Глубинное устройство для цифровой записи параметров траектории скважины Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 

(5) ГЛУБИННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЗАПИСИ ПАРАМЕТРОВ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫ

I

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к средствам измерения параметров траекторий скважин.

Известно устройство для цифровой записи результатов каротажа, содержащее коммутатор каналов, преобразователь аналог - код, бок управления, блок памяти, блок воспроизведения, блок визуальной индикации и ЭЦВМ |lj.

Также известно глубинное устройство для цифровой записи параметров траектории скважины, содержащее датчики, подключенные к информационным входам первого коммутатора, выходы которого соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, а управляющие входы первого коммутатора связаны с первыми выходами блока управления, первый выход которого подключен к первому выходу тайме-ра, второй выход которого подключен к установочному входу счетчика адреса , счетный вход которого соединеь

со вторым выходом блока управления, а выходы - с адресными входами блока памяти 2j.

Недостатками устройства в том, что не обеспечивается разовая регистрация данных при остановках прибора, что необходимо при измерении параметров, характеризующих параметры траектории скважины. Затем при остановках прибора обеспечивает привязку данных по глубине, так как остановки движения прибора при подъеме инструмента происходят через фиксированные интервалы по глубине, равные длине свечи. Замер при остановке прибора увеличивает точность измерения, поскольку .при остановке происходит успокоение движущихся частей чувствительных элементов. Не обеспечивается запоминание момента времени , когда происхо дит измерение параметров. Кроме того, не предусмотрен запрет регистрации при переполнении памяти. Это снижает надежность и достоверность регистра39ции, так как после переполнения памя ти запоминание осуществляется в тех же ячейках памяти, в которых ранее уже были зафиксированы данные. Цель изобретения - повышение на дежности за счет предотвращения потерь информации в устройстве путем синхронизации времени измерений с моментами останова. Указанная цель Достигается тем, что устройство снабжено блоком фикса ции останова, вторым коммутатором, элементом И, триггером, элементом запрета, сдвиговым регистром, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми информационными входами второго коммутатора, в.т рые информационные входы которого по ключены к третьим выходам таймера, а управляющие входы второго коммутатора соединены с третьими выходами бло ка управления, второй вход которого подключен к блоку фиксации останова. а четвертый выход - к первому входу элемента запрета, второй вход которо связан с выходом триггера, первый вход которого подключен ко второму в ходу таймера, а второй вход через элемент И соединен с соответствующими выходами счетчика адреса, управляющий вход блока памяти подключен к выходу элемента запрета, ин- формационные входц - к выходам второгЬ коммутатора, а выходы блока памяти через сдвиговый регистр подключены к выходу устройства. Кроме того, блок фиксации останова выполнен в виде последовательно включенных датчиков вибраций, усилит ля, интегратора, порогового элемента триггера и дифференцирующей цепи. На фиг. 1 изображена схема глубин ного устройства, на фиг. 2 - блок фиксации останова, схема. Автономный скважинный прибор вклю чает в себя датчики измеряемых параметров 1 (например, зенитного угла, азимута и угла установки отклоняющих систем),первый коммутатор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, рторой коммутатор k, таймер 5, блок памяти 6, счетчик адреса 7, сдбиговы регистр 8, блок управления 9, элемен запрета 10, блок фиксации останова 11,элемент И 12, триггер 13Работа устройства происходит сле11УЮЩИМ образом. 5 Перед спуском в скважину глубинное устройство включается. Таймер 5 . начинает отсчет времени. После включения скважинный прибор транспортируется к забою скважины, Транспортировка может осуществляться, например, путем сброса прибора внутрь колонны бурильных труб или путем спуска внутрь колонны бурильных труб на троссе. Через заранее установленный интервал времени, начиная от момента включенкя прибора, меньший, чем время движения прибора к забою скважины, таймер 5 подает сигнал на установочный вход счетчика адреса 7, который устанавливает сч.етчик адреса 7 в исходное нулевое состояние. При этом счетчик адреса 7 дает на адресные входы блока памяти 6 код, соответствующий подключению к информационным входам блока памяти 6 первой группы ячеек памяти. Одновременно тот же самый сигнал от таймера 5 поступает на установочный вход триггера 13, который управляет работой элемента запрета 6. При поступлении сигнала на установочный вход триггера 13 он устанавливается в положение, когда на его выходе сигнал логического нуля, открывающий элемент запрета 6. При этом управляющие сигналы от блока управления 9 могут беспрепятственно проходить открытый элемент запрета 10на управляющий вход блока памяти 6. Во время движения автономного скважинного прибора внутри колонны бурильных труб к забою скважины блок фиксации останова 11, реагирующий на,движение прибора, запрещает работу блока управления и, следовательно регистрацию параметров. После достижения прибором нижней части колонны бурильных труб движение прибора прекращается и блок фиксации останова 11 дает на блок управления 10 команду на осуществление цикла регистрации параметров. При этом первый датчик 1 через первый коммутатор 2 подключается к входу аналого-цифрового преобразователя 3.. Выход аналого-цифрового преобразователя 3 через второй коммутатор соединяется с информаци-, онным входом блока памяти 6, По си1 налу, поступающему из блока управления 9 через открытый элемент запрета 10 на управляющий вход блока памя ти 6, цифровой код, соответствующий значению первого из еряемого параметра, запоминается в первой группе яче

