Преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента

(19 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКОМУ(71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им, Орджоникидзе(56) 1.Авторское свидетельство СССРУ 285860, кл. Е 21 В 47/02, 1970.2. Патент США У 3.587,176,кл. 33-205, 1971.3. Авторское свидетельство СССРВ 876978, кл. Е 21 В 47/02, 1981(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАКЛОНАСКВАЖИНЫ И УГЛА УСТАНОВКИ ОТКЛОНИТЕЛЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащийдва маятника с первичными преобразователями угла поворота, оси которыхи продольная ось преобразователявзаимно перпендикулярны, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения прибольших углах наклона скважин, онснабжен третьим маятником с первичным преобразователем угла поворота,ось которого совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговымкоммутатором, детектором, фильтромнизких частот, преобразователем"постоянное напряжение - временнойинтервал", логическим элементом И,генератором прямоугольных импульсов,делителем частоты, двумя двоичнымисчетчиками и блоком Формированиявыходного кода, причем выходы первич"ных преобразователей подключены квходам аналогового коммутатора,выход которого через последовательно соединенные детектор, фильтр низких частот, преобразователь "постоянное напряжение - временной интервал", логический элемент И и первыйдвоичный счетчик подключен на первый вход блока формирования выходного кода а второй вход логическогоэлемента И соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, который также подключен через делительчастоты на вход второго двоичногосчетчика, который, в свою очередь,подключен к управляющему входу аналогового коммутатора и второмувходу блока формирования выходногокада.10861Изобретение относится к промысло.вой геофизике и может быть использовано для определения наклона сква.жин и положения отклонителя бурового инструмента. 5Известен инклинометр, содержащийкорпус, внешнюю рамку с эксцентричным грузом, ось вращения которойсовпадает с продольной осью прибора,и две внутренние рамки-маятники, 1 Ообразующие с внешней рамкой карданные подвесы, причем на осях внешнейрамки и одной из внутренних установлены датчики углов поворота, а навторой внутренней рамке - пара ортогональных феррозондов, ориентируемыев плоскости горизонта1 1.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность измерениязенитного угла и угла установки 20отклонителя бурового инструментапри малых углах наклона скважины(11 6 3-5), поскольку устачавливающий момент эксцентричного грузавнешней рамки при этом является25малоэффективным.Известно также устройство, содержащее корпус, две внешние и двевнутренние рамки-маятники, образующиедва карданных подвеса и два датчикаугла поворота, установленные наосях внутренних рамок, причем осивращения внешних рамок и продольнаяось прибора - ортогональны 23,Недостатком указанного устройстваявляется сложНость конструкции, кроме того, сложность токоподвода квнутренним рамкам, а процесс сборкии регулировки карданных подвесов является технологически сложным и трудоемким,Наиболее близким к изобретениюявляется преобразователь наклонаскважины и угла установки отклонителя бурового инструмента, содержащийдва маятника с первичными преобразователями угла поворота, оси которыхи продольная ось преобразователявзаимно перпендикулярны 1 3 1.Преобразователь обладает сравнительной простотой конструкции, одна Око характеризуется низкой точностьюизмерения при углах наклона скважиныбольше 45 в окрестностях = 0,90 , 180 и 270, поскольку в этихслучаях устанавливающий момент одного иэ маятников является малоэффективным, что ведет к большой погрешности измерения угла поворота маят" 39 2ника и, следовательно, измеряемыхуглов Я и Ч, так как последние функционально связаны с углами поворотамаятников,Целью изобретения является повышение точности измерения при большихуглах наклона скважины.Поставленная цель достигаетсятем, что преобразователь наклонаскважины и угла установки отклонителя бурового инструмента, содержащийдва маятника с первичными преобразователями угла поворота, оси которыхи продольная ось преобразователявзаимно перпендикулярны, снабжентретьим маятником с первичным преоб.разователем угла поворота, ось которого совпадает с продольной осьюпреобразователя, аналоговым коммутатором, детектором, фильтром низкихчастот, преобразователем "постоянноенапряжение - временной интервал",логическим элементом И, генераторомпрямоугольных импульсов, делителемчастоты, двумя ддочными счетчикамии блоком формирования выходного кода,причем выходы первичных преобразователей подключены к входам аналогового коммутатора, выход которогочерез последовательно соединенныедетектор фильтр низких частот, преобразователь "постоянное напряжениевременной интервал", логический элемент И и первый двоичный счетчикподключен на первый вход блока формирования выходного кода, а второйвход логического элемента И соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, который также подключен через делитель частоты на входвторого двоичного счетчика, который,в свою очередь, подключен к управляющему входу аналогового коммутатора и второму входу блока формирования выходного кода,На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.