Способ начальной азимутальной ориентации непрерывного гироскопического инклинометра и устройство для его осуществления



Способ начальной азимутальной ориентации непрерывного гироскопического инклинометра и устройство для его осуществления
Способ начальной азимутальной ориентации непрерывного гироскопического инклинометра и устройство для его осуществления
Способ начальной азимутальной ориентации непрерывного гироскопического инклинометра и устройство для его осуществления
Способ начальной азимутальной ориентации непрерывного гироскопического инклинометра и устройство для его осуществления
Способ начальной азимутальной ориентации непрерывного гироскопического инклинометра и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2504651:

Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") (RU)

Предложенная группа изобретений относится к способу и устройству начального азимутального ориентирования скважинного прибора, в частности гироинклинометра. Техническим результатом является повышение точности начальной азимутальной ориентации, расширение области применения и повышение технико-экономических показателей гироинклинометра. Предложенный способ заключается в том, что начальную азимутальную ориентацию осуществляют при вертикальном положении скважинного прибора путем определения значения угла отклонителя в системе координат, связанной с корпусом скважинного прибора. При этом на устье скважины устанавливают антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры (СУНА) и фиксируют значение угла курса ψ. Затем замещают антенны скважинным прибором, включают гироскопический инклинометр и вводят в программное обеспечение гироинклиномета значение угла курса ψ как значение угла отклонителя. В результате программного расчета получают значения параметров начального положения системы координат скважинного прибора относительно географической системы координат. Предложенное устройство содержит систему СУНА, основание с упорными винтами, корпус с заглушкой, опорную стойку и два однотипных ориентирующих наконечника на скважинном приборе и опорной стойке. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретения относятся к гироскопическому инклинометру (гироинклинометру) и могут быть использованы для начальной азимутальной ориентации скважинного прибора гироинклинометра.

Известен способ начальной азимутальной ориентации скважинного прибора гироинклинометра [1], содержащего гироскопическую платформу (гироплатформу), который заключается в том, что, гироплатформу вращают с постоянной угловой скоростью, измеряют посредством синусно-косинусного трансформатора (СКТ) в последовательных положениях угол поворота гироплатформы, обрабатывают сигнал датчика угловой скорости, определяют угол между системой координат скважинного прибора и направлением на географический меридиан.

Недостатками такого способа являются сложность и продолжительность начальной азимутальной ориентации скважинного прибора, необходимость строгого контроля его зенитного угла.

Известно устройство для начальной азимутальной ориентации гироинклинометра [1], содержащее узел фиксации и скважинный прибор, датчик информации которого содержит гироплатформу с закрепленными на ней двумя акселерометрами и датчиком угловой скорости на основе трехстепенного индикаторного гироскопа на сферической ширикоподшипниковой опоре.

Недостатком данного устройства является то, что применение при начальной азимутальной ориентации трехстепенного индикаторного гироскопа на сферической шарикоподшипниковой опоре не позволяет получить высокую точность расчета угла между системой координат скважинного прибора и направлением на географический меридиан на широтах более 65°, тем самым ограничивает область применения гироинклинометра.

Наиболее близким к заявленному способу является способ контроля азимутальной направленности скважины [2], который заключается в том что, предварительную выставку гироскопического датчика гироинклинометра осуществляют посредством системы спутниковой навигации GPS, путем выставки базового значения азимутального угла.

Недостатком такого способа является то, что определение базового значения азимутального угла при начальной азимутальной ориентации возможно только в горизонтальном положении скважинного прибора, при котором проекция продольной оси скважинного прибора на азимутальную плоскость максимальна. Обеспечение такого положения скважинного прибора требует специального оборудования и является трудновыполнимой задачей в реальных полевых условиях. При переходе к измерению скважины скважинный прибор необходимо развернуть в вертикальное положение и переместить в устье скважины, однако, данные перемещения накладывают определенные ограничения по максимальным угловым скоростям движения, что может быть значительным препятствием применения данного способа.

Известна поверочная инклинометрическая установка для реализации способа контроля азимутальной направленности скважины [2], содержащая массивное основание с регулировочными винтами и вертикальной осью, поворотную платформу с узами фиксации скважинного прибора гироинклинометра, установленную на вертикальной оси основания с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, систему дисков и лимбов с червячными передачами или электроприводами для выставки углов датчиков инклинометра. Поверочная инклинометрическая установка дополнительно снабжена системой спутниковой навигации GPS в виде блока приема сигналов спутниковой навигации GPS, состоящего из интерфейсного блока и приемника сигналов и как минимум двух антенн. При этом антенны установлены относительно друг друга по базовой линии, параллельной оси скважинного прибора.