ек памяти блока панйти 6.После этого блок управления 9 дает сигнал на счетный вход счетчика адреса 7, который переключается в следующее после нулевого состояние. При этом код адресных входов блока памяти 6 подключает к информационному входу блока памяти 6 вторую группу ячеек памяти. Затем по сигналу блока управления 9 первый коммутатор 2 подключает к аналого-цифровому преобразователю 3 второй датчик 1. Код, соответствую ||дий значению второго измеряемого параметра, с выхода аналого-цифрового преобразователя 3 через второй коммутатор поступает на информационный вход блока памяти 6 и по команде блока управления Э запоминается во второй группе ячеек памяти бло ка памяти 6. Блок управления 9 перек лючает счетчик адреса 7 в следующее положение, после чего к информационному входу блока памяти 6 подключается третья группа ячеек памяти Аналогично осуществляется запоминание кода, соответствующего значениям последующих измеряемых параметров. Помеле окончания опроса всех датчиков 1 блок управления 9 переключает входы второго коммутатора k и к информацион ному входу блока памяти 6 подключается выход таймера 5. По команде блока управления 9 в блоке памяти 6 запоминается время, когда был произведен данный замер. В зависимости от первоначальной установки таймера 5 это время может быть относительным и абсолютным. На этом цикл измерения и регистрации заканчивается.

Команда на начало следующего цикла измерения и регистрации выдается блоком фиксации останова 11 после того, как прибор начал двигаться и снова остановился.При подъеме прибора вместе с колонной бурильных труб останова происходит в момент отвинчивания и складывания очередной свечи. Таким образом, при подъеме скважинного прибора вместе с колонной бурильных труб цикл регистрации осуществляется каждый раз после перемещения прибора на длину свечи. Это обстоятельство используется для обеспечения последующей привязки полученных данных к глубине скважины. Дополнительно для привязки данных к глубине используется зафиксированное в скважинном приборе время, когда осуществлялся каждый цикл регистрации.

Повторная запись информации в ячейки памяти, в которых запись осуществлена ранее, исключается следующим образом. После того, как была осуществлена запись в последующую группу ячеек памяти блока памяти 6 на выходе элемента И 12, подключенного к адресным входам блока памяти 6, появ ляется сигнал, перебрасывающий триггер 13. На выходе триггера 13 появляется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход элемента запрета 10, запрещающий прохождение управляющих сигналов с блока управления 9 на блок памяти 6 Запоминание данных после этого прекращается. После извлечения глубинного устройства из скважины блок памяти 6 через сдвиговый регистр 8 подключается кабелем к наземному устройству расшифровки и обработки информации . С целью уменьшения количества жил соединительного кабеля и уменьшения числа -контактов в разъемах информация блока памяти 6 передается в наземное устройство последовательным кодом. Преобразование параллельного кода в последовательный осуществляется сдвиговым регистром 8.

