Устройство для контроля комплекса параметров траектории скважин и угла установки отклонителя бурового инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ,РЕСПУБЛИК ИЗОБРЕТЕНИЯИДЕТЕЛЬСТВУ СА ОРСКОМ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ(72) Г.Н.Ковщов, Г.В.Миловзоров, В.З,Ахметэянов и А.С.Шулаков (71) .Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 622.242(088.8)(56) 1, Авторское свидетельство ССС В 242815, кл, Р 21 В 47/02, 1969.2. Авторское свидетельство СССР 9 486132, кл. Е 21 В 17/022, 1975.3Авторское свидетельство СССР903565, кл. Е 21 В 47/02, 1979 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОМПЛЕКСА ПАРАМЕТРОВ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИН И УГЛА УСТАНОВКИ ОТКЛОНИТЕЛЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащее генератор возбуждения, датчик азимута, выполненный в виде трех ортогональных Феррозондов, жестко за-, крепленных в корпусе, датчик зенитного угла и угла установки отклонителя бурового инструмента, вы.полненный в виде двух синусно-косинусных вращающихся трансформаторов, установленных в рамках-маятниках, два коммутатора, блок управления, аналого-циФровой преобразователь, блок памяти с узлом управления записью, таймер иблок фиксации оста- нова, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения вычислений при определении азимута, оно снабжено тремя дополнительными коммутаторами и тремя избирательными усилителями, причем выход первого феррозонда через первый избирательныйусилитель подключен к первым входампервого и второго коммутаторов, выход второго Ферроэонда через второй избирательный усилитель подключен к вторым входам первогои второго коммутаторов, выходы которыхсоединены со статорными обмоткамипервого синусно-косииусного вращающегося трансформатора, выход третьего феррозонда через третий избирательный усилитель подключен кпеввому входу третьего коммутатора,выход синусной обмотки ротора первого синусно-косинусного вращающегося трансформатора подключен на первые входы четвертого и пятого комМутаторов, выходы третьего и четвертого коммутаторов подключены кстаторным обмоткам второго синуснокосинусного вращающегося трансформатора, косинусная обмотка роторакоторого подключена на второй входпятого коммутатора, выход которогочерез аналого-цифровой преобразователь подключен на вход блока памяти, выход генератора возбужденияподключен к обмоткам возбужденияФеррозондов, третьим входам первого и второго коммутаторов, вторымвходамтретьего и четвертого коммутаторов и связан с блоком управления, выходы которого подключены куправляющим входам коммутаторов,аналого-цифрового преобразователяи блока памяти, 1078041Изобретение относится к бурениюнефтяных и газовых скважин и можетбыть использовано для контроля пространственного положения ствола сква-жины и для измерения угла установкибурового инструмента.5Известно устройство для измеренияискривления скважин, содержащее ортогональные магнитоиодуляционныепреобразователи, жестко закрепленные в корпусе, и дополнительно снабженное двухкоординатным индукционным датчиком 113Недостатком данного устройстваявляется сложность определения ази. мута по сигналам с магнитомодуляционных преобразователей и индукционного датчика.Известно устройство для контролякомплекса параметров траекториискважины, содержащее датчик кривизны, 3)датчик азимута, преобразователь угла поворота, выполненный в видесинусно-косинусного вращающегосятрансформатора (СКВТ), выходная синусная обмотка которого соединена 25с входной обмоткой датчика азимута Г 2 ДНедостатком данного устройстваявляется низкая точность измерений,обусловленная трением в подвесе ЗОдатчика азимута.Известно также устройство дляконтроля комплекса параметров траектории скважин и угла установки отклонителя бурового инструмента, содержащее генератор возбуждения, дат 3чик азимута, выполненный в видетрех ортогональных Феррозондов,жестко закрепленных в корпусе, датчик зенитного угла и угла установкиотклонителя бурового инструмента,выполненный в виде двух синуснокосинусных вращающихся трансформаторов, установленных в рамках-маятниках для коммутатора, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти с узлом управления записью, таймер и блок фиксацииостанова 31Это устройство обладае высокойточностью измерений по сравнению с 5 Одругими устройствами, однако при исполнении: ;сдатчика азимута в видетрех ортогональных Феррозондов,жестко закрепленных в корпусе, определение азимута сопряжено со сложными вычислениями, алгоритмы которыхимеют следующий вид01, 510+ О С 05 Мо о=е Йм 31 о Мсоз 4 с 08-Ф 51182/ 3где а; - сигналы с феррозондов, пропорциональные проекциям полного вектора напряженности магнитного поля Земли на оси их чувствительности 19 - зенитный угольЧ - угол установки отклоните"ля.Целью изобретения является упрощение вычислений при определении азимута. Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве, содержащем генератор возбуждения, датчик ази" мута, выполненный в виде трех орто" гоиальиых Феррозондов, жестко закрепленных в корпусе, датчик. зенитного угла и угла установки отклонителя бурового инструмента, выполненный в виде двух сииусно-косинусных вращающихся трансформаторов, установленных в рамках-маятниках, два коииутатора, блок управления, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти с устройством управления эаписьв, таймер и блок Фикса" ции остаиова, оно снабжено тремя дополнительными коммутаторами и тремя иэбирательньвщ усилителями, причем выход первого ферроэонда через первый избирательный.