Преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента Советский патент 1984 года по МПК E21B47/02 

1 Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для определения наклона скважин и положения отклонителя бурового инструмента. Известен инклинометр, содержащий корпус, внешнюю рамку с эксцентричным грузом, ось вращения которой совпадает с продольной осью прибора и две внутренние рамки-маятники, образующие с внешней рамкой карданные подвесы, причем на осях внешней рамки и одной из внутренних установлены датчики углов поворота, а на второй внутренней рамке - пара ортогональных феррозондов, ориентируемые в плоскости горизонта С 1 1. Недостатком данного устройства является низкая точность измерения зенитного угла и угла установки отклонителя бурового инструмента при малык углах наклона скважины (Q 3-5), поскольку устанавливающий момент эксцентричного груза внешней рамки при этом является малоэффективным. Известно также устройство, содержащее корпус, две внешние и две внутренние рамки-маятники, образующи два карданных,подвеса и два датчика угла поворота, установленные на осях внутренних рамок, причем оси вращения внещних рамок и продольная ось прибора - ортогональны {,2, Недостатком указанного устройства является сложность конструкции, кроме того, сложность токоподвода к внутренним рамкам, а процесс сборки и регулировки карданных подвесов является технологически сложным и трудоемким. Наиболее близким к изобретению является преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента, содержащий два маятника с первичными преобразователями угла поворота, оси которых и продольная ось преобразователя взаимно перпендикулярны СЗ. Преобразователь обладает сравнительной простотой конструкции, однако характеризуется низкой точностью измерения при углах наклона скважины больше 45° в окрестностях 4 0°, 90, 180° и 270°, поскольку в этих случаях устанавливающий момент одного из маятников является малоэффективным, что ведет к большой погрешности измерения угла поворота маят92ника и, следовательно, измеряемых углов Q и Ч , так как последние функционально связаны с углами поворота маятников. Целью изобретения является повышение точности измерения при больших углах наклона скважины. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента, содержащий два маятника с первичньми преобразователями угла поворота, оси которых и продольная ось преобразователя взаимно перпендикулярны, снабжен третьим маятником с первичным преобразователем угла поворота, ось которого совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговым коммутатором, детектором, фильтром низких частот, преобразователем постоянное напряжение - временной интервал, логическим элементом И, генератором прямоугольных импульсов, делителем частоты, двумя ддо сными счетчиками и блоком формирования выходного кода, причем выходы первичных преобразователей подключены к входам аналогового коммутатора, выход которого через последовательно соединенные детектор фильтр низких частот, преобразователь постоянное напряжение временной интервал, логический элемент И и первьй двоичный счетчик подключен на первый вход блока формирования выходного кода, а второй вход логического элемента И соединен с вьткодом генератора прямоугольных импульсов, который также подключен через делитель частоты на вход второго двоичного счетчика, который, в свою очередь, подключен к управляющему входу аналогового коммутатора и второму входу блока формирования выходного кода. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства . Преобразователь наклона и угла установки отклонителя бурового инструмента содержит генератор возбуждения 1, первичные преобразователи углов поворота 2, 3 и 4, закрепленные на трех взаимно перпендикулярных осях маятников, установленных в корпусе так, что ось одного из них - первичного преобразователя 4, совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговый коммутатор 5, детектор 6, фильтр низкой частоты (ФНЧ) 7, преобразователь постоянно напряжение - временной интервал 0 , логический элемент И 9, первый рвои ный счетчик 10, блок формирования выходного кода .11, генератор прямоугольных импульсов (ГПИ) 12, делитель частоты 13 и второй двоичный счетчик 14. Обмотка возбуждения первичных преобразователей 2, 3 и А подключен к генератору возбуждения 1, а сигнальные - к входам аналогового коммутатора 5, выход которого через по следовательно соединенные детектор ФНЧ 7, преобразователь постоянное напряжение - временной интервал 8 подключен к первому входу логическо го -элемента И 9, выход которого под ключен к входу первого двоичного счетчика 10, выход- которого подключен к первому входу блока формирова ния выходного кода 11, а к второму входу логического элемента И 9 подключен выход ГПИ 12, последний также подключен через делитель частоты 13 к входу второго двоичного счётчика 14, который, в свою очередь, подключен к управляницему вход аналогового коммутатора 5 и второму входу блока формирования выходного кода 11. Устройство работает следующим образом. При реальном положении прибора в скважине углы поворота первичных преобразователей 2, 3 и 4 связаны с искомыми углами наклона и устано кй отклонителя буровоге инструмента следующими зависимостями: tgfi sinV tgQ tgBj созЧ tgQ tgSj tgLf При этом в начальном положении (Q О, 4 0) ось вращения первог маятника находится в плоскости нак лона скважины, а угол поворота Тре его первичного преобразователя равен нулю. При малых углах наклона скажины (Q 3-5°) устанавливающий момент третьего маятника, являющийся произведением плеча на проекцию силы тяжести на ось перпендикулярную ос вращения, является неэффективным поскольку величина последней близка к нулю, и поэтому погрешяосгь измерення л Bj с уменьшением угла Q до нуля возрастает по гиперболе до бесконечности. Аналогично д В возрастает с увеличением угла наклона в окрестностях точек 4 0° и Ч 180°, а дй, в окрестностях точек 4 90° и 4 270°. Сигналы с первичных преобразователей 2, 3 и 4 пропорциональные углам В, Й2 и IE.J поступают на входы аналогового коммутатора 5, на управляющий вход которого с второго двоич- ного счетчика 14 поступают последовательно шесть управляющих кодов, с помощью которьгх аналоговый ко1-1мутатор 5 обеспечивает последовательную передачу на выход шести входных сигналов, которые проходя через детектор 6, фильтр 7, преобразователь постоянное напряжение - временной интервал 8 и, преобразуясь во временные интервалы, поступают на первый вход логического элемента И 9, на второй вход которого поступают тактовые импульсы с генератора 12, с выхода логического элемента И на вход первого двоичного счетчика 10 поступают пачки тактовых импульсов, пропорциональных входным сигналам, количество которых считьгоается первым двоичным счетчиком 10 и, преобразуясь в двоичный код, поступает на первый вход блока формирования выходного кода 11. Одновременйо с генератора 12 на вход делителя частоты 13 поступают тактовые импульсы, частоты которых делится до частоты, необходимой для переключения второго двоичного счетчика 14, управлякщего переключением аналогового коммутатора 5, частота переключения последнего определяется временем, необходимым для опроса входных сигналов с первичных преобразователей 2, 3 и 4. Кроме того, сигнал с выхода второго двоичного счетчика 14, представляющий собой двоичный код состояния аналогового коммутатора 5, поступает в блок формирования выходного кода 11, Таким образом, в блок формирования выходного кода 11 поступают два двоичных кода: один с первого двоичного счетчика 10, представляющий собой информативный код, и второй с второго двоичного счетчика 14, представляющий собой распознаватель5 10861396