Недостатком данного устройства является то, что фиксация на поворотной платформе поверочной инклинометрической установки скважинного прибора в положении, при котором продольная ось скважинного прибора параллельна базовой линии антенн, должны быть осуществлена с высокой точностью, что является сложно выполнимой задачей. Также поскольку скважинный прибор, согласно устройству, закрепляют в горизонтальном положении на поворотной платформе, то ее размеры должны соответствовать размерам скважинного прибора. Устройство с такими габаритными размерами вызовет неудобства при эксплуатации и транспортировке. Также недостатком данного устройства является сложность конструкции.

Известно устройство для поверки скважинных инклинометров [3], которое содержит двухстороннюю призму. На двух боковых поверхностях призм имеются направляющие канавки прямоугольного сечения, параллельные установочным поверхностям призм. Канавки служат направляющими для скоб, которые свободно перемещаются вдоль канавок в пределах тела призмы. На противоположные установочные поверхности призмы с помощью прижимных винтов и подпятников фиксируются поверяемый инклинометр и эталонный прибор.

Недостатком данного устройство, является то, что оно не позволяет установить скважинный прибор в вертикальном положении и обеспечить при этом его неподвижность.

Наиболее близким к заявленному устройству является установочный стол инклинометрический УСИ-2 [4], который состоит из неподвижной и подвижной частей. Неподвижная часть включает колонку на подставке. Три лапы подставки имеют регулировочные винты для установки колонки в вертикальное положение. Подвижная часть стола выполнена с возможностью вращения вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Зенитный и азимутальный углы отсчитывают соответственно по вертикальному и горизонтальному лимбам. Поверяемый инклинометр закрепляют в зажиме, который соединен с платой, установленной на колонке.

Недостатком известного установочного стола является неудобство его эксплуатации в полевых условиях.

Задачей, на решение которой направлены настоящие изобретения, является повышение точности начальной азимутальной ориентации, расширение области применения и повышение технико-экономических показателей гироинклинометра.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе начальной азимутальной ориентации скважинного прибора непрерывного гироскопического инклинометра, заключающегося в определении ориентации системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора, и приборной системы координат скважинного прибора относительно географической системы координат с использованием спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, согласно изобретению, начальную азимутальную ориентацию осуществляют при вертикальном положении скважинного прибора путем определения значения угла отклонителя в системе координат, связанной с корпусом скважинного прибора, для чего на устье скважины устанавливают антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры в произвольное фиксированное направление в азимутальной плоскости, причем перпендикуляр к оси, проходящей через фазовые центры антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, располагают вертикально, по показаниям спутниковой угломерной навигационной аппаратуры фиксируют значение угла курса Ψ, затем замещают антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, скважинным прибором, причем располагают его вертикально в фиксированном направлении, ранее выбранном при установке антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, включают гироскопический инклинометр, вводят в программное обеспечение гироскопического инклинометра значение угла курса Ψ, как значение угла отклонителя, и в результате программного расчета получают значения параметров начального положения системы координат скважинного прибора относительно географической системы координат по формулам:

, ;

где Ψ - угол между направлением на север и осью, проходящей через фазовые центры антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры или угол курса спутниковой угломерной навигационной аппаратуры или угол отклонителя;

Ψок - угол между осью системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора и направлением на север;

φ - текущий угол между системой координат, связанной с корпусом скважинного прибора и приборной системой координат скважинного прибора;

Ψо - угол в азимутальной плоскости между осями приборной системы координат скважинного прибора и осями географической системы координат.

Одним существенным отличием предлагаемого способа является то, что начальную азимутальную ориентацию осуществляют при вертикальном положении скважинного прибора, путем определения значения угла отклонителя в системе координат, связанной с корпусом скважинного прибора. Следующим существенным отличием является то, что первоначально, на устье скважины устанавливают антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры в произвольное фиксированное направление в азимутальной плоскости, причем перпендикуляр к оси, проходящей через фазовые центры антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, располагают вертикально, по показаниям спутниковой угломерной навигационной аппаратуры фиксируют значение угла курса Ψ, а затем замещают антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, скважинным прибором, причем располагают его вертикально в фиксированном направлении, ранее выбранном при установке антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры. Другим существенным отличием является то, что в программное обеспечение гироскопического инклинометра вводят значение угла курса Ψ как значение угла отклонителя, и в результате программного расчета получают значения параметров начального положения системы координат скважинного прибора относительно географической системы координат по формулам:

, ;

где Ψ - угол между направлением на север и осью, проходящей через фазовые центры антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры или угол курса спутниковой угломерной навигационной аппаратуры или угол отклонителя;

Ψок - угол между осью системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора и направлением на север;

φ - текущий угол между системой координат, связанной с корпусом скважинного прибора и приборной системой координат скважинного прибора;

Ψо - угол в азимутальной плоскости между осями приборной системы координат скважинного прибора и осями географической системы координат.

