Преобразователь зенитного угла Советский патент 1991 года по МПК E21B47/02 

Фиг. 1

Изобретение относится к технике бурения нефтяных и газовых скважин, может быть использовано в составе инклинометрической аппаратуры при определении пространственной ориентации ствола скважины и является усовершенствованием преобразователя по авт.св. №1150354.

Целью изобретения является повышение точности измерения зенитного угла.

На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя зенитного угла; на .2 - схема датчика при расположении емкого слоя электропроводящей жидкости оси датчика; на фиг.З - то же, при расположении слоя по оси датчика.

Преобразователь зенитногоугла содержит датчик в виде кольцевой полости 1, заполнен- несмешивающимися жидкостями-диэ- ьктриками 2 и 3 и электропроводящей жидкостью 4, установленных на внутренних сменках полости 1 основных электродов 5, дополнительных электродов 6 и общего трода 7. Основные электроды 5 образу- о первый слой, выполнены в виде витков с выводами, сгруппированы в отдельные сек- /1И по шестнадцать и включены пзраллель- чо. Второй слой образуют дополнительные . -;чтроды б, каждый из которых выполнен в виде ламели с выводами, охватывающей секцию основных электродов 5 первого слоя. Тонкий слой электропроводящей жидкости 4 расположен по горизонтальной оси датчика, причем толщина слоя выбрана меньше расстояния между двумя соседними как дополнительными 6, так и основными 5 электродами. Общий электрод 7 подключен к плюсу источника питания,

В состав преобразователя входит также измерительный узел в виде двух RS-тригге- ров 8 и 9, элемента ИЛИ 10, генератора 11 тактовых импульсов, двух элементов И 12 и 13, двух счетчиков 14 м 15, дешифратора 16 и двух мультиплексоров 17 и 18

R-входы счетчиков 14 и 15 соединены с S-входом RS-триггера 8 и вторым входом элемента ИЛИ 10. Основные 5 и дополнительные 6 электроду СВЯЗЗНУ соответствен- но с информационными входами мультиплексоров 17 и 18, адресные входы которых подключены к входам счетчиков 14 и 15 и к входам дешифратора 16. Выход мультиплексора 17 подключен в R-входу триггера 8 и S-входу триггера 9, а выход мультиплексора 18 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10 выход которого подключен к R-входу триггера 9 Выходы RS-триггеров 8 и 9 соединены с первыми входами соответственно элементов И 12 и 13, выходы которых соединены с первыми входами соответственно элементов И 12 и

13, выходы которых соединены с С-входами счетчиков 14 и 15. Выход генератора 11 подключен к вторым входам элементов И 12 и 13.

Преобразователь зенитного угла работает следующим образом,

В момент прихода короткого импульса на вход Упр счетчики 14 и 15 сбрасываются в О, на выходе RS-триггера 8 устэнавли0 вается уровень 1, а второй RS-триггер 9 через элемент 10 сбрасывается в О. При этом элемент И 12 разрешает прохождение тактовых импульсов с генератора 11 на счетный вход счетчика 14, на выходе которого

5 формируется код, поступающий на адресный вход первого мультиплексора 17, В соответствии с этим кодом мультиплексором 17 осуществляется последовательный опрос дополнительных электродов 6 второго

0 слоя, начиная с крайнего электрода до электрода с порядковым номером п, который соединяется при данном зенитном угле через электропроводящую жидкость 4 и общий электрод 7 с плюсом источника питания При

5 этом на выходе мультиплексора 17 появляется уровень 1, который сбрасывает первый PS-триггер 8 в О и устанавливает на выходе второго RS-триггера 9 уровень 1. В этот момент времени прекращается поступле0 ние тактовых импульсов с выхода генератора 11 через элемент И 12 на счетный вход счетчика 14, на выходе которого фиксируется код, соответствующий числу опрошенных дополнительных электродов 6 второго слоя. Одно5 временно второй RS-триггер 9 разрешает поступление тактовых импульсов с выхода генератора 11 через второй элемент И 13 на счетный вход второго счетчика 15, на выходе которого фиксируется код, поступающий на

0 адресный вход второго мультиплексора 18. В соответствии с этим кодом мультиплексором 18 осуществляется последовательный опрос основных электродов 5 первого слоя, начиная с первого в секции до электрода с

5 порядковым номером п, который соединен через электропроводящую жидкость 4 и общий электрод 7 с плюсом источника питания При этом на выходе второго мультиплексора 18 появляется уровень 1,

0 который через элемент ИЛИ 10 сбрасывает второй RS-триггер 9 в О. В этот момент времени прекращается поступление тактовых импульсов с выхода генератора 11 на счетный вход второго счетчика 15, на выходе

5 которого фиксируется код. соответствующий числу опрошенных основных электродов первого слоя

Таким образом, в результате на выходах счетчиков 14 и 15 фиксируются коды, соот- ветст вующие зенитному углу в данной точке

траектории скважины, причем код NI соответствует грубому отсчету (единицы градуса), а код Nj-точному отсчету (десятки угловых минут). Далее коды NI и NJ в дешифраторе 16 преобразуются поразрядно в код, удобный для представления результата измерения непосредственно в угловой мере. С приходом следующего короткого импульса на вход Упр весь процесс измерения повторяется аналогично описанному.

