Глубинное устройство для цифровой записи параметров траектории скважины
Союз Советсинн Социалистических Республик ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5l )M. Кд. (61) Дополнительное к авт. саид-ву -— (22) Заявлено 070480 (21) 2906172/22-03 с присоединением заявки М(23) П рноритет Е 21 В 47/02 Гвоударстаонный номнтет СССР Во делам нзооретеннй и открытий Опубликовано 070282 Бюллетень ¹ 5 Дата опубликования описания 070282 (53) УДК 622.241. .7.05(088.8) В.Х.Исаченко,Л.П.Шумилов,Л.Л.Лебедев,А. А.М.Мелик-Шахназаров,А.Н.Рыбаков,В.Г.фр В.К.Борисенко,Г.А.Петров,В М.Шентергер и (72) Авторы изобретения Московский ордена Трудового Красного Зн нефтехимической и газовой промышленност и Всесоюзный научно-исследовательский и проей конструкторский институт комплексной автомати и газовой промышленности (7! ) Заявители (54) ГЛУБИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЗАПИСИ ПАРАМЕТРОВ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫ ° Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к средствам измерения параметров траекторий скважин. Известно устройство для цифровой записи результатов каротажа, содержащее коммутатор каналов, преобразователь аналог — код, бок управления, блок памяти, блок воспроизведения, блок визуальной индикации и ЭЦВМ Pl). Также известно глубинное устройство для цифровой записи параметров траектории скважины, содержащее датчики, подключенные к информационным входам первого коммутатора, выходы которого соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, а управляющие входы первого коммутатора связаны с первыми выходами блока управления, первый выход которого подключен к первому выходу тайме ра, второй выход которого подключен к установочному входу счетчика адреса, счетный вход которого соединеь со вторым выходом блока управления, а выходы " с адресными входами блока памяти P2). Недостатками устройства в том, что не обеспечивается разовая регистрация данных при остановках прибора, что необходимо при измерении параметров, характеризующих параметры траектории скважины. Затем при остановках прито бора обеспечивает привязку данных по глубине, так как остановки движения прибора при подъеме инструмента происходят через фиксированные интервалы по глубине, равные длине свечи. Замер при остановке прибора увеличи" вает точность измерения, поскольку. при остановке происходит успокоение движущихся-частей чувствительных элементов. Не обеспечивается запоми" нание момента времени, когда происхо" дит измерение параметров. Кроме того, не предусмотрен запрет регистрации при переполнении памяти. Это снижает надежность и достоверность регистра-: 3 90356 ции, так как после переполнения памя" ти запоминание осуществляется в тех же ячейках памяти, в которых ранее уже были зафиксированы данные, Цель изобретения - повышение надежности за счет предотвращения по. терь информации в устройстве путем синхронизации времени измерений с моментами останова. Указанная цель фостигается тем, 1о что устройство снабжено блоком фиксации останова, вторым коммутатором, элементом И, триггером, элементом запрета, сдвиговым регистром, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми информационными входами второго коммутатора, вторые информационные входы которого подключены к третьим выходам таймера, а управляющие входы второго коммутато- щ ра соединены с третьими выходами блока управления, второй вход которого подключен к блоку фиксации останова, а четвертый выход - к первому входу элемента запрета, второй вход которого?з связан с выходом триггера, первый вход которого подключен ко второму вы" ходу таймера, а второй вход через элемент И соединен с соответствующими выходами счетчика адреса, уп- у равляющий вход блока памяти подключен к выходу элемента запрета, ин.формационные входы - к выходам второго коммутатора, а выходы блока памяти через сдвиговый регистр подключены к выходу устройства. Кроме того, блок фиксации останова выполнен s виде последовательно включенных датчиков вибраций, усилителя, интегратора, порогового элемента, триггера и дифференцирующей цепи. На. фиг. 1 изображена схема глубинного устройства, на фиг. 2 - блок фиксации останова, схема. Автономный скважинный прибор включает в себя датчики измеряемых параметров 1 (например, зенитного угла, азимута и угла установки отклоняю50 щих систем),первый коммутатор 2, аналого"цифровой преобразователь 3, второй коммутатор 4, таймер 5, блок памяти 6, счетчик адреса 7, сдвиговый регистр 8, блок управления 9, элемент запрета 10, блок фиксации останова 11, элемент И 12, триггер 13. ° Работа устройства происходит слеЦующим образом. Перед спуском в скважину глубинное устройство включается, Таймер 5 . начинает отсчет времени, После включения скважинный прибор транспортируется к забою скважины. Транспортировка может осуществляться, например, путем сброса прибора