Измерительный блок инклинометра Советский патент 1993 года по МПК G01C19/00 E21B47/02 

Изобретение предназначено для определения пространственных координат скважин, в частности для контроля правильности бурения газовых и нефтяных скважин.

Целью изобретения является повышение точности определения азимута скважины при уменьшении времени измерения, за счет проведения измерения во время кратковременных технологических остановок в процессе бурения.

На чертеже изображен общий вид описываемого устройства.

Инерциальный блок инклинометра включает в себя корпус 1, в котором установлен гироскоп 2, оси чувствительности которого X и Y направлены перпендикулярно оси рабочего движения корпуса Z. Между датчиками угла 3, измеряющего отклонения ротора 4 и датчиками момента 5 включены последовательно корректирующие усилители 6 и постоянные сопротивления 7 для измерения сигнала пропорционального

проекциям угловой скорости вращения Земли Ux и Uy на оси X и Y. Одновременные акселерометры 8,9,10 установлены вдоль осей x,y,z. С акселерометров измеряются сигналы QX. gy, gz. равные проекциям ускорения вектора свободного падения на оси x,y,z.

По сигналам Ux,Uy.gx,gy,gz определяют

азимут скважины 11 а :

л a arctgЈ ,

где A Uxgy-Uygx (1)

22

B Uxgx+Uygy) Si - иг Jli (1)

-у

fc

00

ю VI ел

,9x +gy + дг.

При определении квадранта угла «учи- | тывают знаки А и В.

Если и , то а в I квадранте, если и , то а во II квадранте. еслиА 0 и , то а в III квадранте, если и , то а в V квадранте.

Зенитный угол равен

в arctg

Vgx + g gz

(2)

Угол поворота устройства

(f arctg

&

9х

(3)

Устройство работает следующим образом.

Гироскоп останавливают в скважине 11 на время измерений, которое не превышает нескольких минут. Затем измеряют напряжения на постоянных сопротивлениях 7, пропорциональнее проекциям скорости вращения Земли U, а с трех акселерометров 8, 9. 10 получают сигналы, пропорциональные проекциям вектора ускорения свободного падения д. Полученная информация с измеритель ной части инклинометра используется для расчета азимута скважины, зенитного угла и поворота инклинометра.

Положительный эффект от применения предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, заключается в повышении точности определения азимута скважины и улучшения эксплуатационных характеристик.

,ff

0

5

0

5

0

Точность повышается за счет отсутствия горизонтальной и азимутальной коррекций, осуществляемых с большими погрешностями, обусловленными различной ориентацией измерительного блока.

Эксплуатационные характеристики улучшаются за счет отсутствия необходимости выставки гироскопа в определенном направлении и опускании его в скважину на требуемую глубину. Это позволяет проводить бурение без остановок для измерений.

Формула изобретения Измерительный блок инклинометра, содержащий корпус, гироскопический чувствительный элемент, три акселерометра с взаимноортогональными осями чувствительности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при уменьшении времени измерения, гироскопический чувствительный элемент выполнен в виде двухосного датчика угловой скорости, при этом оси чувствительности датчика угловой скорости перпендикулярны оси рабочего движения корпуса, ось чувствительности одного акселерометра направлена по оси рабочего движения корпуса, а оси чувствительности двух других акселерометров параллельны осям чувствительности датчика угловой скорости. U

Uy

9

Изобретение предназначено для определения пространственных координат скважин и может найти применение для контроля правильности бурения газовых и нефтяных скважин. Цель изобретения - повышение точности и улучшение эксплуатационных характеристик. Устройство содержит корпус, гироскопический двухосный датчик угловой скорости и устройство измерения зенитного угла, состоящее из трех акселерометров. В предлагаемом измерительном блоке оси чувствительности гироскопа направлены перпендикулярно оси рабочего движения корпуса, а оси двух других акселерометров направлены вдоль осей чувствительности гироскопа. 1 ил.