При расположении тонкого горизонтального слоя жидкости выше или ниже горизонтальной оси датчика основные электроды находятся под углом к этому слою, при этом возможны ситуации, когда тонкий электропроводящий слой касается начала одной ламели п (фиг.2), и перекрывают часть электродов двух соседних секций.В этом случае при последовательном опросе дополнительных электродов на выходе первого мультиплексора появляется уровень логической 1 на n-м электроде, говорящий о том, что n-й дополнительный электрод контактирует при данном зенитном угле через электропроводящую жидкость с основным первым электродом. Затем начинается опрос основных электродов, объединенных в секции, начиная с первого. Поскольку первый основной электрод контактирует с электро- проводящей жидкостью, то на выходе второго мультиплексора также появляется уровень логической 1, процесс опроса останавливается и возобновляется после прихода следующего импульса на вход Упр. Поэтому при повороте датчика зенитного угла от фиксированного положения на угол, меньший угла п , где угол a , определяется зоной контакта первого электрода через электропроводящую жидкость с n-й ла- мелью при повороте преобразователя, всякий раз перекрывается n-я ламель и первый основной электрод соответствующий секции, при этом на выходе преобразователя появляется один и тот же код, соответству- ющий одному фиксированному значению зенитного угла.

Угол а, таким образом, является зоной нечувствительности, которая появляется при повороте датчика от некоторого угла, при котором электропроводящая жидкость касается первого основного электрода секции и начала ламели, соответствующей этой секции.

Кроме того, при расположения уровня жидкости по оси датчика также возможно появление малых зон нечувствительности, за счет неточного нанесения основных электродов и, следовательно, перекосов основных электродов и горизонтального уровня жидкости. Поэтому, чтобы исключить искажения показаний, необходимо уменьшить зону контакта ламели с первым основным электродом через электропроводящую жидкость, уменьшив тем самым влияние возможных перекосов. Если тонкий слой электропроводящей жидкости, расположенный по оси датчика, равен по толщине размерам одного электрода, то возможны случаи, когда он контактирует с дэумя электродами одновременно. Причем, если эти электроды принадлежат разным секциям, т.е. контактируют 16-й и 1-й основные электроды соседних секций (фиг.З), тогда при последовательном опросе ламелей и основных электродов на выходе преобразователя получают код, говорящий о том, что замкнута n-я ламель и первый электрод секции, соответствующей этой ламели, поскольку все соответствующие электроды в секциях связаны электрически и подключены параллельно, а опрос начинается с первого электрода. На самом же деле замкнута n-я ламель и 16-й электрод этой ламепи. Таким образом, информация, получаемая на выходе преобразователя, отличается от истинной

В предлагаемом техническом решении тонкий слой электропроводящей жидкости расположен по горизонтальной оси датчика, а толщина этого слоя выбрана меньше расстояния между двумя соседними электродами, что позволяет исключить одновременный контакт нескольких основных электродов с ламелью и обеспечивает повышение точности измерения зенитного угла.

Формула изобретения Преобразователь зенитного угла, по авт.св. Ns 1150354, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности измерения, тонкий слой электропроводящей жидкости расположен по горизонтальной оси датчика, а толщина этого слоя выбрана меньше расстояния между двумя соседними как дополнительными, так и основными электродами.

Изобретение относится к технике бурения и позволяет повысить точность измерения зенитного угла скважины. Преобразователь содержит датчик в виде кольцевой полости 1, заполненной несмешивающимися жидкостями-диэлектриками 2 и 3 и электропроводящей жидкостью 4. На стенках полости 1 установлены основные 5 и дополнительные 6 электроды (Э) и общий Э 7, который подключен к плюсу источника питания. Тонкий слой жидкости 4 расположен по горизонтальной оси датчика, а толщина этого слоя выбрана меньше расстояния между двумя соседними как дополнительными, так и основными Э 6 и 5. В состав преобразователя входят также два RS-триггера 8 и 9. элемент ИЛИ 10, генератор 11 тактовых импульсов, два элемента И 12 и 13, два счетчика 14 и 15, дешифратор 16 и два мультиплексора 17 и 18. Последовательный опрос Э 5 и 6, соединенных в момент измерения через жидкость 4 и Э 7 с плюсом источника питания, осуществляется мультиплексорами 18 и 17. Зенитный угол определяется кодом на выходах счетчиков 14 и 15, соответствующим числу опрошенных Э. Дешифратор преобразует код в удобный для отсчета в угловой мере. 3 ил. СО с