внутрь колонны бурильных труб или путем спуска внутрь колонны бурильных труб на троссе. Через заранее установленный интервал времени, начиная от момента включения прибора, меньший, чем время движения прибора к забою скважины, таймер 5 подает сигнал на установочный. вход счетчика адреса 7, который устанавливает счетчик адреса 7 в исходное нулевое состояние. При этом счетчик адреса 7 дает на адресные входы блока памяти 6 код, соответствующий подключению к информационным входам блока памяти 6 первой группы ячеек па. мяти. Одновременно тот же самый сигнал от таймера 5 поступает на устано" вочный вход триггера 13, который управляет работой элемента запрета 6. При поступлении сигнала на установочный вход триггера 13 он устанавливается в положение, когда на его выходе сигйал логического нуля, открывающий элемент запрета 6. При этом управляющие сигналы от блока управления 9 могут беспрепятственно проходить через открытый элемент запрета 10 на управляющий вход блока памяти 6. Во время движения автономного скважинного прибора внутри колонны бурильных труб к забою скважины блок фиксации останова 11, реагирующий на,движение прибора, запрещает рабо" ту блока управления и, следовательно регистрацию параметров. После достижения прибором нижней части колонны бурильных труб движение прибора прекращается и блок фиксации останова 11 дает на блок управления 10 команду на осуществление цикла регистрации параметров. При этом -первый датчик 1 через первый коммутатор 2 подключается к входу аналого-цифрового преобразователя 3. Выход аналого-цифрового преобразователя 3 через второй коммутатор соединяется с информаци-, онным входом блока памяти 6. По сигналу, поступающему из блока управления 9 через открытый элемент запрета 10 на управляющий вход блока памяти 6, цифровой код, соответствующий значению первого измеряемого парамет .ра, запоминается в первой группе яче 903565 8лок фиксации останова 11, назначение которого дать команду, поступающую на блок управления о начале очередного цикла измерения и регистрации, содержит датчик вибраций 14, усилитель 15, интегратор 16, пороговый элемент 17, триггер 18 и диф . ференцирующую цепь 19. При этом работа блока фиксации останова 11 происходит следующим образом. Датчик вибраций 14, в качестве которого может быть использован, например, акселерометр, сейсмодатчик и т.п., дает сигнал при перемешивании глубинного устройства в скважине. Сигнал датчика вибрации 14 усиливается уси" лителем 15 и поступает на интегратор 16, который исключает влияние случайного кратковременного прекращения вибрации, а также обеспечивает при остановке глубинного устройства вы-держку времени, необходимую для успокоения чувствительных элементов дат" чиков. С выхода интегратора 16 сигнал поступает на пороговый элемент 17, прямой и инверсный выходы которого соединены со входом 5 триггера 18. Инверсный выход триггера 18 подключен к дифференцирующей цепи, с вы5 ек памяти блока памяти 6.После этого блок управления 9 дает сигнал на счетный вход счетчика адреса 7, который переключается в следующее после нулевого состояние. При этом код адресных входов блока памяти 6 подключает к информационному входу блока памяти 6 вторую группу ячеек памя ти. Затем по сигналу блока управления 9 первый коммутатор 2 подключает к аналого-цифровому преобразователю 3 второй датчик 1. Код, соответствую1 щий значению второго измеряемого параметра, с выхода аналого-цифрового преобразователя 3 через второй коммутатор 4 поступает на информационный вход блока памяти 6 и по команде блока управления 9 запоминается во второй группе ячеек памяти блока памяти 6. Блок управления 9 перек - о лючает счетчик адреса 7 в следующее положение, после чего к-информационному входу блока памяти 6 подключается третья группа ячеек памяти, Аналогично осуществляется запоминание кода, соответствующего значениям последующих измеряемых параметров. После окончания опроса всех датчиков 1 блок управления 9 переключает входы второго коммутатора 4 и к информацион в ному входу блока памяти 6 подключается выход таймера 5. По команде блока управления 9 в блоке-памяти 6 запоминается время, когда был произведен данный замер. 8 зависимости от первоначальной установки таймера 5 это время может быть относительным и абсолютным. На этом цикл измерения и регистрации заканчивается. Команда на начало следующего цикла о измерения и регистрации выдается блоком фиксации останова ll после того, как прибор начал двигаться и снова ос. тановился.