Устройство для контроля направления бурения скважин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалисткческии

Реслу6лик (iii750049 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.09.77 (21) 2523169/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М К 3

Е 21 С 1/00

Государственный комитет (53) УДК 622.241..7 (088.8) Опубликовано 23.07.80. Бюллетень №27

Дата опубликования описания 28.07.80 по делам изооретеиий и отирытий (72) Авторы изобретения

В. В. Ламбров, Л. М. Демич, В. В. Казаков и М. В. Сафонов

Ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А. А. Скочинского (7I ) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ БУРЕНИЯ

СКВАЖИН

Изобретение относится к контролю направленности бурения скважин. Оно может быть использовано, например, при контроле движения буровых снарядов шнекобуровых и буросбоечных машин.

Известно устройство контроля положения бурового снаряда относительно заданчой траектории бурения, описанное в способе, основанном на передаче электромагнитной энергии через разрабатываемый горный массив и регистрации прошедшей через него энергии приемником (1 .

Недостатками этого способа и устройства являются отсутствие возможности определения координат бурового снаряда относительно заданной траектории бурения и значительное влияние помех на точность измерений. Указанным способом возможно определять только направление, в котором расположен в данный момент буровой снаряд относительно приемника энергии, излучаемой через буровой снаряд. Геологические нарушения, трещиноватость и анизотропия физических свойств горного массива, поглощают значительную часть излучаемой энергии, а наличие металлических объектов (например, крепи выработок) в непосредственной близости от приемника искажает распределение этой энергии в пространстве и обуславливает помехи приему сигналов.

Указанные недостатки не позволяют использовать устройство контроля для объектов (снарядов), находящихся на значительных расстояниях от приемника, увеличивают трудоемкость процедуры контроля и делают его вообще невозможным.

Известно устройство для контроля на10 правления бурения скважин, включающее передатчик магнитной энергии, приемники вертикального и горизонтального отклонения скважин, блок управления исполнительными механизмами и индикатор 12).

Недостатком устройства является низкая точность контроля положения бурового снаряда относительно заданной траектории бурения.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

2о Это достигается тем, что устройство снабжено соединенными с выходами приемников вертикального и горизонтального отклонений скважины двумя блоками первичного деления, блоком вторичного деления, двумя

750049 дерским замером. Приемники 6, 7, 8 и 9 располагают с некоторым радиусом от точки 22 (см. фиг. 2) предполагаемого выхода (входа) бурового снаряда 20. В простейшем случае может быть использовано четыре приемника. При этом два из приемников 6 и 7 располагают по вертикали, а другие два приемника 8 и 9 — по горизонтали относительно точки выхода 22 бурового снаряда 20.

Контроль положения бурового снаряда относительно заданной траектории бурения осушествляется следующим образом.

При заглублении бурового снаряда 20 в скважину включают передатчик 19. Электромагнитная энергия, проходя через разрабатываемый горный массив 1, регистрируется приемниками 6, 7, 8 и 9 и преобразуется в электрическое напряжение. В случае следования бурового снаряда 20 строго по заданной траектории бурения 21 напряжения на выходе приемников 6, 7, 8 и 9 и блоков деления 10 и 11 будут изменяться в одинаковой степени.

49

so

$$ сумматорами, фильтром и коммутатором, входы которого соединены с выходами блоков первичного деления, а выходы со входом блока управления исполнительными механизмами и входами сумматоров, выходы которых подключены ко входам блока вторичного деления, подключенного через фильтр к индикатору.

На фиг. 1 изображено устройство контроля положения бурового снаряда, например, шнекобуровой машины для подземных работ, отрабатывающей пласт полезного ис- 16 копаемого; на фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1 (расположение приемников электромагнитной энергии в месте предполагаемого выхода бурового снаряда).

В пласте полезного ископаемого l проведены подготовительные выработки 2 и3, в первой из которых установлена шнекобуровая машина 4 с буровым ставом 5. На основании маркшейдерских замеров в месте предполагаемого выхода бурового снаряда установлены в диаметрально различных на- го правлениях приемники контроля вертикального 6 и 7 и горизонтального 8 и 9 отклонений, соединенные с выходами блоков делений напряжений 10 и 11, выходы которых соединены с входом коммутатора 12, соединенного своими выходами с входами сумматоров

2$

13 и 14, выходы которых соединены с вхсдом вторичного блока делений 15. Выход вторичного блока деления через фильтр 16 соединен с индикатором 7. Кроме того, выход коммутатора 12 соединен с входом блока управ- щ ления 18, и передатчик 19 — с буровым ставом 5, который снабжен буровым снарядом

20. Передатчик 19 может быть также установлен в буровом снаряде 20, а приемники

6, 7, 8 и 9 в этом случае могут быть установлены как на месте предполагаемого выхода снаряда, так и у устья скважины.