ный код входного сигнала, которыение угла, устанавливающий момент либо записьшаются в оперативноемаятника которого, становится малозапоминающее устройство (ОЗУ), либоэффективным, передаются по каналу связи на поверх

ность земпи в блок регистрации и5 Преобразователь наклона скважины

вычислений, в котором искомые углыи угла установки отклонителя буроопределяются из системы уравненийвого инструмента обладает более

(1), из которого исключается товысокой точностью измерения во всем

уровнение, которое содержит значе- иапазоне искомых углов Q и Ч .

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАКЛОНА СКВАЖИНЫ И УГЛА УСТАНОВКИ ОТКЛОНИТЕ ЛЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий два маятника с первичными преобразо вaтeлям i угла поворота, оси которых и продольная ось преобразователя взаимно перпендикулярны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при больших углах наклона скважин, он снабжен третьим маятником с первичным преобразователем угла поворота ось которого совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговым, коммутатором, детектором, фильтром низких частот, преобразователем постоянное напряжение - временной интервал, логическим элементом И, Генератором прямоугольных импульсов, делителем частоты, двумя двоичными счетчиками и блоком формирования ; выходного кода, причем выходы первичных преобразователей подключены к входам аналогового коммутатора, выход которого через последовательно соединенные детектор, фильтр низких частот, преобразователь постоянное напряжение - временной интервал, логический элемент И и первый двоичный счетчик подключен на первьй вход блока формирования выходного кода, а второй вход логического элемента И соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, который также подключен через делитель частоты на вход второго двоичного счетчика, который, в свою очередь подключен к управляющему входу аналогового коммутатора и второму входу блока формирования выходного кода.