Устройство для контроля комплекса параметров искривления скважин

 

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 151) 4 Е 21 В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / "

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3768660/22-03 (22) 12.07.84 (46) 30.01.86. Бюл. Ф 4 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт исследований геологоразведочных скважин (72) Г.Н.Ковшов, Г.В.Миловзоров, P.À.Ñóëòàíàåâ и В.А.Андрианов (53) 622,242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 903565, кл. Е 21 В 47/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 1078041 кл. Е 21 В 47/02, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ» КОМПЛЕКСА ПАРАМЕТРОВ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН, содержащее генератор возбуждения, датчик азимута, выполненный в виде трех ферроэондов, жестко закрепленных в корпусе, один из которых ориентирован по продольной оси корпуса, а два других расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, датчик зенитного и визирного углов, выполненный в виде двух синусо-коси. нусных вращающихся трансформаторов, установленных в рамках-маятниках, пять коммутаторов, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти с устройством управления записью, таймер, блок фиксации останова и три избирательных усилителя, причем выход первого феррозонда через первый избирательный усилитель подключен к первым входам первого и второго коммутаторов, выход второго феррозонда через второй избирательный усилитель подключен к вторым входам первого и второго коммутаторов, выходы которых соединены со статорными обмотками первого синусокосинусного вращающегося трансформатора, выход третьего ферроэонда через третий избирательный усилитель подключен к первому входу третьего коммутатора, выход синусной обмотки ротора первого синусо-косинусного вращающегося трансформатора подключен на первые входы четвертого и пятого коммутаторов, выходы третьего и четвертого коммутаторов подключены к статорным обмоткам второго синусо-косинусного вращающегося транс)орматора, косинусная роторная обмотка которого подключена на второй вход пятого коммутатора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен на вход блока памяти, выход генератора возбуждения подключен к обмоткам возбуждения ферроэондов, третьим входам первого и второго коммутаторов, вторым входам третьего и четвертого коммутаторов и связан с блоком управления, выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов, аналогоцифрового преобразователя и блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения поперечных габаритов, в него дополнительно введены два коммутатора и третий синусо-косинусный .вращающийся трансформатор, при этом два других из

:жестко закрепленных феррозондов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, установлены под углом к продольной оси корпуса, а ротор третьего синусо-косинусного

1 208208

2 тельных усилителя 6-8, семь коммутаторов 9-15, блок 16 управления (БУ), таймер 17, блок 18 фиксации останона (БФО), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, блок 20 памяти (БП), три синусо-косинусных вращающихся трансформатора (СКВТ) 21-23. скважины и положения отклонителя бурового инструмента.

Цель изобретения — уменьшение поперечных габаритов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля комплек-а rrapaMerpoe искривления скважин ссдержит генератор 1 возбуждения, датчик 2 азимута с жестко закрепленными феррозондами 3-5„ три избираol, b>n 9 r cr coo q -c!-., соз

1 ь = (a! e;ng-or,cong !co59- cr>cog Б где а — сигналы с феррозондов, про-: порциональные проекциям пол- 2Q ного вектора напряженности магнитного поля Земли на

3 вращающегося трансформатора зафиксирован неподвижно под углом, равньм углу установки феррозондов относительно продольной оси корпуса., причем выход третьего избирательного усилителя подключен к четвертым входам первого и второго коммутаторов, а также к третьему входу четвертого коммутатора, синусная обмотка ротора первого синусо-косинусного вращающегося трансформатора под3

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для контроля пространственной ориентации траектории оси их чувствительности; зенитный угол; ц! — визирный угол или угол установки отклонителя.

Устройство работает следующим образом.

При включении таймера 17 начинает. ся отсчет времени и устройство транспортируется в забой скважины, Затем оно извлекается на поверхность Земли вместе с износившимся долотом (на тросе, скребковой проволоке и т.д.) и при движении по стволу скважины в моменты свинчивания труб происходит измерение комплекса параметров искривления скважины и их записи в блок памяти. Измерения осуществляютключена к второму входу седьмого коммутатора, косинусная обмотка ротора второго синусо-косинусного вращаю!цегося трансформатора через шестой и седьмой коммутаторы связана со статорными обмотками третьего синусо--косинусного вращающегсся трансформатора„ выходная синусная обмотка ротора которого подключена на третий вход пятого коммутатора„

Феррозонды 3 и 4, лежащие во взаимно перпендикулярных. плоскостях, установлены под углом E к продольной оси корпуса. Ротор СКВТ 23 повернут относительно нулевой элекгричес- кой оси статора на угол E и зафиксирован неподвижно.

Лзимут в таком устройстве определяется по следующему выражению: Й i n -! " co 5 ц )

У

-os 8 (сов(-sing) — o! sin 6 in 8 ся только в моменты останова движения, которые регистрируются БФО 18, ;:: после выдержки времени цепь; таймер ",7 — БФО 18 отрабатывает на вход

БУ 16 импульс, который соответствует началу цикла измерений в данной точке траектории скважины.

С приходом управляющего импульса на вход BY 16 начинается отработка программы цикла измерения, аналогопифрового преобразования записи в память. Весь цикл измерений в одной гочке траектории скважины вклкчает в себя девять тактов, В исходном состоянии феррозонды 3-5 запитаны от генератора 1 возбуждения переменным синусоидальным напряжением, сигналы с выходов которых, пропорциона ые проекциям полного вектора напряженности геомагнитного поля на оси их чувствительности, преобразуют

3 12

4 ся в избирательных усилителях 6-8 в переменное напряжение второй гармоники и поступают на входы коммутаторов 9-12.