Траек ория бурения 21 задается маркшейПри отклонении бурового снаряда 20 от заданной траектории бурения 21 на выходе соответствующих приемников напряжение изменится. При вертикальном отклонении снаряда 20, например, вверх (см. фиг. 2) напряжение увеличится на выходе приемника 6 и уменьшится на выходе приемника 7.

Изменится выходной сигнал блока деления

10, величина которого будет характеризовать величину относительного отклонения бурового снаряда 20 от заданной траектории бурения 21. При горизонтальном отклонении снаряда 20 от заданной траектории бурения

21, например, вправо напряжение увеличится на выходе приемника 9 и уменьшится на выходе приемника 8, при этом изменится выходной сигнал блока деления 11.

При одновременном вертикальном и горизонтальном отклонениях бурового снаряда 20 выходные напряжения блоков деления 10 и 11 изменяк1тся одновременно.

Выходные сигналы блоков деления 10 и 11 через коммутатор 12 и сумматоры 13 и 14 поступают на в"оричный блок деления

15. В первом сумматоре 13 осуществляется сложение выходных напряжений блоков 10 и 11, во втором сумматоре 14 осуществляется вычитание этих же сигналов.

Таким образом, с выхода блока вторичного деления 15 снимается электрическое напряжение, пропордиональное следуюшему отношению:

Щ i и,uä+è è ач. и,и,-ц,ц >

"4 И3 где К вЂ” величина отклонения бурового снаряда от заданной траектории;

U ь U г,— выходные напряжения приемU$< U< ников 6, 7 и 8, 9 вертикального и горизонтального отклонений от заданной траектории 21; †— выходной сигнал блока делеи ния 11 горизонтального отклонения; ††выхо сигнал блока делеИ3 ния 10 вертикального отклонения.

При отсутствии смешений бурового снаряда 20 и равенстве выходных сигналов всех приемников знаменатель отношения стремится к нулю, а стало быть выходное напряжение блока вторичного деления стремится к максимальному значению.

Выходной сигнал блока вторичного деления 15 через фильтр !6, предназначенный для выделения среднего значения сигнала, поступает на индикатор 17, по которому определяют величину отклонения бурового снаряда 20 от заданной траектории бурения 21, а по отношению напряжений диаметрально расположенных приемников 6, 7 и 8, 9— координаты вертикального и горизонтального смешений бурового снаряда от заданной траектории бурения.

750049

Формула изобретения фиг.1

Результаты измерений могут быть использованы в системах управления направленным движением буровых снарядов. Причем в эти системы могут вводиться как про. межуточные сигналы с блоков 10 и ll, так и конечные сигналы с блока 16. В последнем случае точность управления будет более высокой.

Использование устройства контроля позволит значительно снизить влияние различного рода помех на точность измерений. 3а счет регистрации не абсолютных, а относи- о тельных значений выходных напряжений приемников. Использование результатов измерений в свою очередь позволит увеличить глубину бурения. Вследствие исключения возможности увода бурового снаряда от заданнои траектории бурения станет возможным

1S сократить потери угля в недрах, уменьшить объем подготовительных работ и увеличить производительность труда рабочих.

Устройство для контроля направления бурения скважин, включающее передатчик электромагнитной энергии, приемники вертикального и горизонтального отклонения скважин, блок управления исполнительными механизмами и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено соединенными с выходами приемников вертикального и горизонтального отклонений скважины двумя блоками первичного деления, блоком вторичного деления, двумя сумматорами, фильтром и коммутатором, входы которого соединены с выходами блоков первичного деления, а выходы со входом блока управления исполнительными механизмами и входами сумматоров, выходы которых подключены ко входам .блока вторичного деления, подключенного через фильтр к индикатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе!. Авторское свидетельство СССР .% 385251, кл. G 01 V 3/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

ЛЪ 145504, кл. Е 21 D 13il4, 1962 (прототип) .

750049

Вид 4

Составитель Р. Гладун

Редактор Л. Лашкова Тсхред К. Шуфрич Корректор Г. Решетник

Заказ 4583/24 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4