Блок фиксации останова 11, назначение которого дать команду, поступающую на блок управления о начале очередного цикла измерения и регистрации, содержит датчик вибраций Ц, усилитель 15, интегратор 16, пороговый элемент 17, триггер 18 и дифференцирующую цепь 19. При этом работа блока фиксации останова 11 происходит следующим образом. Датчик вибраций I, в качестве которого может быть использован, например, акселерометр, сейсмодатчик и т.п., дает сигнал при перемешивании глубинного устройства в скважине. Сигнал датчика вибрации 1 усиливается усилителем 15 и поступает на интегратор 16, который исключает влияние случайного кратковременного прекращения вибрации, а также обеспечивает при остановке глубинного устройства вы-держку времени, необходимую для успокоения чувствительных элементов датчиков. С выхода интегратора 16 сигнал поступает на пороговый элемент 17f прямой и инверсный выходы которого соединены со входом 5 триггера 18. Инверсный выход триггера 18 подключен к дифференцирующей цепи, с выхода которой сигнал начала цикла измерений поступает на вход блока управления 9. При наличии вибраций, возникающих при движении устройства, пороговый элемент 17 срабатывает и устанавливает триггер 18 в состояние, когда на его инверсном выходе сигнал логического нуля. При прекращении вибраций после выдержки времени, определяемой настройкой интегратора 16, пороговый элемент 17 устанавливается в нулевое состояние и триггер 18 перебрасывается в положение, когда на инве|Ьсном выходе его появляется сигнал логической единицы Этот сигнал дифференцируется дифференцирующей цепочкой 19 и в виде импульса поступает на вход блока управления 9- По этому сигналу осуще ствляется начало цикла регистрации. . Последующий импульс на выходе дифференцирующей цепочки 19 может появиться только после того, как в течение определенного времени будут присутствовать вибрации (т.е. прибор будет двигаться) и вновь прекратятся (прибор остановится). Увеличение точности привязки данных к глубине и повышение оперативности расшифровки данных обуславливают экономический эффект, получаемый от применения данного устройства. Применение глубинного устройства обросного типа, которой поднимается вместе с колонной буриль ных труб значительно сокращает затра ты времени, связанные с необходимоетью останавливать работы на буровой, что требуется при измерении параметров траектории скважины обычными приборами на кабеле. Формула изобретения 1. Глубинное устройство для цифро вой записи параметров траектории скважины, содержащее датчики, подклю ченные к информационным входам перво го коммутатора, выходы которого соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, а управляющие зхо- ды - С первыми входами блока управления , первый вход которого подключен к первому выходу таймера, второй выход которого подключен к установочному входу счетчика адреса, счетный вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выходы - с адресными входами блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет предотвращения потерь информации в устройстве путем синхронизации времени измерений с моментами останова, оно снабжено блоком фиксации останова, вторым коммутатором, элементом И, триггером, элементом запрета, сдвиговым- регистром, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми информационным входами второго коммутатора, вторые информационные входы которого подключены к третьим выходам таймера, а управляющие входы соединены с третьими выходами блока управления, второй вход которого подключен к блоку фиксации останова, а четвертый выход - к первому входу элемента запрета, второй вход которого связан с выходом триггера, первый вход которого подключен ко второму выходу таймера, а второй вход через элемент И соединен с соответствующими выходами счетчика адреса, управляющий вход блока памяти подключен к выходу элемента запрета, информационные входы - к выходам второго коммута тора, а выходы блока памяти через сдвиговый регистр подключены к выходу устройства . 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е .е с я тем, что блок фиксации останова выполнен в виде последова- тельно включенных датчиков вибраций, усилителя, интегратора, порогового элемента, триггера и дифференцирующей цепи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 693286, кл. Е 21 В , 1977. 2, Патент США № ,кл. 73-151, опублик. 1976.

Фиг.2