Устройство для контроля комплекса параметров искривления скважин Советский патент 1986 года по МПК E21B47/02 

вращающегося .трансформатора зафикси- рован неподвижно под углом, равньм углу установки феррозондов относительно продольной оси корпуса, причем выход третьего избирательного усилителя подключен к четвертым входам первого и второго коммутаторов, а также к третьему входу четвертого коммутатора, синусная обмотка ротора первого синусо-косинусного вращающегося трансформатора подИзобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для контроля пространственной ориентации траектории скважины и положения отклонителя бурового инструмента.

Цель изобретения - уменьшение поперечных габаритов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля комплекса параметров искривления скв;э1жин содержит генератор 1 возбуждения, датчик 2 азимута с жестко закрепленными феррозондами 3-5, три избираа, 5in cf ia coscp -а,, сое g: (sin ty + со5 cf)

б

Ч

(а1 5 ,лЦ|-а,со5Ч 1со50-a где Я - сигналы с феррозондовэ пропорциональные проекциям пол ного вектора напряженности магнитного поля Земли на оси их чувствительности; зенитный угол

визирный угол или угол установки отклонителя. Устройство работает следуюпщм образом.

При включении таймера 17 Н 1чинает ся отсчет времени и устройство транспортируется в забой скважины. Затем оно извлекается на поверхность Земли вместе с износившимся долотом (на тросе, скребковой проволоке и т.д.) и при движении по стволу скважины в моменты свинчивания труб происходит измерение комплекса параметров искривления скважины и их записи в блок памяти. Измерения осуществляют

ключена к второму входу седьмого коммутатора, косинусная обмотка ротора второго синусо-косинусного вращающегося трансформатора через шестой и седьмой коммутаторы связа на со статорными обмотками третьего синусо-косинусного вращающегося трансформатора., выходная синусная обмотка ротора которого подключена на третий вход пятого коммутатора.,

тельных усилителя 6-8, семь коммутаторов 9-15, блок 16 управления (БУ), таймер 17, блок 18 фиксации останова (БФО), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, блок 20 памяти (БП), три синусо-косинусных вращающихся трансформатора (СКВТ) 21-23.

Феррозонды 3 и 4, лежащие во взаимно перпендикулярньгк. плоскостях установлены под углом Е к продольной оси корпуса. Ротор, СКВТ 23 повернут относительно нулевой электричес- кой оси статора на угол и зафиксирован неподвижно.

Азимут в таком устройстве определяется по следующему выражению:

5

s Есов

созср-5incp)-aj9in6 5in S ся только в моменты останова движе- 20 ния, которые регистрируются БФО 18, и после выдержки времени цепь: таймер 17 - БФО 18 отрабатывает на вход БЗ 16 импульс, который соответствует началу цикла измерений в данной точке траектории скважины.,

С приходом управляющего импульса на вход БУ 16 начинается отработка программы цикла измерения, англого- цифрового преобразования записи в память Весь цикл измерений в одной точке траектории скважины включает в себя девять тактов, В исходном состоянии феррозонды 3-5. запитаны от генератора 1 возбуждения переменным синусоидальным напряжением, сигналы с выходов которых, пропорцио- HC-IT Ые проекциям полного вектора напрялсенности геомагнитного поля на оси их чувствительности, преобразуют

0

ся в избирательных усилителях 6-8 в переменное напряжение второй гармоники и поступают на входы коммутаторов 9-12.

Б первом такте по управляющим командам БУ 16 коммутаторы 9 и 10 подключают выходы избирательных усилителей 6 и 7 соответственно к статорным обмоткам СКВТ 21, а коммутатор 15 - роторную обмотку СКВТ 21 на вход. АЦП 19. При этом в счетчке АЦП 19 формируется цифровой код, пропорциональный выражению a,sin(|i + + d coscf.

Во втором такте коммутатора 9 и 10 подключают вькод избирательного усилителя 8 к статорным обмоткам СКВТ 21, коммутатор 14 подключает роторную обмотку СКВТ 21 к, статорно обмотке СКВТ 23, а коммутатор 15 - роторную обмотку СКВТ 23 на вход АЦ Т9, реверсивный счетчик которого одновременно переключается на реверс. При этом в АЦП 19 формируется следующее выражение, являющееся кодом числителя выше приведенной формулы определения азимута:

, a,5incf toijCoscf-o(jpo5 е(соб Ц t einq).