В соответствии со способом предложено устройство начальной азимутальной ориентации скважинного прибора непрерывного гироскопического инклинометра, содержащее зажим, в конструкцию согласно изобретению, дополнительно введены система спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, состоящая из основного блока, индикатора и антенн, разнесенных относительно друг друга, основание с зажимом и упорными винтами, корпус устройства ориентации, установленный в зажим, опорная стойка, два однотипных ориентирующих наконечника, один из которых закреплен на скважинном приборе, второй закреплен на одном из концов опорной стойки, на другом конце которой с помощью крепления установлены две антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, причем ось, соединяющая их фазовые центры, перпендикулярна продольной оси опорной стойки, а в корпусе устройства ориентации установлена заглушка с ориентирующим пазом для поочередной однозначной фиксации в ней с помощью ориентирующих наконечников скважинного прибора и опорной стойки с закрепленными антеннами спутниковой угломерной навигационной аппаратуры.

Одним существенным отличием предлагаемого устройства является то, что в него дополнительно введены система спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, состоящая из основного блока, индикатора и антенн, разнесенных относительно друг друга, основание с упорными винтами, корпус устройства ориентации, опорная стойка, два однотипных ориентирующих наконечника, один из которых закреплен на скважинном приборе, а второй закреплен на одном из концов опорной стойки, на другом конце которой с помощью крепления установлены две антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, причем ось, соединяющая их фазовые центры, перпендикулярна продольной оси опорной стойки, а в корпусе устройства ориентации установлена заглушка с ориентирующим пазом для поочередной однозначной фиксации в ней с помощью ориентирующих наконечников скважинного прибора и опорной стойки с закрепленными антеннами спутниковой угломерной навигационной аппаратуры. Другим существенным отличием является то, что в зажим устанавливается корпус устройства ориентации с заглушкой.

Сущность изобретений поясняется чертежами, приведенными на фиг.1-5, где фиг.1 - диаграмма углов;

фиг.2 - устройство начальной азимутальной ориентации (узел 1);

фиг.3 - устройство начальной азимутальной ориентации (узел 2);

фиг.4 - устройство начальной азимутальной ориентации (узел 3);

фиг.5 - сопряжение элементов устройства начальной азимутальной ориентации.

На чертежах введены следующие обозначения:

1 - зажим;

2 - антенна спутниковой угломерной навигационной аппаратуры (СУНА);

3 - основание;

4 - упорные винты;

5 - корпус устройства ориентации;

6 - опорная стойка;

7 - ориентирующий наконечник;

8 - скважинный прибор гироинклинометра;

9 - крепление;

10 - заглушка.

Оси систем координат, принятые на фиг.1, имеют следующие обозначения:

ХГ - ось географической системы координат, ориентирована на север;

ХА - ось, соединяющая фазовые центры антенн СУНА;

ХК - ось системы координат, связанной с корпусом скважинного прибор;

ХП - ось приборной системы координат.

Для пояснения существа изобретения, особенностей операций способа и работы устройства приняты следующие обозначения:

Ψ - угол между направлением на север и осью, проходящей через фазовые центры антенн СУНА или угол курса СУНА или угол отклонителя, [град];

Ψок - угол между осью системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора и направлением на север;

φ - текущий угол между системой координат, связанной с корпусом скважинного прибора и приборной системой координат скважинного прибора, [град];

Ψо - угол в азимутальной плоскости между осями приборной системы координат скважинного прибора и осями географической системы координат, [град].

Специфика работы алгоритмов непрерывного гироинклинометра такова, что непосредственно перед началом измерения траектории скважины (спуском прибора) необходимо выполнить начальную азимутальную ориентацию скважинного прибора непрерывного гироинклинометра, содержащего гироплатформу, на которой установлены: два акселерометра, измерительные оси которых перпендикулярны друг другу и продольной оси скважинного прибора; двухкомпонентный индикаторный трехстепенной гироскоп, ось кинетического момента которого перпендикулярна плоскости гироплатформы и совпадает с измерительной осью одного из акселерометров, а также СКТ для определения углового положения гироплатформы, причем ротор СКТ связан с гироплатформой, а статор - с корпусом скважинного прибора.

Современное развитие спутниковых технологий и конструкция инклинометра, обеспечивающая непрерывный метод измерения, предоставляют уникальную возможность реализовать простой и технологичный способ начальной азимутальной ориентации по внешним данным. Для этого предлагается использовать возможности СУНА, обрабатывающей сигналы глобальной навигационной спутниковой системы.

Изучение рынка СУНА показало, что данное оборудование представлено в большом разнообразии, имеет высокую точность.