При подъеме прибора вместе с колонной бурильных труб останова 4> происходит в момент отвинчивания и складывания очередной свечи. Таким образом, при подъеме скважинного прибора вместе с колонной. бурильных труб цикл регистрации осуществляется каждый раэ после перемещения прибора на длину свечи. Это обстоятельство используется для обеспечения последующей привязки полученных данных к глубине скважины. Дополнительно для привязки данных к глубине используется зафиксированное в скважинном приборе время, когда осуществлялся каж-. дый цикл регистрации. Повторная запись информации в ячейки памяти, в которых запись осуществлена ранее, исключается следующим образом. После того, как была осуществлена запись в последующую группу ячеек памяти блока памяти 6 на выходе элемента И 12, подключенного к адресным входам блока памяти 6, появляется сигнал, перебрасывающий триггер 13. На выходе триггера 13 появляется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход . элемента запрета 10, запрещающий прохождение управляющих сигналов с блока управления 9 на блок памяти 6. Запоминание данных после этого прекращается. После извлечения глубинного устройства из скважины блок памяти 6 через сдвиговый регистр 8 подключается кабелем к наземному устройству расшифровки и обработки информации. С целью уменьшения количества жил соединительного кабеля и уменьшения числа .контактов в разъемах информация блока памяти 6 передается в наземное устройство последовательным кодом. Преобразование параллельного кода в последовательный осу ществляется сдвиговым регистром 8. ления, первый вход которого подключен к первому выходу таймера, второй выход которого подключен к установочному входу счетчика адреса, счетный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выходы - с адресными входами блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет предотвращения потерь информации в устройстве путем синхронизации времени измерений с моментафиксации останова, вторым коммутатором, элементом И, триггером, элементом запрета, сдвиговым. регистром, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми информационным входами второго коммутатора, вторые информационные входы которого подключены к третьим выходам таймера, а управляющие входы соединены с третьими выходами блока управления, второй вход которого подключен к блоку фиксации останова, а чет" вертый выход — к первому входу элемента. запрета, второй вход которого связан с выходом триггера, первый вход которого подключен ко второму выхомент И соединен с соответствующими выходами счетчика адреса, управляющий вход блоха памяти подключен к выходу элемента запрета, информационные входы - к выходам второго коммута тора, а выходы блока памяти через сдвиговый регистр подключены к выходу устройства 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е .е с я тем, что блок фиксации останова выполнен в виде последовательно включенных датчиков вибраций, 7 903565 8 хода которой сигнал начала цикла из- . ды - с первыми входами блока управмерений поступает на вход блока уп-. равления 9, При наличии вибраций, возникающих при движении устройства, пороговый элемент 17 срабатывает и устанавливает три ггер 18 в состояние, когда íà его инверсном выходесигнал логического нуля. При прекращении вибраций после выдержки времени, определяемой настройкой интег" 10 ратора 16, пороговый элемент 17 устанавливается в нулевое состояние и триггер 18 перебрасывается в положение, когда на инверсном выходе его ми останова, оно снабжено блоком появляется сигнал логической единицы. 15 Этот сигнал дифференцируется дифференцирующей цепочкой 19 и в виде импульса поступает на вход блока управления 9. По этому сигналу осуществляется начало цикла регистрации., 20 Последующий импульс на выходе диффе" ренцирующей цепочки 19 может появиться только после того, как в течение определенного времени будут присутствовать вибрации (т.е. при- 25 бор будет двигаться) и вновь прекра" тятся (прибор остановится) . Увеличение точности привязки данных к глубине и повышение оперативности расшифровки данных обус" 30 лавливают экономический эффект, по" ду таимера, а второй вход через элелучаемый от применения данного уст" ройства. Применение глубинного устройства обросного типа, который поднимается вместе с колонной буриль-З5 ных труб значительно сокращает затраты времени, связанные с необходимостью останавливать работы на буровой, то требуется при измерении параметров траектории скважины обычными ео приборами на кабеле. формула изобретения 1. Глубинное устройство для цифра вой записи параметров траектории скважины, содержащее датчики, подключенные к информационным входам первого коммутатора, выходы которого со- 50 единены с входом аналого-цифрового преобразователя, а упра вляющие вхо-. 1усилителя, интегратора, порогового элемента, триггера и дифференцирующей цепи ° Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 693286, кл, Е 21 8 47/00, 1977. 2. Патент США H 404730,кл.73-151, опублик. 1976. Составитель И.Карбачинская Редактор К.Волощук Техред Т.Маточка Корректор С,Щомак Заказ 65/15 Тираж 623 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж-35, Раушская наб.,д.4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4
