Стенд тарировки телесистем

Изобретение относится к области добывающей нефтяной и газовой промышленности, в частности к бурению наклонно направленных и горизонтальных скважин, и предназначено для проведения метрологической аттестации датчиков телеметрических систем для выявления погрешности угла наклона при бурении в трехмерном пространстве в проекциях к осям X, Y, Z. Стенд тарировки телесистем выполнен из немагнитных материалов с применением надежных приборов ориентации повышенной точности относительно магнитного силового поля Земли и плоскости вращения поворотной платформы 1. Устройство фиксации и центрирования телесистемы в поворотной трубе 10 выполнено из двух цилиндров 18, 19, вставленных один в другой, концентрично выставленных посредством клиновых втулок 20, 21. Телесистема установлена во внутреннем цилиндре 18 поворотной трубы, при этом точность ее установки в поворотной трубе 18 достигается при помощи сменных зажимных цанг 24 и кольцевых клиньев 25, оппозитно установленных с каждого торца трубы. Техническим результатом является повышение точности тарировки телесистем, что обеспечивает минимальное отклонение траектории бурения от расчетной; унификация применения стенда для ряда телесистем цилиндрической формы. 4 ил.

 

Изобретение относится к области добывающей нефтяной и газовой промышленности, в частности к бурению наклонно направленных и горизонтальных скважин по заданной траектории, и предназначено для проведения метрологической аттестации инклинометрических датчиков телеметрических систем по их показаниям со вспомогательными устройствами для выявления погрешности угла наклона при бурении в трехмерном пространстве в проекциях к каждой оси X, Y, Z. Может найти применение и в других объектах, где есть необходимость контроля угла отклонения.

Известны различные стенды тарировки телесистем индивидуального применения в зависимости от модели и принятой точности систем объекта.

1. Установка калибровочная инклинометрическая. УКИП-2 [1. Установка калибровочная инклинометрическая. УКИП-2. - Уфа: ООО ИПЦ «ГеоИнком», [2008]. - 1 л. - Режим доступа: http://www.npf-geofizika.ru].

2. Установка калибровочная инклинометрическая. УКИ-4 [2. Установка калибровочная инклинометрическая. УКИ-4. - Уфа: ОАО ИМЦ НПФ «Геофизика», [2008]. - 2 л. - Режим доступа: http://www.npf-geofizika.ru].

3. Пат. №2439493 RU [3. Пат. №2439493 RU, МПК (2006) G01C 9/02. Комплекс для проверки и калибровки скважинных инклинометров / Гормаков А.Н., Ульянов И.А., Ткачев В.Г. - Опубл. 10.01.2012].

4. Установки фирмы Shlumberger (Франция) [4. Установки фирмы Shlumberger (Франция). - [1998]. - Режим доступа: http://www.slb.com].

Аналоги обладают следующими недостатками.

Установка УКИП-2 [1] предназначена только для узкого диапазона по размерам и массе проверяемых приборов; переустановка системы по призмам с прижимами по углам и плоскостям не способствует высокой точности калибровки.

Установка УКИ-4 [2] имеет узкий диапазон применения по массе и размерам проверяемых приборов; поворотная платформа по цапфе в треноге не обеспечивает устойчивой базы, балансировка грузами на плечах рычагов труднодостижима и при повороте платформы приводит к ее знакопеременному отклонению в пределах люфтов в соединениях конструкции, что сказывается на точности калибровки.

Комплекс по Патенту на изобретение 2439493 RU [3] не мобилен, невероятно сохранить стабильными обеспечение отклонений от параллельности к плоскости горизонта осей призм и крепления платформы к стене при эксплуатации установки, а юстировка поворотной платформы и призм при этом вызовет много технических и организационных проблем. Комплекс имеет также недостатки установки УКИП-2 [1].

Устройства фиксации и центрирования телесистемы фирмы Shlumberger (Франция) [4] сертифицированы и применяются в ООО «Центр горизонтального бурения», РФ, г. Оренбург, ул. Донгузская, 62. Они состоят из опорных втулок, выполненных из материала типа «фторопласт-4» с базовыми центрирующими кромками, по которым с некоторым натягом по корпусу устанавливается телесистема. Указанная конструкция не способствует высокой точности исходного положения телесистемы в поворотной трубе ни по соосности, ни по начально полученному отклонению угла в связи с деформацией материала центрирующих опор под весом телесистемы, смещении ее центра масс и сбою точности при стопорении от продольного перемещения.

Принятые за аналоги установки недолговечны по элементной базе, требуют внепланового ремонта, для чего приходится заказывать у инопартнера дорогостоящие запасные части и инструменты, что вызывает перебои в производстве. Кроме того, при импортных поставках приходится учитывать прикладную индивидуальность каждой установки: на каждую телесистему приписан свой стенд.