Цель начальной азимутальной ориентации скважинного прибора, содержащего гироплатформу, заключается в определении положения осей приборной системы координат скважинного прибора относительно осей географической системы координат, причем приборную систему координат скважинного прибора определяют оси датчиков первичной информации, которые установлены на гироплатформе. Таким образом, начальная азимутальная ориентация гироинклинометра состоит в определении угла в азимутальной плоскости между направлением на север и осью приборной системы координат - Ψо (см. фиг.1).

В основе предлагаемого способа начальной азимутальной ориентации лежит идея ориентации осей приборной системы координат скважинного прибора относительно фиксированной в каком-либо определенном положении апсидальной плоскости. В предлагаемом способе начальной азимутальной ориентации за данную апсидальную плоскость принята вертикальная плоскость, образованная осями системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора. Положение системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора, относительно географической системы координат, угол Ψок (см. фиг.1), определяют, используя СУНА, причем угол Ток принимается равным углу курса СУНА, т.е. углу Ψ (см. фиг.1).

Согласно предлагаемому способу начальной выставки, необходимо определить положение системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора, относительно приборной системы координат скважинного прибора - φ (см. фиг.1). Значение данного угла определяют через показания с СКТ.

Для реализации предложенного способа разработано устройство начальной азимутальной ориентации, содержащее три узла, два из которых используются поочередно, обеспечивая сопряжение с третьим.

Первый узел устройства, показанный на фиг.2, содержит зажим 1, основание 3 с упорными винтами 4, корпус устройства ориентации 5 с заглушкой 10. На корпусе устройства ориентации 5 фиксируют зажим 1, причем форма внутренней поверхности зажима 1 позволяет жестко зафиксировать корпус устройства ориентации 5 и исключить возможность его вращения. Затем устанавливают корпус устройства ориентации 5 с зажимом 1 в основание 3, как показано на фиг.2.

Второй узел устройства начальной азимутальной ориентации, показанный на фиг.3, содержит опорную стойку 6, на одном конце которой закреплен ориентирующий наконечник 7, на другом конце установлено крепление 9 с двумя антеннами СУНА 2, причем ось, соединяющая их фазовые центры, перпендикулярна продольной оси опорной стойки 6. Для того чтобы обеспечить высокую точность начальной азимутальной ориентации, необходимо разнести антенны СУНА 2 на расстояние около метра.

Третий узел устройства, показанный на фиг.4, содержит скважинный прибор 8 гироинклинометра и закрепленный на нем ориентирующий наконечник 7.

Форма ориентирующего наконечника 7, обеспечивает при установке его в заглушку 10 сопряжение деталей по ребру А ориентирующего паза заглушки, как показано на фиг.5. Вертикальная плоскость, проходящая через ребро А паза заглушки, служит апсидальной плоскостью, положение которой требуется определить согласно предлагаемому способу. Данное конструктивное решение также обеспечивает однозначную фиксацию в вертикальном положении второго и третьего узла в корпусе устройства ориентации 5. Поскольку сопряжение деталей происходит по ребру А, то исключается необходимость строго контроля зенитного угла скважинного прибора 8.

В реальных полевых условиях на скважине предложенные изобретения реализуются следующим образом:

- собирают узлы устройства начальной азимутальной ориентации, как показано на фиг.2-4;

- на устье скважины располагают первый узел устройства, причем основание 1 с помощью трех упорных винтов 4 жестко фиксируют на фланце скважины;

- в корпус устройства ориентации 5 однозначно устанавливают второй узел устройства, причем ориентирующий наконечник 7, закрепленный на опорной стойке 6, попадает в ориентирующий паз в заглушке 10, сопряжение деталей происходит по ребру А ориентирующего паза заглушки 10, как показано на фиг.5;

- включают СУНА в режим курсоуказания и фиксируют ее показания. Полученный при этом угол курса есть угол между направлением на север и осью, проходящей через фазовые центры антенн СУНА - Ψ. Величину данного угла запоминают как константу;

- извлекают второй узел устройства, предварительно отключив СУНА, и устанавливают на его место третий узел устройства, при этом ориентирующий наконечник 7, закрепленный на скважинном приборе гироинклинометра 8, попадает в ориентирующий паз в заглушке 10, сопряжение деталей происходит по ребру А ориентирующего паза заглушки 10, как показано на фиг.5;

- вводят в рабочую программу гироинклинометра значение угла Ψ в качестве значения угла отклонителя скважинного прибора;

- рабочая программа считывает показания СКТ и определяет угол между системой координат, связанной с корпусом скважинного прибора и приборной системой координат скважинного прибора, угол φ (см. фиг.1);

- по завершении начальной азимутальной ориентации в результате программного расчета получают значения параметров начального положения системы координат скважинного прибора относительно географической системы координат по формулам:

, ,

где Ψ - угол между направлением на север и осью, проходящей через фазовые центры антенн СУНА или угол курса СУНА или угол отклонителя;

Ψок - угол между осью системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора и направлением на север;

φ - текущий угол между системой координат, связанной с корпусом скважинного прибора и приборной системой координат скважинного прибора;

Ψо - угол в азимутальной плоскости между осями приборной системы координат скважинного прибора и осями географической системы координат.

