Глубинное устройство для определения параметров траектории скважины Советский патент 1983 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин,- в частности к определению параметров траектории скважин.

Известно устройство для цифровой записи скважинных параметров, содержащее коммутатор каналов, преобразователь аналог - ко;Ц/ таймер, блок памяти 1 . .

Однако это устройство не обеспечивает регистрацию данных при остановках движения колонны бурильных труб. Замер при остановке прибора, находящегося внутри колонны бурильньк труб, обеспечивает привязку данных по глубине , так как остановка движения прибора при подъеме инструмента происходит через фиксированные интерва.пы по глубине, равные длине свечи.

Известно также глубинное устройство для цифровой записи параметров траектории скважины, содержащее датчики, подключенные к информационным входам первого коммутатора, выходы которого через аналого-цифровой преобразователь подключены к первым входам второго коммутатора, управляющий вход которого, соединенс первьм выхо цом блока управления, а второй вход .связан с первьм выходом таймера, вто-.

рой выход которого подключен к установочному входу счетчика адреса и установочному входу триггера, третий выход таймера соединен с первьм входом блока управления, второй выход которого подключен к управлякяцему вхоДу первого коммутатора, а второй вход связан с блоком фиксации останова, третий выход блока управления подключен к первому входу элемента запрета, четвертый выход соединен со счетным входом счетчика адреса, выходы которого подключены к адресным входам блока памяти и ко входам элемента И, выход которого через триггер соедякек, с вторым входом элемента запрета, выход элемента запрета связан с управлякхцим входом блока памяти, выходы которого подключены к сдвиговснлу регистру 2 .

Однако в этом устройстве данные об измерениях заносятся в память устройства независимо от того, насколько они близки друг к другу, что вносит

