Устройство для определения угла искривления и координат ствола буровой скважины

Союз Советских Социалистических Республик(45) Лата опубликования описания 1005.78(51) М. Кл. Е 21 В 47/022 Государственный комитет Совета Министров СССР оо делам нзооретеннй н открытий(71) Заявитель Саратовский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ ИСКРИВЛЕНИЯ И КООРДИНАТ СТВОЛА БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ Изобретение может найти применение при измерении кривизны и координат стволов буровых скважин.Известен двухстепенный гиротеодолит для измерения азимута на земной поверх" я ности, чувствительная система которого выполнена в вице одного двухстепенного гиротайометра 1.Недостатком двухстепенного гиротеодолита является его высокая чувствитель ность к малейшим колебаниям и наклонам корпуса относительно вертикали. Поэтому этот гиротеодолит нельзя применять для определения азимута буровых скважин, так как при опускании гиротеодолив та в скважину ось подвеса гнротахометра может значительно отклонятся от вертикали, что приводит к погрешностям,Известно устройство для определения 30 углов искривления и координат ствола буровой скважины, содержащее корпус, чувствительную систему, глубиномер и вычислитель 21.Недостатками этого устройства явля. 2 ются малая точность измерения азимута скважины ( 1 5 О) и невозможность одновременного определения углов искривления и координат ствола буровой скважины. 30 С целью устранения этих недостатковчувствительная система выполнена в видеблока трех двухстепенных гиротахометров, в двух из которых выходы оси параллельны оси скважины, а входные осиих ортогональны, при этом выходная осьтретьего гиротахометра расположена подуглсы к оси скважины,На фиг. 1 изображена блок-схема соединения составных частей устройства;на фиг. 2 - схема расположения гиротахометров в блоке.Устройство для определения угловискривления и координат ствола буровойскважины вкюпочает в себя инклинометр1, чувствительными элементами которогоявляются три двухстепенных гиротахометра 2-4, выполненные по схеме компенсационного гиротахометра с цифровичвыходом; передаточный ролик с глубиномером 5,установку для соединениякабеля и вычислитель б. Глубиномер 5и вычислитель б установлены на поверхности земли. Инклинометр 1 и глубиномер 5 соединены с вычислителем б дистанционно посредством кабеля.Выходные оси гиротахскетров 2 и 3(фиг. 2) ориентированы параллельно осиона цилиндрического корпуса инклинометра, совпадавицей с осью скважины,их входные оси ортогональны. Выходная ось гидротахометра 4 с целью сокращения диаметра инклинсметра развернута относительно его главной оси, сонпадающей с осью озд корпуса на угол(г 2 о,Устройство работает следующим образом.При опускании инклинометра 1 на тросе в скважину сигналы с гиротахометров по кабелю передаются н дискретные моменты С П ( П и 0,1,2,) в вы" 0 числитель 3. Вйчислитель эа времяь 1 = - 1 я(В промежутке между соседнимисигналами) производит следующие операции:1. Определяет компоненты (6, ( 1:1,5 2,3) абсолютной угловой скорости инклинометра н момент 1 пиз системы алгебраических уравненийК 1"эЗдесь К;, К - кинетический момент икоэффициент жесткости 1 -го гиротахометра соответственно, )з 1 я- сигнал 1 -го гиротахометра в моментСп.2. Вычисляет параметры Родри .аамильтона Л; ( 10,1,2,3), однозначноопределяющие ориентацию инклинометрав геограФической системе координат 69з.и моментП, н соотнетстнинс системой дифференциальных уравнений 2 Ло Щ 1 Л 1-(Ю 2 Й СОВ У) Л ( ЙО 51 п Ч-цэ)А 2 Л фи Лоф(ЯОСО 6 Ч-Ол) Л э+(1 о ЭЮ+Ц ) Л 46 Л дщ,Л +(Я, со%9+и )Ло (Й 61 пМ+ю )Л 1, 2 Л а- си Л +(Щ -Я соби)Л +(си -Я. Э 1 пМ)Ло,эа л о э о начальные условия которой А ( (С г) - . 45Здесь Я - углоная скорость суточного вращения 8 емли, г - широта точки поверхности Земли, где проводят бурение.3. Вычисляет зенитный угол из соот ношенияа аЬ(С ) фогссоь (-2(Л(С )+Л (С 3 и азимут скважины иэ соотношенияЛ (С )Лэ(С)- Л (С)Л,(С)П 6 Л (С)Л,(С) фЛ(С)Л,(С) 4, Определяют координаты тех пунктов, разнесенных по длине скважины, где производятся замеры, по алгоритму(Си) 1(Сл фа 11, =(2,3а 2 Л,( ) Л,(С)-Л,(С) Л(С)3 дЕЬЪ,д, Е 1-2(Л(С).Л (С)ПаЕ(С),где А (сп)- измеряемое глубиномером приращение длины троса, на котором опускается блок гиротахометров, за рмя " ф.-пВыполнение чувствительной, системы устройства для определения углов искривления и координат ствола буровой скважины в виде блока трех двухстепенных гиротахометрон существенно повышает точность определения азимута и зенитного угла буровой скважины (более чем на порядок), позволяет одновременно с углами ориентации определять координаты ствола буровой скважины, уменьша" ет диаметр инклинометра, что позволяет применять устройства для измерений э скважинах малых диаметров.Формула изобретенияУстройство для определения угловискривления и координат ствола буровойскважины, содержащее корпус, чувствительную, систему, глубиномер и вычислитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения азимута зенитного угла и обеспечения одновременного определения угловискривления и координат ствола буровойскважины, чувствительная система ныполнена в виде блока трех двухстепенныхгиротахометров, в двух из которых выходы оси параллельны оси скважины, авходные оси их ортогональны, при этомвыходная ось третьего гиротахометрарасположена под углом к оси скважины.Источники информации, принятые воннимание при экспертизе:1. Воронков Н,н./ ишимов Н.М.Гироскопическое ориентирование. М.,фНедра, 1973, с. 68-73,2. Калинин й.Г. Искривление буровыхскважин. М., Гостоптехиздат, 1963,с. 192-193.609876 г. иг ( тавитель В.шест е А, Богдан аж 734 нного комитета аи изобретений ва ХРа чсос ех оеов СССР 1303 лиал ППП Патент Ужгород, Ул. Проектная, 4 айва-ЫЗаказ 2982/25ЦНИИПИ Росу Тирстве делМоск ироваКо екто Подписиовета Министроткрытийая наб д, 4