В предлагаемом изобретении за прототип принята установка для градуировки и калибровки инклинометров [5. Пат. 2364718 RU, МПК (2006) E21B 47/02, G01C 9/00. Установка для градуировки и калибровки инклинометров / Филимонов О.В., Фаттахов Р.А., Кудряшов А.А., Будаев Д.А. - Опубл. 20.08.2009], состоящая из опорной поворотной в горизонтальной плоскости платформы, содержащей средства регулирования и контроля по горизонту и азимуту, поворотной трубы с вращением в вертикальной плоскости и лимбом фиксации вокруг горизонтальной оси, установленной на стойках, закрепленных на опорной поворотной платформе. Поворотная труба содержит также узел (и способ) центрирования и фиксации телесистемы в трубе, лимб контроля и фиксации при повороте телесистемы вокруг собственной оси. Поворотная труба содержит опоры в виде консольных полуосей, расположенных в подшипниках скольжения на опорах вращения. Консольные полуоси снабжены противовесами с регулируемыми грузами. Все детали установки выполнены из немагнитных материалов.

Прототип обладает следующими недостатками. Узел центрирования и фиксации корпуса телесистемы выполнен в виде удлиненного цилиндра с цанговыми зажимами на концах, установленного на опорах в виде подшипников скольжения в коробке, расположенной между вертикальными стойками; цилиндрическая поверхность и резьбовой привод цанговых зажимов конструктивно выполнены в едином корпусе, вследствие чего несоосность и перекосы резьб относительно поверхности центрирования приходится исключать предварительной настройкой по технологической платформе (имитатора телесистемы) с помощью точных приборов. Замена имитатора на штатную телесистему очевидно приведет к сбою параметров инклинометра. Противовесы также не способствуют точному замеру параметров, как и на УКИ-4: в этом нет необходимости, если предусмотрено совмещение центров масс установки и инклинометра при загрузке. Кроме указанного, есть и другие недостатки, усложнившие установку, создающие неудобства при эксплуатации: например, отбрасываемый тихоходный червячный привод основания-платформы, к тому же с пружинным демпфированием червяка. Он может быть заменен на простую зубчатую передачу; переизбыток шкал и нониусов еще не означает обеспечения точности настройки, так как она во многом зависит от человеческого фактора. Эту зависимость можно исключить с помощью высокоточного изготовления фиксации платформы-основания и лимбов по коническим фиксаторам, что и применяется на большинстве известных устройств, в том числе в аналогах.

Целью разработки изобретения является создание надежного простого универсального устройства телесистемы повышенной точности исходного положения и измерения ее параметров при тарировке.

Поставленная цель достигается разработкой и внедрением стенда тарировки с применением простых, надежных приборов ориентации относительно магнитного меридиана и плоскости вращения поворотной платформы: компаса и уровней высокой точности (до 4 секунд угловых). Устройство фиксации и центрирования телесистемы в поворотной трубе выполнено из двух цилиндров, вставленных один в другой, концентрично выставленных посредством клиновых втулок. Телесистема установлена во внутреннем цилиндре поворотной трубы, при этом точность ее установки обеспечивается при помощи сменных зажимных цанг и кольцевых клиньев для надежной установки телесистемы в стенде без перемещений. Сменные зажимные цанги приводятся в действие кольцевыми клиньями, которые перемещаются воротком-гайкой. Сменные зажимные цанги и кольцевые клинья оппозитно установлены во внутреннем цилиндре с каждого торца. В предлагаемом стенде обеспечена прямая схема замера положения системы в цилиндре, исключающая промежуточные настройки стенда посредством имитаторов.

Устройство изобретения поясняется чертежами (фиг. 1-4), где на фиг. 1 представлен стенд тарировки телесистем, главный вид; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - вид слева; на фиг. 4 показано устройство центрирования и фиксации цилиндров поворотной трубы и телесистемы во внутреннем цилиндре.

Стенд тарировки телесистем выполнен полностью из немагнитных материалов и состоит: из платформы 1, содержащей стойки 2, 3, платформу поворотную 4 с зубчатым венцом 5, уровнями 6 и компасом 7, платформу опорную 8 с приводом-шестерней 9; из поворотной трубы 10, содержащей лимб 11 и лимб 12 с зубчатым сектором 13, червяк 14 и ручку привода червяка 15, расположенные на стойке 3, и уровни 16, 17. Поворотная труба 10 состоит из двух цилиндров, вставленных один в другой: внутренний 18 и наружный 19, концентрично выставленных посредством клиновых втулок 20 и 21, поджимаемых гайкой 22 с контргайкой 23. Точность установки телесистемы обеспечивается и фиксируется в цилиндре 18 с помощью сменных зажимных цанг 24 и кольцевых клиньев 25, поджимаемых воротком-гайкой 26. Базовая горизонтальная плоскость платформы 1 обеспечивается вращением винтов регулируемых опор 27. Сохранение горизонтального положения при вращении платформы поворотной 4 обеспечено высокоточной обработкой опор скольжения 28 и контактирующей с ними поверхности платформы опорной 8. Платформа поворотная 4, лимб поворотной трубы 12 и лимб внутреннего цилиндра 11 фиксируются по углам поворота коническими фиксаторами 29.