Преобразователь наклона и углаустановки отклонителя бурового инструмента содержит генератор возбуждения 1, первичные преобразователи .углов поворота 2, 3 и 4, закрепленные на трех взаимно перпендикулярных осях маятников, установленныхв корпусе так, что ось одного изних - первичного преобразователя 4,совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговый коммутатор 5,86139 55 3 10 детектор 6, фильтр низкой частоты (ФНЧ) 7, преобразователь "постоянное напряжение - временной интервал 8, логический элемент И 9, первый двоич ный счетчик 10, блок формирования выходного кода .11, генератор прямоугольных импульсов (ГПИ) 12, делитель частоты 13 и второй двоичный счетчик 14.Обмотка возбуждения первичных преобразователей 2, 3 и 4 подключены к генератору возбуждения 1, а сигнальные - к входам аналогового коммутатора 5, выход которого через по" следовательно соединенные детектор 6 ФНЧ 7, преобразователь "постоянное напряжение - временной интервал" 8 подключен к первому входу логического элемента И 9, выход которого подключен к входу первого двоичного счетчика 10, выход которого подключен к первому входу блока формирования выходного кода 11, а к второму входу логического элемента И 9 подключен выход ГПИ 12, последний также подключен через делитель частоты 13 к входу второго двоичного счетчика 14, который, в свою очередь, подключен к управляющему входу аналогового коммутатора 5 и второму входу блока формирования выходного кода 11.Устройство работает следующим образом.При реальном положении прибора в скважине углы поворота первичных преобразователей 2, 3 и 4 связаны с искомыми углами наклона и установ ки отклонителя бурового инструмента следующими зависимостями: При этом в начальном положении (ЯО, т = 0) ось вращения первого маятника находится в плоскости наклона скважины, а угол поворота треть его первичного преобразователя равен нулю.При малых углах наклона скажины (Ц 4 3-5) устанавливающий момент третьего маятника, являющийся произведением плеча на проекцию силы тяжести на ось перпендикулярную оси вращения, является неэффективным поскольку величина последней близка к нулю, и поэтому погрешностьизмерения й В, с уменьшением углаЯ до нуля возрастает по гиперболедо бесконечности.Аналогично л В возрастает сувеличением угла наклона в окрестностях точек Ч = 0 и 9 = 180, а ЬЯ,в окрестностях точек М= 90 и. сР - 270 О1 О Сигналы с первичных преобразователей 2, 3 и 4 пропорциональныеуглам В, В, и В, поступают на входыаналогового коммутатора 5, на управляющий вход которого с второго двоич 15 ного счетчика 14 поступают последовательно шесть управляющих кодов, спомощью которых аналоговый коммутатор 5 обеспечивает последовательнуюпередачу на выход шести входных сиг.20 налов, которые проходя через детектор 6, фильтр 7, преобразователь"постоянное напряжение " временнойинтервал" 8 и, преобразуясь во временные интервалы, поступают на пер вый вход логического элемента И 9,на второй вход которого поступаюттактовые импульсы с генератора 12,с выхода логического элемента И навход первого двоичного счетчика 10поступают пачки тактовых импульсов,пропорциональных входным сигналам,количество которых считывается первым двоичным счетчиком 10 и, преобразуясь в двоичный код, поступаетна первый вход блока формированиявыходного кода 11. Одновременйо сгенератора 12 на вход делителя час"тоты 13 поступают тактовые импульсы,частоты которых делится до частоты, 40необходимой дпя переключения второгодвоичного счетчика 14, управляющегопереключением аналогового коммутатора 5, частота переключения последнего определяется временем, необходимым для опроса входных сигналовс первичных преобразователей 2, 3 и4. Кроме того, сигнал с выхода второго двоичного счетчика 14, представляющий собой двоичный код состоянияаналогового коммутатора 5, поступаетв блок формирования выходного кода 11, 50 Таким образом, в блок формирования выходного кода 11 поступают два двоичных кода: один с первого двоичного счетчика 10, представляющий собой информативный код, и второй с второго двоичного счетчика 14, представляющий собой распознаватель1086139 Составитель В. Булыгин Техред Т.фанта Корректор Л. Дэятко Редактор Г. Гербер Заказ 2207/3 1 Тираж 564 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035; Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,ный код входного сигнала, которыелибо записываются в оперативноезапоминающее устройство (ОЗУ), либопередаются по каналу связи на поверхность земли в блок регистрации ивычислений, в котором искомые углыопределяются иэ системы уравнений(1), из которого исключается тоуровнение, которое содержит значение угла, устанавливающий момент маятника которого становится малоэффективным. 5 Преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента обладает более высокой точностью измерения во всем диапазоне искомых углови Ч .