный блок и указатель зенитного угла, сеймоприемники, соединенные с входами суммарно-раэностных блоков, суммарнйе выходы которых соединены с усилителями, . автоматическим регулятором усиления, фазовыми детекторами и индикаторами контроля функционирования, а разностные.выходы соединены с усилителями, автоматическим регулятором усиления,фазовыми детекторами и указателем зенитного угла, о т л ичающее с я тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и надежности работы, otto снабжено указателем азимута, двумя следящими системами отработки координат, каждая из которых. включает электродвигатель с выходньм валом, блоком коммутации, состоящим иэ системы неподвижных и.подвижных контактов, при этом сейс-® моприемники связаны.с неподвижнжи контактами, а подвижные контакты подключены соответственно к входам суммарно-разностных блоков, выходы каждого фазового детектора подключены через соответствующую следящую систему отработки координат к подвижныа контактам и соответственно связаны через вычислительный блок с указателями азимута и зенитного

: угла.

1057680 ности работы.

Изобретение относится к измеритель ной технике, исполь зуемой при бурении наклонно-направленных скважин, Известна схема, основанная на амплитудной суммарно"разностной 5 обработки сигналов сейсмоприемников, предназначенная для реализации способа, при котором равносигнальное направление, образованное двумя пересекакщимися диаграммами направленности сейсмоприемников, в каждой из взаимно. перпендикулярных плоскостей, поворачивают в процессе бурения путем углзвого перемещения сеймоприемниксв без изменения угла между их осями и в момент получения нулевого значения разности сигналов сейсмоприемников определяют углы .искривления ствола скважины. Схема включает вертикаль- 20 ные сейсмоприемники, установленные наклонно относительно друг друга, на одинаковом расстсянии от устья скважины в диаметрально противоположных направлениях в двух взаимоперпенди- 25 кулярных плоскостях, механизм поворота сейсмоприемников, амплитудное суммарно-раэностное .устройство, индикатор функционирования системы, нуль-индикатор, шкалу отсчета угла 30 смещения 1 ).

Известно автоматическое устройство для измерения искривления ствола, скважин, содержащее сейсмоприемники, установленные попарно, наклонно, в диаметрально противоположных нап- . равлениях в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, амплитудные суммарно-разностные блоки, усилители, автоматический регулятор усилия, вычислительный блок и указатель зенитного угла, сейсмоприемники, соединенные с входами суммарно-разностных блоков, суммарные выходы которых .соединены с усилителями, автомати- 4 ческим регулятором усиления, фазовыми детекторами и индикаторами контроля функционирования, а разностные выходы соединены с усилителями,автоматическим регулятором усиления, фазовыми детекторами и указателем зенитного угла C2 ).

Однако в устройстве предусмотрен механизм поворота сейсмоприемников, который, если учесть расстояния между парами сейсмоприемников как минимум 200 м, является довольно сложным и громоздким.

D таком механизме при повороте сейсмоприемников с сохранением начального углового смещения между ни- 60 ми, возникают значительные ошибки во взаимном расположении сейсмоприемников.

При изменении наклона сейсмоприемников с помощью механизма в процес- 65 се работы, может нарушаться контакт между наконечником корпуса сейсмф приемника и земной поверхностью, что снижает чувствительность сейсмоприемников и надежность их работы.

Оператору свОйственны субьек тив ные ошибки при измерениях.

Цель изобретения - повышение чувствительности, точности и надеж—

Поставленная цель достигается тем, что автоматическое устройство измерения искривления ствола скважин, содержащее сейсмоприемники, установленные попарно, наклонно, в диаметрально противоположных.направлениях в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, амплитуднке суммарно-разностные блоки, усилители, индикаторы контроля функционирования,,цва фазовых детектора, автоматический регулятор усиления, вычислительный блок и указатель зенитного угла, сейсмоприемники, соединенные с входами суммарно-раэностных блоков, суммарные выходы которых соединены с усилителями, автоматическим регулятором усиления, фазовыми детекторами и индикаторами контроля функционирования, а разностные выходы соединены с усилителями, автоматическим регулятором усиления, фазовыми детекторами и указателем зенитного угла, снабжено указателем азимута, двумя следящими системами отработки координат, каждая из которых включает электродвигатель с выходным валом, блоком-коммутации, состоящим из системы неподвижных контактов, при этом сейсмоприемники связаны с неподвижными контактами, а подвижные контакты подключены соответственно к входам суммарно-раэностных блоков, выходы каждого фазового детектора подключены через соответствующую следящую систему, отработки координат к подвижным контактам и, соответственно, связаны через вычислительный блок с указателем азимута и зенитного угла.

На чертеже показана функциональная схема автоматического устройства измерения искривления ствола скважин.

Схема включает в себя блоки 1-4, сейсмоприемников, переключакщий блок

5, амплитудные суммарно-разностные блоки: 6 и 7, усилители 9-11 сигналов, фазовые детекторы 12 и 13, индикато" ры 14 и 15 контроля функционирования систем, автоматический регулятор 16 и 17 усиления (АРУ), следущие системы

18 и 19 отработки прямоугольных координат, вычислительный блок 20, механические шкалы 21 угловых координат забоя.

В каждом из блоков 1-4 сейсмоприемников на силуминовой плите жестко закреплены со сдвигом íà 1 относй1057680 тельно друг друга 31-42 сейсмоприемник1 перекрывающие диапазон в 3040 . Можно закрепить и большее колйо че ств о, и с меньшим сдвигом, что увеличит диапазон и повысит точность.