- при переходе к измерению скважины на ориентирующий наконечник, установленный на скважинном приборе, устанавливают крышку с целью защиты от механического повреждения во время измерения траектории ствола скважины.

Предлагаемый способ начальной азимутальной ориентации и устройство, его осуществляющее, позволяют обеспечить требуемую точность определения пространственного положения оси ствола скважины, вне зависимости от широты места; уменьшить объем и трудоемкость работ по юстировке прибора; повысить оперативность получения инклинометрической информации; уменьшить экономические потери нефтегазодобывающих компаний от простоя скважины; вести перспективные разработки с целью создания высокоточного малогабаритного непрерывного гироинклинометра диаметром от 42 мм с неограниченными по диапазону углами измерения.

По сравнению со способом ближайшего аналога, в предлагаемом способе скважинный прибор при начальной азимутальной ориентации располагают вертикально, а не горизонтально, причем отсутствует необходимость строгого контроля зенитного угла. Фиксация прибора в вертикальном положении позволяет значительно уменьшить габаритные размеры устройства начальной азимутальной ориентации по сравнению с устройством ближайшего аналога. Также, предлагаемая конструкция устройства начальной азимутальной ориентации позволяет использовать его для разных типоразмеров гироинклинометров. Таким образом, предлагаемое устройство для осуществления способа начальной азимутальной ориентации обеспечивает удобство в обслуживании и транспортировании устройства, т.е. расширяет его эксплуатационные возможности.

Источники информации

1. Патент РФ №2159331, Е21В 47/022, 1999 г.

2. Патент РФ №2433262, Е21В 47/022, 2010 г.

3. Патент РФ (полезная модель) №98472, Е21В 47/01, 2010 г.

4. Исаченко, В.Х. Инклинометрия скважин /В.Х.Исаченко. - Москва: Недра, 1987, - 216 с. - С.182.

1. Способ начальной азимутальной ориентации скважинного прибора непрерывного гироскопического инклинометра, заключающийся в определении ориентации системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора, и приборной системы координат скважинного прибора относительно географической системы координат с использованием спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, отличающийся тем, что начальную азимутальную ориентацию осуществляют при вертикальном положении скважинного прибора путем определения значения угла отклонителя в системе координат, связанной с корпусом скважинного прибора, для чего на устье скважины устанавливают антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры в произвольное фиксированное направление в азимутальной плоскости, причем перпендикуляр к оси, проходящей через фазовые центры антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, располагают вертикально, по показаниям спутниковой угломерной навигационной аппаратуры фиксируют значение угла курса ψ, затем замещают антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры скважинным прибором, причем располагают его вертикально в фиксированном направлении, ранее выбранном при установке антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, включают гироскопический инклинометр, вводят в программное обеспечение гироскопического инклинометра значение угла курса ψ, как значение угла отклонителя, и в результате программного расчета получают значения параметров начального положения системы координат скважинного прибора относительно географической системы координат по формулам:
ψок=ψ, ψо=φ+ψок;
где ψ - угол между направлением на север и осью, проходящей через фазовые центры антенн спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, или угол курса спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, или угол отклонителя;
ψок - угол между осью системы координат, связанной с корпусом скважинного прибора и направлением на север;
φ - текущий угол между системой координат, связанной с корпусом скважинного прибора и приборной системой координат скважинного прибора;
ψo - угол в азимутальной плоскости между осями приборной системы координат скважинного прибора и осями географической системы координат.

2. Устройство для начальной азимутальной ориентации скважинного прибора непрерывного гироскопического инклинометра, содержащее зажим, отличающееся тем, что в него дополнительно введены система спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, состоящая из основного блока, индикатора и антенн, разнесенных относительно друг друга, основание с зажимом и упорными винтами, корпус устройства ориентации, установленный в зажим, опорная стойка, два однотипных ориентирующих наконечника, один из которых закреплен на скважинном приборе, второй закреплен на одном из концов опорной стойки, на другом конце которой с помощью крепления установлены две антенны спутниковой угломерной навигационной аппаратуры, причем ось, соединяющая их фазовые центры, перпендикулярна продольной оси опорной стойки, а в корпусе устройства ориентации установлена заглушка с ориентирующим пазом для поочередной однозначной фиксации в ней с помощью ориентирующих наконечников скважинного прибора и опорной стойки с закрепленными антеннами спутниковой угломерной навигационной аппаратуры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной навигационной аппаратуре, предназначенной для контроля пространственного положения траектории ствола скважин. Техническим результатом расширение функциональных возможностей способа за счет проведения измерений в обсаженной и не обсаженной скважинах, повышение точности реализующего его устройства за счет совместного применения феррозондов и гироскопов, а также компенсации дрейфа последних.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения нисходящих шпуров и скважин. Предложено устройство для определения параметров заложения нисходящих наклонных шпуров и скважин, содержащее основание в виде плиты с размещенными на ней круговым уровнем и угломерной шкалой в виде двухкоординатной сетки, присоединенный к основанию шаровой шарнир, состоящий из корпуса и шаровой пяты, а также штангу, снабженную отвесом.