Особенности предлагаемого стенда тарировки телесистемы следующие:

- поворотная труба 10 состоит из двух цилиндров 18, 19, вставленных один в другой, концентрично выставленных посредством поджатых клиновых втулок 20, 21. Точность установки телесистемы обеспечивается ее фиксацией во внутреннем цилиндре 18 с помощью сменных зажимных цанг 24 и кольцевых клиньев 25. Сменные зажимные цанги 24 и кольцевые клинья 25 оппозитно установлены во внутреннем цилиндре 18 с каждого торца трубы;

- в стенде применены высокоточные простые элементы ориентации по магнитному меридиану Земли и горизонтированию в плоскости вращения платформы поворотной 4 (компас 7 и уровни 6), а также уровни 16 и 17 на поворотной трубе.

Стенд обеспечивает:

- начальную ориентацию на северный магнитный полюс Земли;

- поворот вокруг оси X плавно на 360° через фиксированные значения 15° с точностью 0,2°;

- поворот вокруг оси Y на 360° через фиксированные значения 45° с точностью 0,2°;

- поворот вокруг оси Z на 360° через фиксированные значения 10° с точностью 0,01°;

- фиксацию цилиндрических тел (датчиков угла наклона с телесистемой, аналогичных датчику, описанному в Патенте 2506540 RU [6]. Пат. 2506540 RU, МПК (2006) G01C. Датчик угла наклона / Ивашин А.Ф., Осипов Е.В., Мелихов А.А. - Опубл. 10.02.2014), диаметрами от 36 до 110 мм, длиной от 1 до 2,5 м и массой до 50 кг; могут быть другие параметры по конкретному заказу.

Принцип работы на стенде тарировки телесистем. Стенд установить в рабочее положение, для чего:

- с помощью регулируемых опор 27 выставить стенд в горизонт по показаниям уровней 6 на поворотной плите;

- установить поворотную трубу 10 в горизонт, зафиксировав лимб 12 в положении 90°; подкорректировать положение трубы с помощью червячной пары (позиции 13, 14, 15) по показанию уровней 16 и 17;

- проверить свободное, без люфта вращение внутреннего цилиндра 18 относительно оси X, поворотной трубы 10 относительно оси Z и поворотной плиты 4 относительно оси Y.

При необходимости переустановки цанг 24 снять торцевые воротки-гайки 26 на внутреннем цилиндре 18, после чего установить парные зажимные цанги 24 требуемого размера. Все дальнейшие работы со стендом проводятся по технологической документации заказчика.

Технический результат - по сравнению с известными устройствами значительно повышена точность тарировки телесистем, что обеспечивает:

- минимальное отклонение траектории бурения от расчетной;

- унификацию применения стенда для ряда телесистем цилиндрической формы;

- решение проблемы импортозамещения по оборудованию тарировки инклинометров.

Стенд тарировки телесистем может быть выполнен с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию «промышленная применимость».

Одновременно с повышением точности тарировки телесистем в бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин по заданной траектории обеспечивается унификация применения стенда для ряда телесистем, решается задача замещения импортного оборудования отечественным. Эффективность и надежность разработанного и введенного в эксплуатацию стенда тарировки телесистем по предлагаемому изобретению подтверждена эксплуатацией устройства, не требующего ремонта, в связи с его безотказной работой при тарировке полного ряда телеметрических систем в ООО «Центр горизонтального бурения», г. Оренбург.

Источники информации

1. Установка калибровочная инклинометрическая. УКИП-2. - Уфа: ООО ИПЦ «ГеоИнком», [2008]. - 1 л. - [Листок-кат.] - Режим доступа: http://www.npf-geofizika.ru.

2. Установка калибровочная инклинометрическая. УКИ-4. - Уфа: ООО ИМЦ НПФ «Геофизика», [2008]. - 2 л. - [Листок-кат.] - Режим доступа: http://www.npf.-geofizika.ru.

3. Пат. 2439493 RU, МПК (2006) G01C 9/02. Комплекс для проверки и калибровки скважинных инклинометров. / Гормаков А.Н., Ульянов И.А., Ткачев В.Г. - Опубл. 10.01.2012.