В третьем такте Сформированный код числителя в АЦП записывается в БП 20.

В четвертом такте коммутатор 9 подключает выход избирательного усилителя 7 к статорной обмотке СКВТ 21, коммутатор 12 - роторную обмотку СКВТ 21 к статорной обмотке СКВТ 22, коммутатор 15 - роторную обмотку СКВТ 22 на вход АЦП 19, в счетчике которого формируется код, соответствующий выражению ajsincpcos9.

В пятом такте счетчик в АЦП 19 переключается на реверс и сохраняет это состояние на протяжении последующих тактов. Коммутатор 10 подключае выход избирательного уислителя 6 к статорной обмотке СКВТ 21, коммутатор 12 - роторную обмотку СКВТ 21 к статорной обмотке СКВТ 22, коммуттор 15 остается в прежнем положении При этом в АЦП формируется код, соответствующий следующему выражению

(ojSinq) - а,cos (р)соб 9 .

В шестом такте коммутатор 10 подключает выход избирательного усилителя 8 к статорной ббмотке СКВТ 21, коммутатор 14 - роторную обмотку

208208

СКВТ

21 к статорной обмотке СКВТ 23, коммутатор 15 - роторную обмотку СКВТ 23 на вход АЦП 19, из содержимого счетчика которого вычитается код,

5 соответствующий a cosqJcos8cos6.

В седьмом такте коммутатор 11 подключает выход избирательного усилителя 8 к статорной обмотке СКВТ 22, коммутатор 13 - роторную обмотку .

10 СКВТ 22 к статорной обмотке СКВТ 23, коммутатор 15 остается в прежнем положении. При этом из содержимого счетчика АЦП 19 вычитается код.

соответствующий a,,sin6sin0.

В восьмом такте счетчик АЦП 19 переключается на суммирование. Коммутатор 9 подключает выход избирательного усилителя 8 к статорной обмотке СКВТ 21, коммутатор 12 - ротор ную обмотку СКВТ 21 к статорной обмотке СКВТ 22, коммутатор 14 - роторную обмотку СКВТ 22 к стат орной обмотке СКВТ 23, коммутатор 15 остается в прежнем положении. При этом к содержимому счетчика АЦП 19 прибавляется код, соответствующий a sintpcos cos6.

В девятом такте код, накопленный в реверсивном счетчике АЦП 19 по управляющим командам БУ 16, записывается в БП 20.

Таким образом, результатом девяти основных тактов работы устройст- ства является запись в БП 20 кодов числителя и знаменателя формулы определения азимута. В четырех дополнительных тактах посредством соответствующих коммутаций выхода генератора 1 к статорным обмоткам СКВТ 21 и БП 20 записываются коды, соответствующие синусам и косинусам зенитного и визирного углов.

Таким образом, результатом одного цикла измерений являются геометрические параметры одной точки траектории .скважины, представленные в виде кодов, синусов и косинусов искомых угловых параметров азимута, зенитного и визирного углов, записанных в блоке 20 памяти. И с приходом следующего управляющего импульса нл вход БУ 16 весь цикл измерений и записи повторяется. После извлечения устройства на поверхность Земли, осуществляется считывание информации из БП 20, ее расшифровка и обработка. Предлагаемое устройство по сранне- нию с базовым объектом, за который принят прототип, при незначительном

усложнении коммутаций и дополнитель- лом введении третьего СКВТ позволяет выполнить датчик азимута с неортогонально установленными жестко за- крепленнь гми феррозондами, не усложняя при этом вычислительные операции при обработке записанной информации. Это позволяет существенно уменьшить габаритные размеры диаметра корпуса и выдолнять его меньшим линейного размера самого феррозонда. Так при

082086

линейном размере феррозонда в 42 мм, f 30°, возможно выполнение .патчика азимута с диаметром в 25 мм (с учетом толщины стенок корпуса), Умень- 5 шение габаритных размеров корпуса устройства позволяет его использовать в геофизических комплексах для исследования скважин с эффективным термостатированием, в исследованиях 10 глубоких и сверхглубоких сква- лсин.

купраИлеяиН ком- nymamoficffiu

Редактор 10. Середа

Составитель И.Карбачинская

Техред М. Пароцай Корректор А. Обручар

212/41Тиралс 548Подписное

ВИЮ1ПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ПГШ Патент, г.Ужгоромв ул.Проектная, 4