25 (Избыточность в измерения, так как

значите.пьную часть траектории скважины занимает прямолинейный наклонный участок (участок стабилизации). Вследствие этого неоправданно 5пвеличивает30 ся объем памяти глубинного устройства. Целью изобретения является сокращение избыточности регистрации параметров. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчики, подключенные к информационным входам первого коммутатора, выходы которого 1Ч.ерез аналого-цифровой преобразова гель подключены к первым входам второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а второй вход связан с первым выходом таймера, второй выход которого подкл ачен к установочному входу .счетчика.адреса и установочному входу триггера, третий выход таймера соединен с первым входом блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу первого коммутатора, а второй вход блока управления связан с блоком фиксации останова, третий выход блок.а управления подключен к первому входу элемен та запрета, четвертый выход соединен со счетным входом счетчика адреса, выходы которого подключены к адресным входам блока памяти и ко входам элемента И, выход которого через тригге соединен со вторым входом элемента запрета, выход элемента запрета связан с управляющим входом блока памяти, выходы которого подключены к сдвиговому регистру, снабжено регист ром текущего значения, блоком регист ров предьщущих значений, блоком вычитания, блоком сравнения, блоком ус тановок и счетчиком измерений,причем входы регистра текущего значения сое динены с выходами второго коммутатора, выходы связаны со входами блока регистра предыдущих значений, первыми входами блока вычитания и информа ционными входами блока памяти, допол нительные информационные входы которого подключены к выходу счетчика из мерений, вход которого соединен с пя тым выходом блока, управления, шестой выход которого подключен к управляющему входу блока вычитания и управляющему входу блока регистра предыду щих значений, выходы.которого соедин ны со вторыми входами блока вычитания, выходы которого подключены к .первым входам блока сравнения, вторы входы которого через блок установок соединены с седьмым выходом блока уп равления, третий вход которого ПОДКЛЮ-, чен к выходу блока сравнения. На фиг. 1 изображена блок-схема глубинного устройства; на фиг. 2 - логическая схема блока регистров пре дыдущих значений; на фиг. 3 - логиче кая схема блока сравнения. Устройство содержит датчики 1 измеряемых параметров (например, зенит ного угла, азимута, угла установки отклонителя), первый коммутатор 2, аналого-цифровой преобразователь .3, второй коммутатор 4, таймер 5, блок памяти 6, счетчик адреса 7, сдвиговый регистр 8, блок управления 9, элемент запрета 10, блок фиксации оста- нова 11, элемент И 12, триггер 13, регистр текущего значения 14, блок регистров предыдущих значений 15, блок вычитания 16, блок сравнения 17j блок уставок 18, счетчик измерений 19, ВХОДНОЙ коммутатор 20, регистры 21, выходной коммутатор 22, коммутатор разрядов 23, элементы НЕ 24 и 25, элементы И 26 и 27, элемент ИЛИ 28, элементы И 29 и 30. Устройство работает следующим образом. Перед спуском в скважину включается глубинное устройство, 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 спуска внутрь колонны бурильных труб на троссе. Через заранее установленный интервал времени, начиная от момента включения прибора, меньший, чем время движения прибора к забою скважины, таймер 5 подает сигнал на установочный вход счетчика адреса 7, который устанавливает счетчик 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 10. При поступлении сигнала на установочный вход триггера 13 он устанавливается в положение, когда на его выходе - сигнал логического нуля, открьовающий элемент запрета 10. При этом управляющие сигналы от блока управления 9 могут беспрепятственно проходить через открытый элемент запрета 10 на управляющий вход блока памяти 6. Во время движения автоном,ного скважинного прибора внутри колонны бурильных труб к забою скважины блок фиксаций 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 9 команду на, осуществление цикла регистрации параметров. Затем по сигналу блока управления 9 счетчик измерений 19 устанавливается в нулевое состоя|Ние, а первый коммутатор 2 подк/почает к аналого-цифровому преобразователю 3 первый датчик 1. Код, соответствующий эначе{|ию первого измеряемо.го параметра., с выхода аналого-цифро вого преобразователя 3 через второй коммутатор 4поступает на выход регистра текущего значения 14. По сигналу, поступающему из блока управления 9 через открытый элемент запрета 10 на управляющий вход блока памяти 6, цифровой код, соответствукйций зна чению первогоизмеряемого параметра, и содержимое счетчика измерений 19 запоминается в первой ячейке блока памяти 6. Одновременно по сигналу бл ка управления 9 код первого измеряемого параметра заносится в блок регистров предьщущих значений 15, чего блок управления 9 дает сигна ka счетный вход счетчика адреса 7и на вход счетчика измерений 19, содер жимое которых наращивается на единиц При этом к информационному входу 6ло ка памяти 6 подключается вторая ячей ка памяти. Затем по сигналу блока уп равления 9 первый ксФюлутатор 2 подключает к аналого-цифровому преобраз вателю 3 второй датчик 1. Код, соответствующий значению второго измеряе мого параметра, с выхода аналого-циф рового преобразователя 3 через второй коммутатор 4 и регистр текущего значения 14 поступает на информацион ный вход блока памяти 6, а также на вход блока регистров предыдущих значений 15. По сигналу из блока упрачления 9 код второго измеряемого пара йетра и содержимое счетчика измерений 19 заносятся во вторую ячейку блока памяти6. Код второго измеряемого параметра заносится.