Устройство для определения углов искривления скважины

 

УСТРОЙСТВО ДОЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОЭ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВМИНЫ, содержащее блок возбуждения, датчик азимута на феррозондах и датчик угла отклонения , выкоды которых соединены соответственно с входами первого и второго детекторов и с первьш коммутатором , к выходам детекторов подключен второй Коммутатор, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем блока приёма информации и последовательно соединенных блока дешифрации и блока индикации, отличающееся тем, что, . с Целью повышения точности определения углов, оно снабжено дополнительным коммутатором, реверсивным счетчиком , блоком памяти, глубинным программным блоком, функциональный преобразователем и блоком управления, при этом вход дополнительного коммутатора соединен с блоком возбуждения, а выход дополнительного коммутатора |/ i подключен соответственно к входам дат- |чиков азимута и угла отклонения,к вы:ходу аналого-цифрового преобразова- . теля подключен вход реверсивного i счетчика, а выход последнего подключен к входу блока памяти, который чегW рез шину соединен с блоком приема информации, причем последний подключен к входу функционального преобразователя , а выход блока обработки данных - к входу блока дешифрации, выходы глубинного программного блока подключены к управляющим входам соответственно первого и второго комсо мутаторов, управлякяцему входу реверсо сивного счетчика и управляющему . 00 входу блока памяти, а выходы блока со :п управления соединены с.управляющими входами глубинного программного блока и блока обработки данных.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllYEiËÈÍ

О91 01) 4(51) Е 21 В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, (21) 3458063/22-03 (22) 25,06.82

1(46) 15.02.85. Бюл. Р 6 (72) В.Х.Исаченко, Г.Н.Ковшов, Л.Л.Лебедев, А.М.Мелик-Шахназаров, Г.В.Инловзоров, А.Н.Рыбаков, А.H.Сергеев, В,Г.Фролов и Л.П.Шумилов (?1) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (53) 622.241.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 744122,кл. Е 21 В 4?/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 802535, кл. Е 21 В 47/02, 1981.

3. Авторское свидетельство СССР

11 462019, кл. E 21 В 47/02, 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УГЛОЦ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ, содержащее блок возбуждения, датчик азимута на феррозондах и датчик угла от« клонения, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго детекторов и с первым коммутатором, к выходам детехторов подключен второй коммутатор, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем блока приема информации и последовательно соединенных блока дешифрации и блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности определения углов, оно снабжено дополнительным коммутатором, реверсивным счетчиком, блоком памяти, глубинным программным блоком, функциональньп4 преобразователем и блоком управления, при этом вход дополнительного коммутатора соединен с блоком возбуждения, а выход дополнительного коммутатора, подключен соответстве но к входам дат)чиков азимута и угла отклонения,к вы.ходу аналого-цифрового преобразователя подключен вход реверсивного счетчика, а выход последнего подклю- чен к входу блока памяти, который че-. рез шину соединен с блоком приема информации, причем последний подключен к входу функционального преобразователя, а выход блока обработки данных — к входу блока дешифрации, выходы глубинного программного блока подключены к управляющим входам соответственно первого и второго коммутаторов, управляющему входу реверсивного счетчика и управляющему входу блока памяти, а выходы блока управления. соединены с,управляющими входами глубинного программного блока и блока обработки данных.

1139835

Изобретение относится к контролю за пространственным положением ствола нефтяных и газовых скважин.

Известен азимутальный датчик инклинометра, содержащий скважинный блок, состоящий из преобразователя азимута, усилителя, генератора, ключей, триггеров и коммутатора, и наземный блок, связанный со скважинным каротажным кабелем и состоящий из 10 генератора, ключей нуль-органа, источников разряда, блока квадрантов и решающего блока Г1 3.

Известен феррозондовый датчик азимута, содержащий феррозонды, датчик 15 длины кабеля, генераторы и каналы преобразования, состоящие из фильтра, усилителя, детектора, удвоителя частоты и модулятора, а также RC-цепочки, триггеры Шмитта, преобразователь 20 фа за-код и счетчик 2 ).

Недостаток устройств — зависимость результата измерений от температуры, которая достигает значительной величины на больших глубинах и оказыва- 25 ет влияние как на первичные преобразователи (феррозонды, датчики угла отклонения), так и на каналы преобразования.