4. Установки фирмы Shlumberger (Франция). - [1998]. - Режим доступа: http://www.slb.com сертифицированы и применяются в ООО «Центр горизонтального бурения», РФ, г. Оренбург, ул. Донгузская, 62.

5. Пат. 2364718 RU, МПК (2006) E21B 47/02, G01C 9/00. Установка для градуировки и калибровки инклинометров / Филимонов О.В., Фаттахов Р.А., Кудряшов А.А., Будаев Д.А. - Опубл. 20.08.2009.

6. Пат. 2506540 RU, МПК (2006) G01C 9/36. Датчик угла наклона / Ивашин А.Ф., Осипов Е.В., Мелихов А.А. - Опубл. 10.02.2014.

Стенд тарировки телесистем, состоящий из опорной поворотной в горизонтальной плоскости платформы, содержащей средства регулирования и контроля по горизонту и азимуту, поворотной трубы с вращением в вертикальной плоскости, установленной на стойках, закрепленных на опорной поворотной платформе, содержащей средства регулирования и контроля по горизонту и углам поворота, а также устройство фиксации и центрирования телесистемы в поворотной трубе, отличающийся тем, что устройство фиксации и центрирования телесистемы в поворотной трубе выполнено из двух цилиндров, вставленных один в другой, концентрично выставленных посредством клиновых втулок, телесистема установлена во внутреннем цилиндре поворотной трубы, при этом точность ее установки обеспечивается при помощи сменных цанг и кольцевых клиньев, оппозитно установленных с каждого торца трубы.



 

Похожие патенты:

Предложен способ измерения силы, приложенной к преобразователю переменной силы, для его последующей калибровки. При этом переменная сила, возбужденная возбудителем переменной силы 8, преобразовывается посредством упругого элемента 4 в упругую деформацию, которая измеряется при помощи лазерного интерферометра 1.

Изобретение относится к области спектральных измерений и касается способа компенсации дрейфа амплитуды в спектрометре. Способ включает в себя выполнение процесса стандартизации, включающего измерение спектра образца стандартизации и спектра амплитуды нулевого материала и вычисление двухлучевого спектра, относящегося к образцу стандартизации.

Изобретение относится к области тепловых измерений и предназначено для контроля характеристик термопар. .

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, в частности к способам калибровки сканера зондового микроскопа. .

Изобретение относится к определению концентрации различных бинарных газовых смесей и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике, в химической, авиационной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к точной механике . .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для градуировки гидрофизических преобразователей Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет увеличения диапазона скоростей перемещения гидрофизического преобразователя в сторону более высоких значений.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для крепления подвижной части приборов магнитоэлектрической, электродинамической и электростатической систем, фотогальванометрических приборов и компараторов моментов, в которых измеряемая величина вызывает отклонение подвижной части вокруг оси вращения.

Изобретение относится к области метрологии, в частности к способам калибровки устройств с измерительными функциями. Предложенный способ калибровки основан на использовании двух или более дополнительных устройств, однотипных с калибруемым устройством. При этом все устройства равноправны. В качестве показателя точности каждого из устройств принято среднее квадратическое отклонение (СКО) его случайной составляющей погрешности. При этом предполагается, что указанная составляющая погрешности превосходит остальные составляющие погрешности. При реализации предложенного способа осуществляют сравнение дискретных показаний калибруемого устройства с показаниями дополнительных устройств, а также оценивают значение показателя точности для каждого из устройств и вычисляют дисперсии полученных значений. При этом показатели точности каждого из устройств обладают свойством несмещенности. Технический результат предложенного способа калибровки состоит в увеличении области применения, а также в повышении точности калибровки. 3 ил.

Изобретение относится к области добывающей нефтяной и газовой промышленности, в частности к бурению наклонно направленных и горизонтальных скважин, и предназначено для проведения метрологической аттестации датчиков телеметрических систем для выявления погрешности угла наклона при бурении в трехмерном пространстве в проекциях к осям X, Y, Z. Стенд тарировки телесистем выполнен из немагнитных материалов с применением надежных приборов ориентации повышенной точности относительно магнитного силового поля Земли и плоскости вращения поворотной платформы 1. Устройство фиксации и центрирования телесистемы в поворотной трубе 10 выполнено из двух цилиндров 18, 19, вставленных один в другой, концентрично выставленных посредством клиновых втулок 20, 21. Телесистема установлена во внутреннем цилиндре 18 поворотной трубы, при этом точность ее установки в поворотной трубе 18 достигается при помощи сменных зажимных цанг 24 и кольцевых клиньев 25, оппозитно установленных с каждого торца трубы. Техническим результатом является повышение точности тарировки телесистем, что обеспечивает минимальное отклонение траектории бурения от расчетной; унификация применения стенда для ряда телесистем цилиндрической формы. 4 ил.

Наверх