также в бло регистров предьщущих значений 15. Далее блок управления 9 переключает счетчик адреса 7 и счетчик измерений 19 в следующее положение, после-чего к информационному входу блока памяти 6 подключается третьи ячейка памяти. Аналогично осуществляется занесение кода, соответствующего значениям последукхцих измеряемых параметров, в блок памяти 6 и. блок регистров прёдьадущих значений 15. При этом в ячейке блока памяти 6 заносится код параметра измерений и идентификатор измерения, соответствующий содержимому счетчика измерений 19. ; После окончания опроса всех датчиков 1 блок управления 9 даеткоманду на наращивание на единицу счетчика адреса 7 и переключает входы второго коммутатора 4, в результате чего, к информационному входу блока памяти 6 подключается выход таймера 5. По команде блока управления 9 в блоке памяти 6 запоминается время проведения измерений в первой точке траектории скважины. Код времени измерений в блок регистров предыдущих значений не заносится. Затем блок управления 9 сбрасывает счетчик измерений 19. На этом цикл измерения и регистрации в первой точке траектории скважины заканчиваете. Команда на начало следующего цикла измерения и регистрации, вьщается блоком фиксации останова 11 после того, как .прибор -начал двигаться и снова остановился. При подъеме прибора вместе с колонной бурильных труб остановка происходит в момент отвинчивания и складирования очередной свечи. Таким образом, при подъеме скважинного прибора вместе с колонной бурильных руб цикл регистрации осуществляется каждый раз после перемещения прибора на длину свечи. Это обстоятельство используется для обеспечения последующей привязки данных измерений к глубине скважины. Дополнительно для привязк1 данных к глубине используется зафиксированное в скважинном приборе время, когда осуществляется каждый цикл регистрации. После того., как блок фиксации останова 11 вьщал разрешение в блок управления 9 на, проведение измерений в следующей точке -траектории скважины, блок управления 9 дает команду на первый коммутатор 2 для подк ючения первого датчика 1 ко входу аналого-цифрового преобразователя 3 и на второй коммутатор 4 для подключения выхода аналого-цифрового преобразователя 3 ко входу регистра текущих значений 14. Затем блок управления 9 дает команду на блок регистру предьадущих значений 15- для подключе- ния ко входу блока вычитания 16 кода, соответствующего измеренному в предыдущем цикле значению первого параметра, и подает сигнал на блок установок 18 для подключения ко входу блока сравнения 17 кода установки, соответствующего первому измеряемому параметру. Блок управления 9 дает команду на блок вьгчитания 16 для проведения операции вычитаний кодов и с некоторой задержкой - команду в блок Регистров предьщущих значений 15 на запись одержимого регистра текущего значения 14. На выходе блока управления образуется код, соответствующий модулю разности текущего значения первого параметра и его предыдущего значения. Этот код сравнивается в блоке сравнения 17 с кодом, установленным на выходе блока уставок 18, Блок сравнения 17 вьвдает в блок управления 9 сигнал о соотношении сравниваемых кодов. Если код, соответствуюий разности текущего значения параетра и его предыдущего значения, ревышает значение, то блок управления 9 вьвдает команду на наращивание счетика адреса 7 на единицу для подключения очередной ячейки памяти блока памяти 6 к информационным входам, а также наращивает счетчик измерений 19 на единицу. Затем на управляющий вход блока памяти 6 поступает команда от блока управления 9 на запись текущего значения первого параметра и содержимого счетчика измерений 19 в блок памяти 6. Если код, соответствующий разности текущего значения параметра и его предыдущего значения, меньше или равен коду уставки, то блок управления 9 не дает команду на нapaщивaf иe счетчика адреса 7 и, следовательно, следующая ячейка блока памяти 6 не подключается к информационным входам. При этом блок управления 9 выдает импульс на счетчик .измерений 19 и его содержимое наращивается на единицу, но команда по управляющему входу блока памяти 6 на запись текущего значения параметра и содержимогб счетчика измерений 19 не поступает. Затем по сигналу блока управления 9 первый коммутатор 2 подключает к аналого-цифровому преобразователю 3 второй датчик 1. Код, со)тветствующий значению второго измеряемого параметра, с выхода аналогоцифрового преобразователя 3 через второй коммутатор 4 и регистр текущещего значения 14 поступает на информационный вход блока памяти 6 и на- входы блока регистров предыдущих значений 15 и блока вычитания 16. Блок уп,равления 9 подает сигнал на блок уставок 18 для подключения ко входу блока сравнения 17 кода уставки, соответствующего второму измеряемому параметру, а также дает команду на блок регистров предыдущих значений 15 для подключения ко входу блока вычитания 16 кода, соответствующего измеренному в предыдущем цикле значению второго параметра. Далее работа устройства происходит аналогично описанному. После окончания опроса всех датчиков 1 блок управления 9 дает команду на второй коммутатор 4 для подключения к информационным входам блока памяти 6 выхода таймера 5..По команде блока управления 9 счетчик адреса 7 наращивается на единицу и код соответствующий времени проведения измерений во второй точке траектории скважины заносится в блок памяти 6. На этом цикл проведения измерений в данной точке траектории скважины заканчивается.

