Устройство для определения искривления ствола скважины в процессе бурения Советский патент 1984 года по МПК E21B47/02 

о 00

О5

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее индукционные датчики упругих колебаний, подключенные к усилителям-преобразовдтелям сигналов датчиков, и регист-. ратор, отличающееся тем. что, с целью повышения оперативности контроля за искривлением скважины, оно снабжено тремя квадраторами, сумматором и блоком определения отношения , при этом выход первого датчика поперечных колебаний подключен к первому входу сумматора через последовательно соединенные первый усилитель-преобразователь и первый квадратор, выход второго датчика поперечных колебаний подключен к второму входу сумматора через последователь-но соединенные второй усилительпреобразователь и второй квадратор, а выход сумматора подключен к первому входу блока определения отношения, к второму входу которого подключен датчик продольных колебаний че(Л рез последовательно соединенные трес тий усилитель-преобразователь и третий квадратор.

.i

деления отношения выполнен в виде электронно-лучевого блока, в котором первому и второму входам соответствуют горизонтально отклоняющие и вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. устройство отличается сложностью технической реализации ввиду наличия двадцати блоков со сложными функциональными связями, кроме того, наличие упругих датчиков колебания, располсженных на дневной поверхности около буровой, вызывает дополнительные трудности, связанные с их установкой и обслуживанием. Целью изобретения является повышение оперативности контроля за искривлением скважины в процессе бурения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения искривления стз.ола скважины в процессе бурения, содержащее индукционные датчики упругих колебаний, подключенные к усилителям-преобразователям сигналов датчиков, и регистратор, снабжено тремя квадраторами, сумматором и блоком определения отношения, при этом выход первого датчика поперечных колебаний подключен к первому входу сумматора через последовательно соединенные первый усилитель-преобразователь и первый квадратор, выход второго датчика поперечных колебаний подключен к второму входу сумматора через последовательно соединенные второй усилитель-преобразователь и второй квадратор, а выход сумматора подключен к первому входу блока определения отношения, к второму входу которого подключен датчик продольньк колебаний через последовательно соединенные третий усилитель-преобразователь и третий квадратор. При этом блок определения отношения выполнен в виде логометрического указателя магнитоэлектрической системы, или в виде злектронно-лучевого блока, в котором первому и вто рому входам соответствуют горизонта но отклоняющие и вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 схема подключения логометрического указателя в качестве блока определения отношения; на фиг. 3 - схема подключения электронно-лучевого блока в качестве-блока определения отношения. Устройство содержит датчики 1 и поперечных составляющих колебаний бурильной колонны, датчик 3 продольной составляющей колебаний, уси лители-преобразователи 4, 5 и 6 квадраторы 7, 8 и 9, сумматор 10 и блок определения отношения 11. Устройство работает следующим образом. При работе долота на забое возбуждаются упругие колебания, распро страняющиеся по бурильной колонне и описываемые уравнениями: Ад sin iv- t sin uip t Xg Ag sinujgt p - sin uJp t. где X и Xp - величины смещений поперечных и продольных колебаний; А- и Ар - амплитуды соответствующих колебаний; U)g ,u)p - частота поперечных и продольных колебаний t - текущее время. Колебания бурильной колонны реги стрируются индукционными датчиками 1, 2 и 3, устанавливаемыми на веду щей трубе бурильной колонны таким образом, чтобы оси датчиков 1 и 2 поперечных колебаний пересекались между собой и продольной осью бурил ной колонны под прямыми углами, а ось датчика 3 продольньк колебаний была параллельна продольной оси бурильной колонны. С выходов датчи ков 1, 2 и 3 снимаются сигналы, пр порциональные скоростям смещения п перечных и продольных колебаний бу рильной колонны. Сигналы, снимаемые с выходов датчиков 1, 2 и 3 , описываются следующими уравнениями и/- j . - A c. cos Lu, t S-l 5 Si dt I - dXs . 52- -AT где текущие значения сигналов на выходах датчиков 1, 2 и 3 соответственно;А,,иД - амплитуды составляющих поперечных колебаний по взаимно перпендикулярным осям, при этом 1 S2- SСигналы 1, Up поступают на входы усилителей-йреобразователей 4, 5 и 6 соответственно. Здесь сигналы усиливаются в К раз и преобразовываются в напряжение постоянного тока. Кроме того., усилителемпреобразователем 6 компенсируется неидентичность коэффициента затухания поперечных и продольных волн, генерируемых долотом. С выходов усилителей-преобразователей 4, 5 и 6 сигналы U4 К .AS. ыд U5 K.Ag2i-s иь К-АрЫр поступают на входы квадраторов 7, 8 и 9 соответственно. С выходов квадраторов 7, 8 и 9 снимаются сигналы соответственно UT к AtiU)| К- ,| Ug к- А ш К . Е, где Ер - энергия продольных колебаний . Сигналы с выходов квадраторов 7 и В, равные U и и„ ,, поступают на входы сумматора 10, где производится их алгебраическое сложение: U,U,-HUg K2u;|(A|, u;|A Е, где и - величина напряжения на выходе сумматора 10; Е-- энергия поперечных колебаний. Напряжение U. и с выхода сумматора 10 поступает на первый вход