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано для определения начального азимутального угла скважинного прибора. Техническим результатом является повышение точности определения начального азимута скважинного прибора.

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано, например, для построения скважинных приборов. Гироинерциальный модуль содержит одноосный силовой гироскопический стабилизатор, на платформе (3) которого размещены два акселерометра (9.1, 9.2) и гироузел, представляющий собой рамку (2) с не менее двумя жестко установленными в ней гиромоторами (1), оси вращения которых параллельны.

Предложенная группа изобретений относится к направленному бурению скважин, а именно к способу, системе и устройству оценки показателей бурения в стволе скважины. Техническим результатом является повышение точности оценки направления бурового инструмента.

Изобретение относится к способу и системе коррекции траектории ствола скважины. Техническим результатом является использование данных, полученных в режиме реального времени, для уточнения модели напряжений для данного региона, так что траекторию можно непрерывно корректировать для достижения оптимального соотношения с измеренными характеристиками напряжений данного региона.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для контроля положения ствола горизонтальной скважины между кровлей и подошвой пласта - коллектора, а также для литологического расчленения разреза в процессе бурения.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для определения расхода бурового раствора на забое скважины непосредственно в процессе бурения. .

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, проводимым как при бурении, так и при эксплуатации нефтегазовых скважин. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использовано для контроля целостности скважин. .

Изобретение относится к исследованию нефтяных и газовых скважин, в частности к определению углов наклона и траектории ствола скважины. Техническим результатом является повышение точности определения траектории протяженных наклонных и горизонтальных скважин. Предложен способ определения зенитного угла и азимута скважины посредством гироскопического инклинометра, заключающийся в том, что при начальной азимутальной ориентации гироинклинометра и при движении скважинного прибора в скважине непрерывно измеряют напряжение, пропорциональное углу ошибки стабилизации платформы. Полученное напряжение используют при определении угловой скорости по оси чувствительности датчика угловой скорости без погрешности от угла ошибки стабилизации. А указанную угловую скорость используют при расчете азимутального угла осей чувствительности акселерометров на момент окончания начальной азимутальной ориентации. Для реализации предложенного способа разработано устройство, в котором в электрическую схему усилителя канала стабилизации платформы введен дополнительный выход, соединенный с дополнительным каналом обработки информации, введенным в блок цифровой обработки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бурению скважины и может быть использовано для контроля забойных параметров и каротаже в процессе бурения. Техническим результатом является повышение качества исследования скважины за счет увеличения надежности передачи информации от забоя на поверхность. Предложена забойная телеметрическая система, содержащая соединенные между собой модуль электрогенератора-пульсатора, модуль инклинометра и модуль гамма-каротажа, включающие телеметрические блоки. При этом указанная телеметрическая система дополнительно содержит блок анализа и управления коммутатором и коммутатор, соединенные с указанными модулями. Причем вход блока анализа и управления коммутатором соединен с выходом блока управления пульсациями модуля гамма-каротажа и первым входом коммутатора. А выход блока анализа и управления коммутатором соединен с входом управления коммутатора. Кроме того, второй вход коммутатора соединен с выходом блока управления пульсациями модуля инклинометра, а выход коммутатора соединен с входом пульсатора, установленным в модуле электрогенератора-пульсатора. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предложенное изобретение относится к области бурения направленных скважин, в частности к методам управления направлением бурения скважин. Техническим результатом является повышение точности управления траекторией бурения и выравнивания одной скважины относительно другой скважины. Предложен способ управления траекторией бурения второй скважины с ее прохождением в непосредственной близости к первой скважине, включающий прохождение первого электрода, соединенного с первым токопроводящим проводом через обсадную колонну; размещение в поверхностном слое земли обратного заземленного электрода; создание изменяющегося во времени электрического тока в первом токопроводящем проводе и первом электроде и во втором токопроводящем проводе, проходящем к обратному заземленному электроду; образование электромагнитного поля вокруг обсадной колонны первой скважины, вызванное протеканием изменяющегося во времени электрического тока в первом токопроводящем проводе; бурение второй скважины по траектории бурения параллельно первой скважине; измерение электромагнитного поля, образованного вокруг обсадной колонны первой скважины, выполняемое из буровой установки, находящейся во второй скважине; и управление траекторией бурения второй скважины с использованием измеренного электромагнитного поля. При этом первый электрод проходит в необсаженную часть ствола скважины за дальний конец обсадной колонны, так что указанный первый токопроводящий провод проходит по всей длине обсадной колонны первой скважины. Кроме того, расстояние между первым электродом и концом обсадной колонны должно быть достаточным для обеспечения предотвращения прохождения тока от первого электрода вверх через обсадную колонну первой скважины к обратному заземленному электроду. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится внутрискважинной калибровке инструментов. Техническим результатом является устранение ограничений при калибровке скважинной аппаратуры температурного дрейфа и других ошибок датчика. Предложен аппарат скважинной калибровки датчика, содержащий корпус и поворотный механизм или карданный подвес, размещенный в указанном корпусе и содержащий, по меньшей мере, один датчик. Причем указанный поворотный механизм выполнен с возможностью поворота датчика относительно трех перпендикулярных осей с перемещением оси чувствительности датчика вдоль трехмерной орбиты. Предложен также способ калибровки датчика, заключающийся в использовании замеров, полученных на трехмерной орбите для калибровки датчика и определения других характеристик этого датчика или калибруемого инструмента. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 30 ил.

