Гироскопический инклинометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и)901485

Союз Советскик

Социвлистичесиик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090680 (21) 2938961/22-03 с присоединением заявки М(23) П рноритет

Опубликовано 30Я 1,82. Биъллетень Э&4

Дата опубликования описания 300 1.82 (51)М. Кл.

Е 21 В 47/022

Гооударетваниый комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) ЙК622.241.. 7 (088. 8) P .È. Кривоносов, Е,А. Сапое, И.А. Сезе. ов, ". - В.П. Ильчанинов, Г.А. Иихайлов и С.К. Г с кацещиков,.Всесоюзный научно-исследовательский инс. ЮТ Ч нефтепроиысловой геофизики (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОИЕТР

Изобретение относится к горной промышленности, конкретно к устройст вам, позволяющим определить величину азимутальных и зенитных углов s глубоких и узких скважинах, где невозможно наблюдение за поведением чувст5 вительных элементов приборов, и иожет. быть применено при бурении нефтяных газовых и геологоразведочных скважин.

Известен гироскопический инклиното метр, состоящий из трехстепенного гирокомпаса и иаятника, применяеиого например, в инкпинометре фирмы "Нау,тик" 1.11.

Недостатками этого устройства являются HBBblcoKBR точность замеров (нескомпенсированная скорость ухода оси ки нети ческого момент а за счет возмущающих моментов и суточного вращения Земли), а также продолжитель" ное время измерения (до 3 ч в одной точке).

Известно устройство для измерения скважин, содержащее корпус, трехстепенной гироскоп, связанный с подвижной рамкой гироскоп, в которой установлены датчики углов, и преобразовательно-измерительный блокт,21.

Недоста кои данного устройства является низкая точность измерений азимутальных углов из-за уходов трехстепенного гироскопа от возмущающих воздействий и суточного вращения Земли. Применяемые индуктивные датчиKM имеют низкую поиехоустойчивость, что также снижает точность изиерений зенитных и азикутальных углов.

Кроме того, указанное устройство сложно в эксплуатации, так как перед началом требуется визирование сква" жиниого снаряда.

Цель изобретения - повыаение точ" ности измерения за счет учета возмущающих воздействий на трехстепенной гироскоп.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство снабжено установлен-! ным в подвижной раике эксцентрич3 90148 ным грузом и двумя гироскопическими двухстепенными датчиками угловой скорости, чувствительные оси которых взаимоперпендикулярны и связаны с под ви жной р а мкой .

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2 - функциональная схема.

В корпусе 1 помещен свободный трехстепенной гироскоп 2 (фиг.1), щ

Корректирующее устройство расположено в рамке 3, внутри которой для смещения центра тяжести укреплен груз 4, Между трехстепенным гироскопом и рамкой корректирующего устройства установлен бесконтактный синуснокосинусный трансформатор 5, ротор которого жестко соединен с наружной рамкой гироскопа, а корпус с рамкой корректирующего устройства.

Корректирующее yc-, ройство состоит иэ двух гироскопических двухстепенных датчиков угловых скоростей (ДУС ) 6 и 7, рамки которых развернуты по отношению друг к другу на угол 90 по часовой стрелке, если смотреть сверху.

Векторы кинематических моментов

ДУС направлены вниз. Гироскопы корректирующего устройства снабжены дат- п чиками 8 и 9 углов и моментными двигателями 10 и 11., К рамке корректирующего устройст ва для замера зенитного угла прикреплен бесконтактный синусно-косинусный трансформатор 12

35 на роторе которого закреплен груз 13.

Сигналы со всех измерительных элементов поступают в измерительно-преобразовательный блок 14.

На функциональной схеме устройства показана взаимосвязь измерительных элементов и преобразовательного блока (фиг.2), Измерительные и преобразовательные элементы включены в следующей последовательности.

Сигнал с БСКТ 5 поступает в фазосдви гающую ц епь 15, с вяз анную через цифровой фазометр 16 с су мми рующи м устройством 17, е датчика 8 угла сигнал подается в усилитель 18, связан50 ный с одним из входов вычислительного устройства 19, другой вход которого соединен с усилителем 20 на который подается сигнал с датчика 9 угла. Вычислительное устройство 19 соединено с одним из входов суммирую- щего устройства 21, другой вход которого соединен с выходом цифрового фазометра 16, выход же сумми рующе ro

5 4 устройства 21 соединен через запоминающее устройство 22 с сумматором 17, который соединен далее со скважинной частью 23 телесистемы, затем через кабель 24 с наземной панелью телесистемы 25, Причем элементы 10,6,8,18 охвачены обратной связью, а элементы 11, 7, 9, 20 охвачены другой обратной связью. Сигнал с БСКТ 12 поступает на фазосдвигающую цепь 26, которая связана через цифровой фазометр 27 со скважинной частью 23 и затем через кабель 24 с наземной панелью 25.

При измерении кривизны скважины . прибор займет некоторое наклонное положение, . которое характеризуется аэимутальным углом ol. и зенитным углом 0 . Для замера аэимутального угла оь используется трехстепенной гироскоп 2, бесконтактный синусно- косинусный трансформатор

БСКТ 5 и корректирующее устройство (фиг.1), Так как ротор БСКТ 5 связан с наружной рамкой трехстепенного гироскопа, а корпус с рамкой 3 корректирующего устройства, то с него будет поступать сигнал, пропорционал ь ный у глу между плоскостью наклона (рамка корректирующего устройства под действием грузов установится в плоскости наклона) и некоторым направлением, которое задается трехстепенным гироскопом.