усилитель подключен к первым входам первого и второго коммутаторов, выход второго феррозонда через второй избирательный усилитель подключен к вторым вхрдам первого и второго коммутато- роЪ, выходы которых соединены со статорными обмотками первого синусно-косинусного вращающегося трансформатора, выход третьего Феррозонда через третий избирательный усилитель подключен к первому входу третьего коммутатора, выход синусной обмотки ротора первого синусно-косинусиого вращающегося трансФорматора подключен на первые входы четвертого и пятого коммута торов, выходы третьего и четвертого коммутаторов. подключены к статорным обмоткам второго синуснокосинусного вращающегося трансформатора, косинусная обмотка ротора которого подключена на второй вход пятого коммутатора, выход которого через аналого-циФровой преобразователь подключен на вход блока памяти, выход генератора возбуждения подключен к обмоткам возбуждения ферроэондов, третьим входам первого и второго коммутаторов, вторым входам третьего и четвертого коммутаторов и связав с блоком управления, выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов, аналого-цифрового преобразователя и блока памяти.На чертеже представлена Функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство для контроля комплекса параметров траектории скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента содержит гене-, ражр 1 возбуждения, ортогональные ферроэонды 2-4, первый избирательный усилитель 5, второй избиратель)ный Усилитель 6, третий избирательный усилитель 7, коммутаторы 8-12, первый синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 13, вто, Устройство работает следующим образом.При включении таймера 18 начинается отсчет времени, и устройство транспортируется.в забой скважины. Затеи оно извлекается на поверхность Земли вместе с износившимся долотом и при движении по стволу скважины в моменты свинчивания труб происходит измерение комплекса параметров траектории скважины и их записи в блок памяти. Из" мерения производятся только в мо- менты Останова движения, которые регистрируются блоком 19 Фиксации останова, и после выдержки времени таймер 18 отрабатывает импульс на вход блока 17 управления, разрешая; тем самым, его работу. С приходом управляющего импульса на вход блока 17 управления начинается отработка программы цикла измерения и записи в блок памяти, который делится на четыре такта. В первом такте цик" ла по управляющим командам блока 17 управления коммутатор 8 подключает сигнал с выхода феррозонда 2, греобразованный избирательным усилителем 5 в синусоидальное напряжение, к синусной обмотке статора СКВТ 13; а коМмутатор 12 подключает синусную обмотку ротора СКВТ 13 на вход АЦП 15, в реверсивном счетчике которого накапливается код, пропорциональный произведению а 1 з 1 п. Затем коммутатор 9 подключает сигнал с выхода Феррозонда 3, преобразованный избирательным усилителем 6 в синусо" идальное напряжение, к косинусной обмотке СКВТ 13, а коммутатор 12 подключает синусную обмотку ротора СКВТ 13 на вход АЦП 15, в реверсивном счетчике которого формируется код, пропорциональный числителю Формулы (1) аз 1 п 9 + а. соз М, который по комайде блока 17 управления записывается в блок 16 памяти.Во втором такте цикла по управляющим командам блока 17 управления коммутатор 8 подключает сигнал с выхода ферроэонда 3 через избира", тельный усилитель 6 к синусной обмотке статора СКВТ 13, а коммутатор 10 подключает синусную обмоткуротора СКВТ 13 к косинусной обмотке ствтора СКВТ 14, и коммутатор12 - синусиую обмотку ротора СКВТ 14на вход АЦП 15, в реверсивном счетчике которого Формируется.код,пропорциональный произведению О авХп 9 соз 8 . После этого реверсиэный счетчик в АЦП 15 переключается блоком 17 управления на реверс; Затем коммутатор 9 подключаетсигнал с выхода ферроэонда 2 черезизбирательный усилитель 5 к косинусной обмотке статора СКВТ 13,коммутатор 10 подключает синусную.обмотку ротора СКВТ 13 на синусную обмотку статора СКВТ 14, а коммутатор 12 - синусную обмотку рото ра СКВТ 14 на вход АЦП 15, в реверсивном счетчике которого формируется код, пропорциональный следующему выражению (а з 1 пМ-асоМ)созд. Далее коммутатор 11 подклю чает сигнал с. выхода феррозонда 4через избирательный усилитель 7 ксинусной обмотке статора СКВТ 14,а коммутатор 12 - синусную обмотку.,ротора СКВТ 14 на вход АЦП 15, в ре версивном счетчике которого формируется код,про орциональный знаменателю формулы (1) (а з 1 пУ -а .,созМ)соз д - а З з 1 пд, который по команде блока 17 управления записывается 35 в блок 16 памяти, и затем отключается реверс счетчика в АЦП 15.В третьем и четвертом тактах покомандам блока 17 управления коммутаторы 8-11 последовательно подклю О чают статорные обмотки СКВТ 13 и14 к выходу генератора 1 возбуждения, а коммутатор 12 - синусные обмотки роторов СКВТ 13 и 14 на входАЦП 15, в счетчике которого формируются коды, пропорциональные синусам и косинусам зенитного угла иугла установки отклонителя, Затемпо командам блока 17 управления этикоды записываются в блок 16 памяти.Таким образом, результатом од ного цикла измерений являются геометрические параметры одной точкитраектории скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента, представленные в виде кодов, 55 записанных в блоке памяти. И с приходом следующего управляющего импульса на вход блока управленияцикл измерений и записи повторяется.После извлечения устройства наповерхность земли осуществляется считывание информации иэ блока па" мяти,. ее дальнейшая, расшифровка н обработка в вычислителе.Предлагаемое устройство,по срав 65нению с известным при незначитель1078041 числителя будет униФицированнойдля определения азимута, зенитногоугла и угла установки отклонителя,что повьзаает технологичность уст"ройства и сокращает время обработкиинФормации,Составитель И.Карбачинская едактор Г.Волкова Техред Л.Мартяшова Корректор Л.Пилипенко/23 Тираж 564ВЙИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раушская ка сное иал ППП 1 Патент, г. Ужгород,оектная, 4 ном усложнении коммутаций датчиковдозволяет существенно упростить вычислительные операции,.которыесводятся к делению кодов и взятию.Функции арктангенса полученного отношения. Кроме того, структура выПодпита СССРытийаб., д. 4/5