Преобразователь наклона скважин и угла установки отклонителя бурового инструмента Советский патент 1985 года по МПК E21B47/02 

О1

оэ Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для определения наклона скважин и положения отклонителя бурового инструмента. По основному авт.св. № 1086139 известен преобразователь наклона скважин и угла установки отклонителя бурового инструмента, содержащий три маятника с первичными преобразователями угла поворота, оси которых взаимно ортогональны, а ось третьего маятника совпадает с продольной осью преобразователя, коммутатор, детектор, фильтр низких частот, преобразователь постоянное напряжение - вре менной интервал, логический элемент И, генератор прямоугольных импуль сов, делитель частоты, два двоичных счетчика и блок формирования выходного кода. Причем выходы первичных преобразователей (ПП) подключены к входам коммутатора, выход которого через последовательно соединенные детектор, фильтр низких частот (ФНЧ) преобразователь постоянное напряже|ние - временной интервал, логический рлемент (ЛЭ) И и первый двоичныч сче чик подключен на первый вход блока формирования выходного кода ,а второй вход ЛЭ И соединен-с выходом генератора прямоугольных импульсов, которы также подключен через делитель часто ты на вход второго двоичного счетчика. Выход второго двоичного счетчика подключен к управляющему входу коммутатора и второму входу блока форми рования выходного кода 1 . Недостатком известного устройства является то, что выходная информация представляется показаниями трех ПП (/5, р , j), из которых в процессе обработки информации на поверхности Земли исключаются показания того ПП устанавливающий момент маятника которого становится малоэффективным, и погрешность измерения угла поворота становится значительной. В результате этого, при автономном варианте преобразователя 1/3 объема оперативного запоминающего устройст ва заполняется информацией, которая не используется для вычислений. Кроме того,при обработке информа ции на поверхности Земли требуются дополнительные временные затраты на выбор сигналов с тех ПП, у киг.фых устанавливающий момент маятника наиболее эффективен. Пель изобретения - уменьшение погрещностей при определе гии наклона и угла установки. Цель достигается тем, что преобразователь наклона скважин и угла установки отклонителя бурового инструмента снабжен источником напряжения и дополнительными детекторами, компара.торами и коммутаторами, при этом одни входы компараторов через детекторы подключены к выходам первого и второго первичных преобразователей маятника, а другие - к источнику опорного напряжения, выходы компараторов подключены к адресным входам дополнительных коммутаторов, к информационным входам которых подк.пючены выходы первичных преобразователей маятника, причем первый первичный преобразователь маятника соединен с первым, вторым и четвертым входами первого коммутатора, а второй первичный преобразователь маятника подключен к третьему входу первого коммутатора и к первому входу второго коммутатора, третий первичньш преобразователь маятника подключен к второму, третьему и четвертому входам второго коммутатора, а выходы трех коммутаторов связаны с информационными входами первого коммутатора. Устройство позволяет производить автоматическую выборку сигналов с тех первичных преобразователей, у которых устанавливающий момент маятника наиболее эффективен, и их преобразование в цифровой код. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Преобразователь наклона и угла установки отклонителя бурового инструмента содержит генератор возбуждения 1, ПП углов поворота 2, 3 и 4, закрепленные на трех взаимно перпендикулярных осях маятников, установленных в корпусе так, что ось одного из них - ПП 4, совпадает с продольной осью преобразователя, детекторы 5 и 6, подключенные к выходам первичных преобразователей 2 и 3, источник опорного напряжения 7, компараторы 8 и 9, первые входы которых подключены к детекторам, а вторые входы к источнику опорного напряжения 7, коммутаторы 10, 11 и 12, выходы двух первых коммутаторов 10 и П подключены к информационным входам третье го коммутатора 12. К информационным входам коммутаторов 10 и 11 подключ ны выходы ПП в следующем порядке: первый ГШ 2 - к первому, второму и четвертому входам первого коммутатора 10; второй ПП 3 - к третьему входу первого компаратора 10 и первому входу второго компаратора 11, третий ПП 4 - к второму, третьему и четвертому входам второго компаратора 11. Выход коммутатора 12 через последовательно соединенные детекто 13, ФНЧ 14, преобразователь постоян ное напряжение - временной интервал 15 подключен к первому входу ЛЭ И 1 выход которого подключен к входу первого двоичного счетчика 17, выход которого подключен к первому входу блока формирования выходного кода 18, а к второму входу ЛЭ И 16 подключен выход генератора прямоугольных импульсов 19, паследний также подключен через; делитель частоты 20 к входу второго двоичного счетчика 21, который в свою очередь подключен к управляющему входу коммутатора 12 и второму входу блока формирования-выходного кода 18. Адресные входа коммутаторов 10 и 11 запараллелены и подключены к выходу компараторов 8 и 9, эта же шина подключена к третьему дополнительному входу блока формирования выходного кода 18. Устройство работает следующим образом. При реальном положении прибора в скважине углы поворота ПП 2, 3 и 4 связаны с искомыми углами наклона 6 и установки отклонителя бурового инс румента / следутоЕцими зависимостями: sin Ц, tg е COS Ч- tge tg Ч- . При этом в начальном положении (б О, Ч - 0) ось вращения первого ;маятника, находится.