B первом такте по управляющим командам БУ 16 коммутаторы 9 и 10 подключают выходы избирательных усилителей 6 и 7 соответственно к статорным обмоткам СКВТ 21, а коммутатор 15 — роторную обмотку СКВТ

21 на вход АЦП 19. При этом в счетчи. ке АЦП 19 формируется цифровой код, пропорциональный выражению a,sing +

О гсоз9

Во втором такте коммутатора 9 и

10 подключают выход избирательного усилителя 8 к статорным обмоткам

СКВТ 21, коммутатор 14 подключает роторную обмотку СКВТ 21 к статорной обмотке СКВТ 23, а коммутатор 15 роторную обмотку СКВТ 23 на вход АЦП

19, реверсивный счетчик которого одновременно переключается на реверс.

При этом в АЦП 19 формируется следующее выражение, являющееся кодом числителя выше приведенной формулы определения азимута: п,6 < 9 < cos 9 о1 зcos 6(cos 9 Я)

В третьем такте сформированный код числителя в АЦП записывается в БП 20.

В четвертом такте коммутатор 9 подключает выход избирательного усилителя 7 к статорной обмотке СКВТ

Ф

21, коммутатор 12 — роторную обмотку СКВТ 21 к статорной обмотке

СКВТ 22, коммутатор 15 — роторную обмотку СКВТ 22 на вход АЦП 19, в счетчике которого формируется код, соответствующий выражению

aãsingcos8

В пятом такте счетчик в АЦП 19 пере- ключается на реверс и сохраняет это состояние на протяжении последующих тактов. Коммутатор 10 подключает выход избирательного уислителя 6 к статорной обмотке СКВТ 21, коммутатор 12 — роторную обмотку СКВТ 21 к статорной обмотке СКВТ 22, коммута тор 15 остается в прежнем положении.

При этом в АЦП формируется код, соответствующий следующему, выражению (а, з1п с - a „co s (p) co s 9, В шестом такте коммутатор 10 подключает выход избирательного усилителя 8 к статорной ббмотке СКВТ 21, коммутатор 14 — роторную обмотку

08208

СКВТ 21 к статорной обмотке СКВТ 23, коммутатор 15 — роторную обмотку

СКВТ 23 на вход АЦП 19, из содержимого счетчика которого вычитается код, соответствующий а cosqcosfcos0.

В седьмом такте коммутатор 11 подключает выход избирательного усилителя 8 к статорной обмотке СКВТ

22, коммутатор 13 — роторную обмотку

СКВТ 22 к статорной обмотке СКВТ 23, коммутатор 15 остается в прежнем положении. При этом из содержимого счетчика АЦП 19 вычитается код, соответствующий " >sinfsin6 °

В восьмом такте счетчик АЦП 19 переключается на суммирование, Коммутатор 9 подключает выход избирательного усилителя 8 к статорной обмотке СКВТ 21, коммутатор 12 — ротор ную обмотку СКВТ 21 к статорной обмотке СКВТ 22, коммутатор 14 — роторную обмотку СКВТ 22 к статорной обмотке СКВТ 23, коммутатор 15 остается в прежнем положении. При этом к содержимому счетчика АЦП 19 прибавляется код, соответствующий а sinqcostcosH.

В девятом такте код, накопленныи в реверсивном счетчике АЦП 19 по управляющим командам БУ 16, записывается в БП 20.

Таким образом, результатом девяти основных тактов работы устройстства является запись в БП 20 кодов числителя и знаменателя формулы определения азимута. В четырех дополнительных тактах посредством соответствующих коммутаций выхода генератора 1 к статорным обмоткам СКВТ 21 и БП 20 записываются коды, соответствующие синусам и косинусам зенитного и визирного углов.

Таким образом, результатом одного цикла измерений являются геометрические параметры одной точки траектории скважины, представленные в виде кодов, синусов и косинусов искомых угловых параметров азимута, зенитного и визирного углов, записанных в блоке 20 памяти. И с приходом следующего управляющего импульса на вход БУ 16 весь цикл измерений и загиси повторяется. После извлечения устройства на поверхность Земли, осуществляется считывание информации из БП 20, ее расшифровка и обработка.

Предлагаемое устройство па сравнению с базовым объектом, за который принят прототип, при незначительном!

208208 (-1!

Составитель И.Карбачинская

Техред М.Пароцай Корректор A.Îáðó÷àð

Редактор Ю.Середа

Заказ 212/41 Тираж 548 Подписное

БПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r,Óæãîpýä, ул„Проектная, 4 усложнении коммутаций и дополнительс ном введении третьего СКВТ позволяет выполнить датчик азимута с неортогонально установленными жестко закрепленными феррозондами, не усложняя при этом вычислительные операции при обработке записанной информации.

Это позволяет существенно уменьшить габаритные размеры диаметра корпуса и выдолнять его меньшим линейного размера самого феррозонда. Так при линейном размере феррозонда в 42 мм, Г = 30, возможно выполнение датчика азимута с диаметром в 25 мм (с учетом толщины стенок корпуса). Уменьшение габаритных размеров корпуса устройства позволяет его использовать в геофизических комплексах для исследсвания скважин с эффективным термостатированием в исследованиях

1О глубоких и сверхглубоких скважин.