Известен скважинный инклинометр, который содержит глубинное устройство, состоящее из датчиков азимута угла отклонения и положения отклонителя, фазовращателей, коммутатора, синхронных детекторов, нуль-органа, блока питания, и наземное устройство, содержащее фильтр, усилитель, формирователь, счетчик, дешифратор, ключи, интеграторы и измерители, имеет дополнительный канал для формирова- 40 ния и передачи служебных посылок калибровки, что позволяет уменьшить ошибки, возникающие вследствие влияния температуры и других возмущающих факторов (3). 45

Недостатком известного устройства является наличие двух каналов — измерительного и дополнительного для формирования и передачи служебных посылок калибровки. Поскольку коэф" фициенты передачи указанных каналов не могут быть идентичными, возникающие аддитивная и мультипликативная .составляющие погрешности не компенсируются полностью, что приводит к 55 уменьшению точности измерения.

Цель изобретения - повышение точности определения углов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения углов искривления скважины, с держащее блок возбуждения, датчик азимута на феррозондах и датчик угЛа отклонения, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго детекторов и с первым коммутатором, к выходам детекторов подключен второй коммутатор, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, блока приема информации и последовательно соединенных блока дешифрации и блока индикации, снабжено дополнительным коммутатором, реверсивным счетчиком, блоком памяти, глубинным программным блоком, функциональным преобразователем и блоком управления, причем вход дополнительного коммутатора соединен с блоком возбуждения„ а выход дополнительного коммутатора — подключен к входам датчиков азимута и угла отклонения, к выходу аналого-цифрового преобразователя подключен вход реверсивного счетчика, а его выход — к входу блок . памяти, который через шину соединен с блоком приема информации, причем последний подключен к входу функционального преобразователя, а выход блока обработки данных — к входу блока дешифрации, выходы глубинного программного блока подключены к управляющим входам соответственно первого и второго коммутаторов, управляющему входу реверсивного счетчика и управляющему входу блока памяти, а выходы блока управления соединены с управляющими входами глубинного программного блока и блока обработки данных.

На чертеже предст;влена блок-схема устройства.

Устройство содержит скважинный прибор 1, включающий датчик 2 азимута на феррозондах, датчик 3 угла отклонения, блок 4 возбуждения, первый 5 и второй 6 детекторы, первый ? и второй 8 коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь 9, глубинный программный блок 10, реверсивный счетчик 11, блок 12 памяти, соединенный через шину 13 данных с наземным устройством

14, включающим блок 15 приема информации, функциональный преобразователь

16, блок 17 дешифрации, блок 18 индикации и регистрации и блок 19 управления.

3 1139

Работу устройства рассмотрим на примере, где датчик азимута содержит два ортогональных горизонтируемых феррозонда, а датчик угла отклонения содержит маятник с синусно-косинусным 5 вращающим трансформатором (СКВТ), причем как датчик азимута, так и датчик угла отклонения расположены в эксцентричном карданном подвесе.

Устройство работает следующим об- 10 разом.

Для осуществления измерения азимута и угла отклонения в определенной точке ствола скважины блок 19 управления дает команду глубинному программному блоку 10 на начало цикла измерения. Глубинный программный блок 10 в свою очередь дает команду на первый коммутатор 7, который подключает к блоку возбуждения ферро- Zp зонд, измеряющий синусную составляющую азимута, датчика 2 азимута на феррозондах. Одновременно по сигналу глубинного программного блока

10 второй коммутатор 8 подключает первый детектор 8 к аналого-цифровому преобразователю 9, а реверсивный счетчик 11 устанавливается в режим Сложение, В первом такте происходит следую- 3

30 щее измерения величины и определение знака синусной составляющей азимута.

Первый детектор 5 выделяет аналоговый сигнал, несущий информацию о величине и знаке синусной составляющеи азимута, аналого-цифровой преоб

35 разователь 9 преобразует этот сигнал

В число-импульснын код, которыи поступает на вход реверсивного счетчика 11.

В реверсивном счетчике 11 записывается результат измерения, содержащий аддитивную и мультипликативную составляющие погрешности. Причиной аддитивной составляющей погрешности

15 может быть, например, дрейф нуля измерительного канала. Причиной мультиnJIHKaTHBHoH составляющей погрешности — изменение коэффициента передачи измерительного канала, связанное с изменением температуры скважинного прибора.