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано, например, для построения скважинных приборов (СП) непрерывных малогабаритных гироскопических инклинометров (ГИ) с автономной начальной выставкой (АНВ) в азимуте для определения координат оси симметрии скважин. Гироинерциальный модуль ГИ содержит одноосный гиростабилизатор (ГС), на платформе (9) которого размещены два измерителя ускорений (13, 14) и трехстепенной гироскоп (12), установленный в поворотной раме (ПР) (5), ось подвеса которой перпендикулярна оси стабилизации (ОС). В режиме измерения ПР (5) повернута в положение, при котором вектор кинетического момента гироскопа (12) перпендикулярен оси подвеса платформы (9), а гироскоп (12) используется в качестве чувствительного элемента ГС. В режиме АНВ ОС устанавливают в вертикальное положение по сигналам измерителей ускорений (13, 14), а ПР (5) разворачивают на 90°, превращая гироскоп (12) в двухкомпонентный измеритель угловой скорости. Платформу (9) вращают с постоянной скоростью, измеряют и записывают угол ее поворота и угловые скорости. По полученным данным вычисляется начальный азимут осей платформы (9). Использование ПР (5) позволяет реализовать в одном приборе алгоритмы измерения, основанные на использовании ГС, и алгоритмы АНВ, основанные на измерении горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли относительно двух осей, что способствует повышению точности определения начального азимута, а следовательно, и точности работы прибора. 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении акустического каротажа при бурении подземных формаций. Способ проведения измерений акустического каротажа включает группирование полученных форм акустических сигналов в одну из множества групп. При этом каждая такая репрезентативная группа соответствует некоторым измеренным параметрам состояния буровой скважины (например, диапазон измеренных значений отклонения и/или диапазон измеренных азимутальных углов). Формы акустических сигналов, сохраненные, по меньшей мере, в одной из групп, накладываются одна на другую для получения усредненной формы сигнала. Впоследствии такая усредненная форма сигнала может подвергаться обработке, например, с использованием алгоритма определения меры когерентности для получения, по меньшей мере, одного значения замедления акустической волны. Технический результат - повышение точности каротажных данных. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области исследования и испытания инклинометров в полевых условиях. Техническим результатом является повышение точности и оперативности проверки магнитных и гироскопических скважинных инклинометров в полевых условиях. Предложен комплекс для проверки скважинных инклинометров на месторождении, содержащий металлический корпус с размещенными внутри опорными призмами, для расположения на них поверяемого инклинометра. Над призмами в корпусе размещены поджимные винты, на корпусе расположены геодезические приемники и цифровой наклономер. При этом при проверке скважинных инклинометров по азимутальным углам в нижней части корпуса по краям установлены оси с регулируемыми опорами. В случае проверки по зенитным углам в нижней части корпуса с одной стороны установлены оси с регулируемыми опорами, а с другой стороны установлена телескопическая опора, а также установлены дополнительные телескопические опоры. Кроме того, геодезические приемники, цифровой наклономер и поверяемый инклинометр соединены с блоком сопряжения, а блок сопряжения соединен с компьютером. 7 ил.