в плоскости накло 1на скважины, а угол поворота третьег первичного преобразователя равен нуПри малых углах наклона скважины (9 5 - 10) устанавливающий момент третьего маятника, являющийся произведением плеча.на проекцию силы тя;жести на ось перпендикулярную оси 504 вращения, является неэффективным, поскольку величина последней близка к нулю, и поэтому погрешность измерения /з с уменьшением угла 6 до нуля возрастает по гиперболе до бесконечности. Аналогично ft возрастает с увеличением угла наклона в окрестностях 4 180, Д/Зг - в окточек V О рестностях точек 4 90° и . Сигналы, пропорциональные углам и /ij , с первичных преобразователей 2 и 3 через детекторы 5 и 6, где происходит их преобразование в постоянное напряжение, поступают на первые входы компараторов 8 и 9, на вторые входы которых поступает опорное напряжение с источника опорного напряжения 7. Компараторы 8 и 9 и источник опорного напряжения 7 настроены так, что при входном сигнале компараторов, превышающем некоторый заранее выбранный уровень Uj,p , соответствующий выходному .сигналу ПП 2 и 3 при углах, например 10°, происходит переключение компаратора в состояние. 1. При малых углах наклона скважины (/ь /Jpn ) компараторы 8 и 9 находятся в состоянии О, и на адресных входах коммутаторов 10 и 11 присутствует код 0-0, что соответствует подключению к выходу коммутаторов 10 и П первого входа Вр. При этом на информационные входы В , S., коммутатора 12 поступают сигналы /i, и pj. с ПП 2 и 3. При больших углах наклона скважин, например /b /i ( компаратор 8 переключается в состояние .1 и на адресных входах коммутаторов 10 и 11 присутствует код 0-1, что соответствует подключению к выходу коммутаторов второго входа В. При этом на информационные входы В,, В коммутатора 12 поступают сигналы р, и , с ПП 2 и 4, а ПП 3 исключается, так как его погрешность л/ значительна. Соответственно исключается ПП 2 при . J 7 /(,„ (р, РО, ) , при коде адреса комнутаторов 10 и 11 - 1-0. При углах наклона скважин, когда компараторы 8 и 9 ереключаются в состояние 1, на дресном входе коммутаторов 10 и 11 рисутствует код 1-1, что соответстует подключению к выходу коммутаоров 10 и 11 входов Bj. При этом на нформационные входы В,, В коммутатора 12 поступают сигналы /э и /з. с ПП 2 и 4. Преобразование, сигналов, поступаю щих на информационные входы коммутатора 12, происходит следующим обра-т На управляющий вход коммутатора 12 с второго двоичного счетчика 21 поступают последовательно управляющие коды, с помощью которых коммутатор 12 обеспечивает последовательную передачу на выход входных сигналов, которые, проходя через детектор 13, фНЧ 14, преобразователь постоянное напряжение - временной интервал 15 и преобразуясь во временные интервалы, поступают на первый вход ЛЭ И 16 на второй вход которого поступают тактовые импульсы с генератора 19, а с выхода ЛЭ И на вход первого двоичного счетчика 17 поступают пачки тактовых импульсов, пропорциональ ных входньм сигналам, количество которых считывается первым двоичным счетчиком 17 и, преобразуясь в двоичньй код поступает на первый вход блока формирования выходного кода 18. Одновременно с генератора 19 на вход делителя 20 поступают та товые импульсы, частота которых делится до частоты, необходимой для пepeкJнoчeния второго двоичного счет чика 21, управляющего переключением коммутатора 12, частота-переюпочени последнего, определяется временем, н обходимым для опроса входных сигналов с ПП 2, 3 и 4 Сигнал с выхода второго двоичного счетчика 21, представляющий собой двоичный код состояния коммутатора 12, поступает в блок формирования выходного кода 18. Кроме того, на третий вход блока формирования выходного кода 18.поступает сигнал с компараторов 8 и 9, представляющий собой распознавательный код входных сигналов. I Таким образом, в блок формирования выходного кода поступают три двоичньЬс кода: один информационный с первого двоичного счетчика 17, идва распознавательных-с второго двоичного счетчика 21 и компараторов 8 и 9, которые записываются как одно машинное слово (байт). За одно измерение в блоке формирования выходного кода регистрируются два машинных слова. Предлагаемый преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента по сравнению с прототипом позволяет на 1/3 уменьшить объем оперативной памяти, так как в процессе измерения исключается информация, которая не., используется для вычислений Кроме того, сокращается время на обработку информации. С внедрением предлагаемого устройства производительность труда на буровой повысится не менее чем в 1,3 раза, а ожидаемый зкономический эффект составляет не менее 8527 руб. на.один комплект.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАКЛОНА .СКВАЖИН И УГЛА УСТАНОВКИ ОТКЛОНИТЕЛЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА по авт.ев. № 1086139, отличающийся тем, что, с целью уменьшения логреш;ностей при определении наклона и I угла установки, он снабжен источником напряжения и дополнительными де|текторами, компараторами- и коммута,торами, при этом одни входы компараторов через детекторы подключены к выходам первого и второго первичных преобразователей маятника, а другиек источнику опорного напряжения, выходы компараторов подключены к адресным входам дополнительных коммутаторов , к информационным входам которых подключены выходы первичных преобразователей маятника, причем первый первичный преобразователь маятника соединен с первым, вторым и четвертым входами первого коммутатора, а второй первичный преобразователь маятника подключен к третьему входу первого коммутатора и к первому входу второго коммутатора, третий первичный преобразователь маятника подключен к второму, третьему и .т четвертому входам второго коммутатоН ра, а выходы трех коммутаторов свя-1 | заны с информационными входами пер-Ц вого коммутатора.