Во втором такте по команде глубинного программного блока 10 первый коммутатор 7 отключает блок 4 возбуж-Й дения от датчика 2 азимута на ферро.зондах, а реверсивный счетчик 11 переключается в режим "Вычитание". По835

4 скольку феррозонд, измеряющий синусную составляющую азимута, отключен от блока 4 возбуждения, z змерительный канал осуществляет измерение и преобразование в число-импульсный код аддитивиой составляющей погрешности измерения. Число-импульсный код с выхода аналого-цифрового преоб. разователя 9 поступает на вход реверсивного счтечика 11 и вычитается из числа, записанного в первом такте.

Таким образом, в реверсивном счетчике оказывается записанным код синусной составляющей азимута без аддитивной составляющей погрешности. В третьем такте глубинный программный блок

10 устанавливает блок 12 памяти в режим "Запись информации", и код, соответствующий синусной составляющей азимута без адцитивной помехи, с выхода реверсивного счетчика 11 поступает на блок 12 памяти и запоминается. Так осуществляется устранение аддитивной составляющей помехи. На этом цикл измерения и запоминания синусной составляющей заканчивается. t

Аналогично происходит измерение и запоминание косинусной составляющей азимута.

После измерения и запоминания синусной и косинусной. составляющих азимута по команде глубинного программного блока 10 первый коммутатор подключает датчик 3 угла отклонения на основе синусно-косинусного вращающегося трансформатора к блоку 4 возбуждения, а второй коммутатор 8 подключает к входу аналого-цифрового преобразователя 9 выход второго детектора

6, связанного с сигнальной обмоткой синусно-косинусного вращающегося трансформатора датчика 3 yrла отклонения.

Измерение и запоминание синусной и косинусной составляющих угла отклонения происходит аналогично тому, как это осуществлялось при измерении и запоминании синусной и косинусной составляющих азимута. о

После окончания полного цикла записи в блоке 12 памяти оказывается записанной информация о синусных и косинусных составляющих азимута и угла отклонения, содержащая мульти- . пликативную составляющую погрешности и не содержащая аддитинную составля- ющую погрешности.

1159835

N are tg или darcctg

А sine А cosoL

А cosю А 81П О (1) В созд нли 8 arctg — -.——

B sin8

В зиад

9 arctg —B созд

:(2)

Блок 17 дешифрации преобразует код результатов измерения в вид, удобный для их отображения и документирования в блоке 18 индикации и регистрации. Как видно из формул (1) и (2) при

Таким образом, в блоке 12 памяти зафиксирован код, соответствующий величинам: А sin ю, А cos Й, В sin 8, /

В cos9., где о6- азимут, 9 — угол отклонения, А и В - коэффициенты про- 5 порциональности. Коэффициенты пропор° циональности для соответствукщих синусной и косинусиой составляющих одинаковы, поскольку. используется один и тот же измерительный канал.

Затем. блок 19 управления дает команду. на глубинный программный блок, 10, который по управляющему входу блока 12 памяти разрешает выдачу.записанной ранее в нем информации по шине 13 данных через блок 15 приема . информации в функциональном преобразователе 16. Блок 13 обработки данных по командам блока 19 управления осуществляет обработку информации по следующим алгоритмам: взятии отношений, записанных в блоке 12 памяти, коэффициенты пропорциональности А и 8 сокращаются, так как происходит устранение мультипликативной составляющей погрешности измерения.

Предлагаемое устройство может быть выполнено на основе датчика азимута с тремя ортогональными феррозондами, неподвижно закрепленными относительно корпуса устройства. Дат » чик угла отклонения может быть выполнен также в виде двух или трех маятников с синусно-косинусными вращающимися трансформаторами, оси вращения которых ортогональны и непод- . вижны закреплены относительно корпу" са устройства. Устранение аддитивной погрешности происходит так же, как и в описанном случае. Алгоритм обработки информации в функциональном преобразователе 16 будет инью, однако и в этом случае произойдет сокращение в процессе вычислений коэффициентов пропорциональности и тем самым устранение мультипликативной составляю-.. щей погрешности.

Лабораторные испытания макета устройства показали, что погрешность измерения азимута в широком диапазоне изменения температуры скважинного прибора не превышает 2, а погрешность измерения угла отклонения—

15-20 дуговых минут °

1139835

Заказ 244/23 Тираж 540

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Paymcкая наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель И.Карбачинская

Редактор И.Ковальчук Техред С.йовжий Корректор О.Тнгор