При получении сигнала от блока фи сации останова 11 на проведение измерений в следующей точке траектории скважины блок управления 9 снова производит опрос датчиков и таймера в вышеописанном порядке.

Защита информации, хранимой в блоке памяти 6, от повторной записи осуществляется следующим образом.

После того, как осуществлена запись в последнюю ячейку блока памяти 6, на выходе элемента И 12, подключенного к -адресным входам блока памяти 6, появляется сигнал, перебрасываю5 щий триггер 13. На выходе триггера 13 появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход элемента запрета 10, запрещающий прохождение управляющих сигналов на блок па10 мяти 6. Запоминание данных после этого прекращается. Таким образом, после проведения измерений во всех точках траектории скважины блок памяти 6 содержит информацию о параметрах тра15 ектории скважины. Параметры отличаются друг от друга на велргчину, превышаквдую уставку, величина которой устанавливается оператором отдельно по каждому параметру перед начале рабо20 устройства. Идентификация измерений осуществляется по кодам счетчика измерений, которые также хранятся в блоке памяти 6.

После извлечения глубинного устрой2 ства из скважины блок памяти 6 через сдвиговый регистр 8 подключается кабелем к наземному устройству обработки информации.

Блок регистров предьщущих значе,.. НИИ 15, назначение которого - сохра|нить коды параметров, измеренных в Епредьщущем цикле для последующего сравнения их с текущими значениями параметров данного цикла, содержит входной коммутатор 20, регистры 21,

выходной коммутатор 22.

Работа блока.регистров предыдущих значений 15 происходит следующим образом.

По командам блока управления 9

40 входной коммутатор 20 последовательно распределяет запись кодов измеряемых параметров в регистры 21 (код первого параметра в регистр 1, код второго - в регистр 2,, код п-ого - в

45 регистр п) . В результате по окончании цикла измерений в блоке регистров предыдущих значений 15 хранится информация об измеренных параметрах. В следующем цикле по командам блока

50 через выходной коммутатор 22 в порядке первоначальной записи содержимое регистров выдается на выход блока.

Блок сравнения 17 представляет со55 бой комбинационную схему и работает следующим образом.

На вход коммутатора разрядов 23 поступают две шины с выхода блока вы читания 16 и выхода блока уставок 18. По команде блока управления 9 коммутатор разрядов 23 последовательно подключает к вьссодам А и В разряды сравниваемых кодов,начиная со старшего.

65 Если происходит сравнение во всех разрядах, то на выходе 1 присутствует логическая единица во всех тактах сравнения. В случае появления логической единицы на выходах П и Ш даль нейшее сравнение прекращается (наличие единицы в старшем разряде одного из сравниваемых кодов). При этом логическая единица на выходе 11 означает, что код А меньше кода В, логичес кая единица на выходе W - что код А больше кода В. Сокращение избыточности при записи и хранении информации о геометрических параметрах скважины позволяет исследовать более глубокие скважины при одном и том же объеме памяти глу бинного устройства либо сократить объем памяти в предлагаемом устройст ве по сравнению с известными. Формула изобретений Глубинное устройство для определе ния параметров траектории скважины, содержащее датчики, подключенные к информационным входам первого коммут тора, выходы которого через аналогоцифровой преобразователь подключены к первым входам второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а второй вход связан с первым выходом таймера, второй выход которого подключен к установочному входу счетчика адреса и установочному входу триг гера, третий выход таймера соединён с первым входом блока управления, вт рой выход которого подключен к управ ляющему входу первого коммутатора, а второй вход блока управления связан с блоком фиксации останова, третий выход блока управления подключен к первому входу элемента запрета, четвертый выход соединен со счетным входом счетчика адреса, выходы которого подключены к адресным входам блока памяти и ко входам элемента И, выход которого через триггер соединен со вторым входом элемента запрета, выход элемента запрета связан с управляющим входом блока памяти, ВЕЛХОДЫ которого подключены к Сдвиговому регистру, отличающееся тем, что, с целью сокращения избыточности регистрации параметров, оно снабжено регистром текущего значения, блоком регистров предыдущих значений, блоком вычитания, блоком сравнения, блоком установок и счетчиком измерений, причем входы регистра текущего значения соединены с выходами второго коммуталтора, выходы связаны с входами блока регистра предьщущих значений, первыми входасми блока вычитания и информационными входами блока памяти, дополнительные информационные входы которого подключены квыходу счетчика измерений, вход которого соединен с пцтым выходом блока управления, шестой выход которого подключен к управляющему входу блока вычитания и управляющему входу блока регистра ПЕ едьщущих значений, выходы которогосоединены со вторыми входами блока вычитания, выходы которого подключены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого через блок установок соединены с седьмЕли входом - блока управления, третий вход которого подключен к выходу блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент CLJA № 4047430, кл. 73-151J опублик. 1976. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке № 2906172/03, кл. Е 21 В 47/022, 1980.