Автономный инклинометр Советский патент 1985 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к бурению неф1-яньк и газовых скважин, в частности к средствам определения геомет рических параметров пространственного положения скважин. Известно устройство для контроля пространственного положения ствола .скважины, содержащее наземные датчики упругих .колебаний, датчики глубины скважины, блок усиления, блок фильтрации, блок сравне1 я амплитуд и блок регистрации Oj Недостатками устройства являются низкая помехоустойчивость приема колебаний, трудность реализации канала связи между забоем бурящейся скважины и поверхностью земли. Известно глубинное устройство для цифровой регистрации параметров траектории скважины, вхшючающее датчики азимута, зенитного и визирного углов подключенные к информационным входам коммутатора, выход которого через аналого-цифровой преобра.зовател.ъ под ключен .к входу блока памяти, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатор и блока памяти, а первый вход блока управления подключен к выходу таймера. При этом процесс измерений совме щается с технологическим процессом подъема колонны бурильных труб для смены долота. Глубинное устройство после окончания очередного долбления сбрасывается внутрь колонны бурильных труб, в нижней части которого на ходится немагнитная бурильная труба (немагнитная .вставка). Б процессе подъема бурильного инструмента на по верхность в момент останова колонны бурильных труб для отвинчивания очередной свечи глубинным устройством осуществляется измерение и результаты заносятся в блок памяти (величины зенитного угла, азимута и времени). После извлечения прибора из.скважины он подключается к наземному устройст ву, которое счи ывает зафиксированIную в блоке памяти глубинного устрой ства информацию Z . Однако известное устройство произ водит измерение только при смене долота (т.е. при подъеме колонны бу. рипьных труб) , и не позволяет полу чать инфо:рмацИю пространственного положения забоя на длине одной про-. ходки до смены отработавшего долота. Этот недостаток существенней при бурении пород средней и мягкой твердости с высокой скоростью проходки, например, в районах Западной Сибири. Цель изобретения - повышение эффективности управления проходкой при буреш1и скважин путем измерения параметров пространственного положения скважины в интервалах времени между сменами отработавшего долота. Поставленная цель достигается тем, что автономный инклинометр, включаю- щий датчики азимута, зенитного и визирного углов, подключенные к информа ционным входам коммутатора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к входу блока памяти, блок управления, выходы которого соединены с управпяюпщми входами коммутатора и блока памяти, а первый вход блока управления подключен к выходу таймера, снабжен цифровым коьшаратором, блоком опорного кода и регистратором отклонения полного вектора напряженности геомагнитного поля от номинального значения, причем выход датчика азимута через регистратор отклонения полного вектора напряженности геомагнитного Поля подключен к первому входу цифрового компаратора, а второй связан с блоком опорного кода, при этом выход цифрового компаратора подключен к второму входу блока управления. . На чертеже представлена функциональная схема автономного инклинометра. Автономный инклинометр содержит датчики 1 измеряемых параметров (азимута, зенитного и визирного углов), коммутатор 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, блок 4 памяти, блок 5 управления, таймер 6 регистратор 7, блок 8 опорного кода и цифровой компаратор 9. I : Устройство работает следующим образом. При включении автономного инклинометра таймер 6 начинает счет времени. После этого автономный инкли- . нометр на тросе транспортируется в забой скважины. По истечении времени, большего чем время достиженйя автономным инклинометром забоя, таймер 6 отрабатывает импульс на вход блока 5 управления,.разрешая его работу. При этом блок 5 управления отрабатывает программу опроса сигналов с датчиков 1, их аналого-цифровое преобразова31

ние в АЦП 3 и запись в блок 4 памяти Затем с помощью троса осуществляется подъем автономного инклинометра.

Для определения пространственного положения ствола скважины в бурильной колонне вне забоя колонна бурильных труб составляется из магнитных (стальных) труб и немагнитйых при- чем последние устанавливаются на рав ных интервалах по длине траектории скважины.

Регистратор 7, представляюпр1й собой магниточувствительное устройство с цифровым выходом, реагйруЯу на магнитное поле Земли, формирует выходной код, пропорциональный полному вектору геомагнитного поля. На этот же код настроены цифровой компаратор 9 и блок 8 опорного кода, так что при нахождении устройства в немагнитной трубе (вставке), когда регистратор 7 максимально принимает сигнал геомагнитного поля, цифровой компаратор 9 разрешает работу блока управления, и не разрешает при нахождении его в магнитной трубе, когда экранирующая способность бурильной трубы уменьшает сигнал магнигного поля Земли. При прохождении автономным инклинометром магнитных труб

464254

измерений не производится и блок памяти не заполняется.

При достижении автономным инклинометром первой от забоя немагнитной 5 трубы на выходе регистратора 7 образуется хщфровой код, пропорциональный полному вектору геомагнитного поля, и цифровой компаратор 9 дает разрешение на работу блока управления. Цикл

10 измерения повторяется, и так в каждой немагнитной трубе. Привязка данных пространственного положения по длине скважины осуществляется по длине троса, на котором транспортируется автономный инклинометр и по числу циклов измерения. После извлечения автономного инклинометра на поверхность земли происходит считьюание информационных кодов из блока памяти,

20 их дальнейшая расшифровка и обработка.

Экономический эффект от применения автономного инклинометра состоит 25 в повышении оперативности уАравления проходкой и эффективности буренач скважин путем обеспечения измерения параметров пространственного положения скважины в интервалах времени между сменами отработавшего долота.

ABTOHOMHbffl ИНКЛИНОМЕТР, включающий датчики азимута, зенитного и визирного углов, под1шюченные к информационным входам коммутатора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к входу блока памяти, блок управления, выхода которого соединены с управвс еою :; - I II ----- щ1 ,;. - -: ; v« .Г; v:,iI ляющими входами коммутатора и блока памяти, а первый вход блока управления подключен к выходу таймера, о т-личающийся тем, что, с целью повьшения эффективности управления проходкой при бурении скважин путем измерения параметров пространственного положения скважины в интервалах времени между сменами отработавшего, долота, он снабжен цифровым компаратором, блоком опорного кода и регистратором отклонения полного вектора напряженности геомагнитного поля от номинального значения, причем выход датчика азимута через регистратор отклонения полного вектора напряженности геомагнитного поля подСП ключен к первому входу цифрового компаратора, а второй связан с блоком опорного кода, при этом- выход цифрового компаратора подключен к второму входу блока управления.