Изобретение относится к устройствам для выверки и, в частности, к устройствам, которые могут быть использованы для выверки буровых установок с обеспечением правильного азимута бурения. Устройство для лазерной выверки, предназначенное для использования с буровой установкой, имеющей удлиненную буровую штангу, и содержащее блок головки, содержащий по меньшей мере пару лазерных излучающих устройств, расположенных на нем независимо друг от друга, причем каждое из лазерных устройств выполнено с возможностью перемещения только в одной плоскости и ориентировано по существу в противоположных направлениях относительно друг друга для задания плоскости выверки, крепежные средства для прикрепления блока головки к буровой установке и блок регулируемой длины для регулирования разделяющего расстояния между блоком головки и буровой штангой. Устройство для лазерной выверки выполнено с возможностью использования для выверки по меньшей мере азимута буровой штанги относительно маркшейдерских знаков с использованием плоскости выверки. 4 н. и 21 з. п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в нефтепромысловой геофизике для контроля пространственного положения траектории ствола скважин в процессе их строительства. Техническим результатом является виброустойчивость измерений при воздействии вибраций на инклинометр во время бурения скважины. Способ повышения виброустойчивости инклинометра заключается в том, что цифровой сигнальный процессор последовательно с заданным периодом опроса считывает с помощью аналого-цифрового преобразователя данные с трех магнитометрических и шести акселерометрических датчиков, образуя девять массивов накопленных измерений: Gx[0…N-1], Gy[0…N-1], Gz[0…N-1], Vx[0…N-1], Vy[0…N-1], Vz[0…N-1], Hx[0…N-1], Hy[0…N-1], Hz[0…N-1], также считывается текущая температура с датчика температуры. Затем цифровой сигнальный процессор вычисляет промежуточные средние значения Gxcp, Gycp, Gzcp, Vxcp, Vycp, Vzcp, максимальные и минимальные значения Gxмax, Gxmin, Gyмax, Gymin, Gzмax, Gzmin, и сравнивает разности (GxMax-Gxcp), (Gxcp-Gxmin), (Gyмax-Gycp), (Gycp-Gymin), (Gzмax-Gzcp), (Gzcp-Gzmin) с порогом «дрожания» измерений, который характеризуется верхним порогом отклонения максимального или минимального значения от среднего. При этом, если каждая из разностей меньше порога «дрожания», инклинометр переключается в режим «статика», в этом режиме процессор запоминает данное и еще два измерения с заданным промежутком, вычисляет инклинометрические углы, записывает их в память с пометкой «СТ1», «СТ2», «СТ3» для последующей передачи в скважинный прибор при возобновлении бурения. В случае, если любая из разностей больше порога «дрожания», то процессор сравнивает каждое измеренное значение с акселерометров Gxi, Gyi, Gzi [i=0…N-1] с заданным в установках пороговым значением «перегрузка». Причем, если величина модуля текущего i измерения меньше порогового значения «перегрузка», инклинометр переключается в режим «динамика», а если величина модуля текущего i измерения по любой координате больше или равна пороговому значению, то процессор переключается в режим «перегрузка». В режиме «перегрузка» все i измерения по всем трем координатам Gxi, Gyi, Gzi заменяются на i измерения Vxi, Vyi, Vzi. Причем, после того как процессор определил текущий режим измерения и произвел заполнение массивов, во всех режимах производится усреднение накопленных измерений по каждой координате акселерометров. Кроме того, процессор проводит усреднение по каждой координате магнитометров Нхср, Нyср, Hzcp из массивов Hx[0…N-1], Hy[0…N-1], Hz[0…N-1], после чего работа инклинометра продолжается в штатном режиме. 1 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для наклонометрии пластов и трещин в разрезах нефтегазовых, угольных, рудных и других месторождений. Предложен наклономер, состоящий из герметичного диэлектрического корпуса с вращающимся внутри него сканирующим индукционным зондом, включающим излучающую, две компенсирующие и приемную дипольные катушки с взаимно перпендикулярными магнитными моментами, высокочастотный генератор, усилитель, фазочувствительный детектор, анализатор спектра и азимутальный датчик. При этом излучающая катушка выполнена из двух одинаковых секций, соединенных между собой последовательно через две запараллеленные квадрупольные компенсирующие катушки. Кроме того, излучающая катушка выполнена в виде сильно вытянутой вдоль оси зонда шестиугольной рамки с не менее чем 20-кратным отношением ее длины к ширине, сориентированной более острой вершиной в сторону приемной катушки и обеспечивающей наклон распределенного вдоль рамки вектора магнитного момента на заданный угол относительно оси зонда 82°. А квадрупольные компенсирующие катушки установлены на противоположных острых вершинах шестиугольной рамки соосно с зондом встречно направленными магнитными моментами. При этом магнитный момент приемной дипольной катушки находится в плоскости магнитного момента излучающей катушки и направлен под углом 8º к оси зонда. Техническим результатом является расширение диапазона чувствительности и избирательности наклономера. 3 ил.
Наверх