Сейсмоприемник, находящийся в центре, 5 должен быть наклонен относительно вертикали на ЗОО, остальные симметрично относительно центрального со сдвигом, укаэанным выше, на ) о.

Конструктивно сейсмоприемники мож- 10 но размещать на плите, например, в 3.-4 раза, с сохранением взаимного сдвига на 1О. Силуминовая плита .с закрепленными на ней сейсмоприемниками с помощью нескольких штырей надежно закрепдяется на выровненной площадке на поверхности земли. в строго горизонтальном положении на определенном расстоянии от устья скважины. 20

Все четыре блока 1-4 сейсмоприемников размещаются по два в каждой плоскости координат х и . Блоки

1 и 2 размещаются в диаметрально противоположных направлениях от устья скважины в плоскости координаты х, а блоки 3 и 4 также в диаметрально противоположных направлениях в плоскости координаты ъ . Ось, по направлению которой устанавливаются 30 блоки 3 и 4, ориентируется на север.

Пентральные сейсмоприемники наклонены, как было указано выше, на 30 r относительно вертикали. Этот наклон в каждой паре блоков сейсмоприемников 1 и 2, а также в 3 и 4, должен быть в противоположных направлениях..

Например, в первом блоке наклон должен быть отрицательным, а во втором - положительным относительно 40 оси z (вертикали). .1

Все выводы от сейсмоприемников блоков по 32- или 42- жильному кабелю подключены к переключающему блоку 5, в котором размещены четыре переключателя на 31-41 положение каждый (возможно и большее количество положений).

Подвижные контакты переключателей кинематически связаны с валами следящих систем отработки прямоуголь- . ных координат 18 и 19. Для каждой координаты задействованы два переключателя. Электрически подвижные контакты каждой пары переключателей соединены с входами амплитудных сум-марно разностных блоков 6 н 7, а неподвижные контакты соединены через многожильный кабель с сейсмоприемниками блоков 1-4. ; 60

В исходном положении с помощью контактов переключакщего блока 5, в каждой иэ двух взаимоперпендикулярных плоскостей, подключается на вход амплитудных суммарно-раз65 ностных блоков пара центральных сейсмоприемников. Например, для координаты Х по одному сейсмоприемникку (центральному), от блоков

1 и 2, а для координаты от блоков

3 и 4. Угловой наклон при этом центральных сейсмоприемников состав- . ляет для блока 1-30, а для блока

2 30 относительно вертикали, для блока 3-30, а для блока 4 ЗОО.

Таким образом центральные сейсмоприемники в каждой плоскости сдвинуты относительно друг друга на 60 в вертикальной плоскости (или симмет; рично .от вертикали каждый на 30 в противоположные стороны) . При этом равносигнальное направление диаграмм направленности каждой пары сейсмоприемников совпадает с вертикалью.

С началом работы турбобура возникающие упругие волны возбуждают сейсмоприемники блоков 1-4. Сигналы сейсмоприемников 0С1и 0 2для плоскосС2 ти х и ОС и Ос4 для плоскости поступают на вход амплитудных суммарно-разностных блоков 6 и 7 соответственно, с их выходов суммарное

U и раэностное О напряжения после усиления в усилителях 8-11 поступают на вход фазовых детекторов 12 и 13 и индикаторов 14 и 15 функционирования системы. С фазовых детекторов

12 и 13 напряжения 0х и U соответственно поступают на вход следящих

J систем отработки прямоугольных координат 18 и 19 (величины и знаки напряжений постоянного тока 0 и 0„ пропорциональные величине и направлению ухода забоя от вертикали).

Выходные валы двигателей следящих систем перемещают подвижные контакты переключающего блока 5. Это перемещение подвижных контактов происходит лишь в том случае, если в процесс бурения забой отклонится от вертикального направления. В противном случае сигналы U H 0С2 а также

ЦС и 0 будут равны и на разностных выходах амплитудны суммарноразностных блоков 6 и 7 сигналы

0 1=0(0 „- 0 2 - 3 ОУ 0 0 =0>=

= О) и йодвйжные контакты Рлока

5 не перемещаются.

В результате перемещения подвижных контактов переключающего блока

5 подключаются следукщие пары сейсмоприемников блоков 1-4, сдвинутые по положению на 1О относительно центральных, но с сохранением взаимного сдвига между собой в паре на

60 . При этом разностный сигнал уменьшается и переключение каждой новой пары сейсмоприемников продолжается до тех пор, пока равносигнальное направление совпадает с направлением на забой. При.этом сигна1057680

Составитель И. Карбачинская

Редакто р .Е. Лушникова Техред С. Ии гунов а Корректор Р.Решетник

Заказ 9545/38 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

113035, Москва„ W -35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 лы 0 „и U<2, а также 0 3 и Ос4 окажутся равными и выходное напряжение фазовых детекторов 0< и О будут равны. нулю, так как

00 00У О и ОС ОС4 О ° 5

На шкалах 21 вычислительного блока, 20 будут отработаны определенные угловые координаты забоя р и E (азимут и зенитный угол). Система автоматически будет перемещать равносигнальное направление в направле-. нии на забой скважины. Таким образом, вместо механического поворота сейсмоприемников, как предусмотрено в прототипе с помощью сложного и громоздкого механизма, при котором неизбежны нарушения механического контакта ( корпусов сейсмоприемников с поверхностью земли, применено переключение сейсмоприемников, которые заранее жестко укреплены со сдвигом на l, а количество их в наборе соответствует выбранному диапазону углового поворота сейсмоприемников в вертикальной плоскости,