Этот сигнал через фазосдвигающую цепь 15 и цифровой фазометр 16 (для получения сигнала в цифровом виде) подается в суммирующее устройст во 17, Свободный трехстепенной гироскоп под действием возмущающих моментов и суточного вращения Земли уходит от своего начального положения. Для устранения это о недостатка, а также исключения необходимости начальной выставки гироскопа на поверхности применяется корректирующее устройство.

Оно вступает в работу через некоторые промежутки времени в момент остановки скважинного прибора.

Корректирующее устройство работает следующим образом.

Пусть первый гироскоп коррек" тирующего устройства установлен так, что азимут оси рамки равен С6, а вектор кинематического момента отклонен от вертикали на угол Ь . При работающем гиромоторе гироскопичес5 901485 6 кий момент от вращения а ния Земли уравно- порциональный косинусу этого угла, вешивается восстанавливающим момен- поступает в фаэосдвигающую цепь 26 том, который создается моментным и затем в цифровой фазометр 27, 10 что позволяет получить сигнал в цифдвигателем с помощью датчика угла 8 замеря- 5 ровом виде. Далее сигнал через сквается угол „ . Сигнал пропорциональ- жинную часть телесистемы 23 и ный этому углу, проходит ч ходит через уси- ;кабель 24 подается на наземную палитель и поступает в в

18 ступает в вычислитель- нель телесистемы 25 и регистрируетное устроиство, в к о 19 в котором по ся на цифровом табло.

Ь о о Кроме - p Предлагаемый гироскопический инклио о сигнал с усил теля 18 поступа- нометр позволяет надежно определить ет на момент ныи д вй гат ел ь азимут и зенитные углы в скважинах, где невозможно непосредственное нарый уравновешивает гироскопический момент от вращения емли.

Земли Второй блюдение эа чувствительными элементами, так как из-за влияния магнитных гироскоп, который повернут отно- сительно первого на угол ого на угол 90 име- масс инкпинометры, которые испольет азимут равныи зуют магнитное поле Земли, дают неверный результат; непосредственно отклоняется на угол рв замеряется датчиком угла 9. Сигнал, измерить кривизну скважины внутри колонны стальных и легкосплавных пропорциональный углу р, после р, оп бурильных труб без подьема их на усилителя 20, как и в первом случае, подается на моментный двигатель поверхность и, кроме тога, обеспечи" .вает непрерывность измерения. и поступает в вычислительное устройБлагодаря этому резко сокращается ство 19. В нем по формуле вычисляQ5 время на инклинометрические измереется сЬ но о =сС„90, т. е. вто" ) ния и непроизводительные спускнорой гироскоп фактически позволяет по ьемные операции бурильного инстру" определить (Ьза,„ . Значение $ п<у и подьемны

Со <у с учетом их знаков достаточ- ме °

О

Экономическая эффективность от но для определения направления меридиана в скважине. С вычислитель- 5в внедрен Я Р вне ения о ного гироинклинометра сосного устройства 19 сигнал поступает тавляет 48 тыс.руб. в год. в суммирующее устройство 21, где он суммируется с сигналом, поступающим с БСКТ 5 (через фазосдвигающую формула изобретения цепь и цифровой фазометр}.В этом бло- 35 ке получается сигнал ошибки. Затем Гироскопический инклинометр, сосигнал ошибки подается в запоминаю- держащий корпус, трехстепенной гирощее устройство 22, а с него сигнал скоп, связанный с подвижной рамкой, поступает в суммирующее устройство 17, в котором получается истинное 4> преобразовательно-измерительный значение азимута. Далее полученныи блок, о т л щ б ок отличающийся тем, сигнал поступает в скважинную часть что, с целью повыше елью повышения точности изения за счет учета возмущающих телесистемы 23 и по кабелю 24 подает- мерения г е е- воздействий на трехстепенной гирося на наземную панель ?5, где регистрируется в цифровом виде. Таким 45 скоп, он снабжен установленным ным груобразом, с непрерывно измеряемым угN - . в подвижной рамке эксцентричным грдвухств" зом и двумя гироскопическими двухс в" лом будет суммироваться сигнал ошибки, который через некоторые проме- нными атчиками угловой скорости, чувствительнь1е оси которых взаиможутки времени в момент остановки подвижной перпендикулярны и связаны с подвиж будет уточняться.

Зенитный угол .измеряется с помо- Рамкои. щью бесконтактного синусно-косинус- Источники информации принятые во внимание при экспертизе ного трансформатора 12, на роторе

1. Сулакшин С. С. Искривление .С. И ние сквакоторого подвешен груз 13. При измеин. И. Гостехиэдат, . 9, с. нении зенитного угла ротор БСКТ под жин. И., действием груза повернется на

901485

Составитель И. Карбачинская

Техред 1. Пекарь Корректор А. Гриценко

Редактор 10. Ковач филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 12323/33 . Тираж 623 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква,Ж-35, Раушская наб;, д, 4 /5