Устройство для определения положения отклонителя в процессе бурения

СО)ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 119) 5 4 Е 21 В 47/022 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВУ деления за сч шение точности опре устранения влияния тильных колебаний, жит датчики (Д) 1,2 лебаний бурильной к ствительности Д 1,2 плоскости поперечно продольных и круУстройство содер- ,3 поперечных коолонны, Оси чув- ,3 расположены в го сечения колончерез ее центр, пристановлены таким обр ы и проходятом Л 1,2 3ом, чтобы чувствиединичныйтации ос ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПО В ПРОЦЕССЕ БУ Воспринятыаэуются впередаются,5,6, котовыделяют по овыГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(46) 07,06,87, Бюл )1 21 (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производствен ного объединения Оренбургнефть" (72) Б,Е, Афанасьев, В,В, Сунцов, Е.К, Юнин, Е,Ф, Смурыгин и С,Е, Котляров(56) Авторское свидетельство СССР 11 735754, кл. Е 21 В 47/02, 1980.Авторское свидетельство СССР 11 1052653, кл, Е 21 В 47/02, 1981,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯЛОЖЕНИЯ ОТКЛОНИТЕЛЯРЕНИЯ(57) Изобретение относится к оти буренияЦель изобретения з у,с 3и - число Д; г, - величтельности д-го Л 1вектор направления ориечувствительности д-го ДД 1,2,3 колебания преобэлектрические сигналы ина полосовые усилителирые усиливают сигналы и1315607 лосу частот, в которой находится составляющая поперечных колебаний, вызванная поляризованной волной, С выходов усилителей 4,5,6 сигналы поступают соответственно на обмотки электромагнитов (ЭМ) 7,8,9. При этом вместе пересечения осей ориентацииЭМ 7,8,9 установлен чувствительныйэлемент 10 с демпфирующим элементом Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам кон" троля положения отклонителя в процессе бурения,Целью изобретения является повышецие точности определения за счет устранения влияния продольных и крутильных колебаний,Иа чертеже приведена структурнаясхема устройстваУстройство для определения положения отклонителя в процессе бурения состоит из идентичных датчиков1 - 3 поперечных колебаний бурильнойколонны, полосовых усилителей 4 - 6,электромагнитов 7 - 9, чувствительного к действию магнитного поля элемента 10 и демпфирующего элемента11, Датчики 1 - 3 закреплены на ведущей трубе бурильной колонны 12 вплоскости ее поперечного сечения подуглом 120" друг к другу и проходятчерез ее центр, Выход датчика 1 подключен к обмотке электромагнита 7через полосовой усилитель 4, выходдатчика 2 соединен с обмоткой электромагнита 8 через усилитель 5, а выход датчика 3 подключен к обмоткеэлектромагцита 9 через усилитель 6,Чувствительный к действию магнитногополя элемент 10 соединен с демпфирующим элементом 11 и расположен в месте пересечения осей ориентацииэлектромагнитов 7 - 9,Устройство работает следующим образом.При работе забойного двигателяналичие отклоцителя вызывает асимметрию сцц, деиствующих на долото(не показаны), что приводит к появ 11 и здесь создается магнитное поленаправление напряженцости которогосвязано с направлением вектора смещения колонны в силу эквивалентностиосуществляемых преобразований, Отдействия ЭМ 7,8,9 создается составляющая магнитцого поля,в направлении которой устанавливается элемент10 1 ил пению поляризованной составляющейпоперечных волн, вызванных колебаниями долота и распространяющихсяцо бурильной колонне, При этом нап 5 равление вектора смещения поляризованной волны совпадает с плоскостьюдействия отклонителя, Датчики 1 - 3воспринимают поперечные колебаниябурильной колонны и преобразовываютих в электрические сигналы, которыеподаются на полосовые усилители 46, Полосовые усилители 4 - 6 усиливают электрические сигналы и выделяют полосу частот, в которой находится составляющая поперечных колебаний, вызванная поляризованной волной, С выходов усилителей 4 - 6 сигналы поступают соответственно на обмотки электромагнитов 7 - 9. Приэтом в месте пересечения осей ориентации электромагнитов 7 - 9 создается магнитное поле, направление напряженности которого однозначно свя 25зано с направлением вектора смешенияколебаний бурильной колонны в силуэквивалентности осуществляемых преобразований: механические колебанияэлектрический сигнал-магнитное полеВекторы смещения, скорости и ускорения колебаний, вызванных поляризованной волной, лежат в одной плоскости, поэтому устройство для определения отклонителя может содержатьоднотипные датчики- 3 смещения,35 скорости или ускорений,Направление вектора смещения колебаний, вызванных неполяризованцымисоставляющими поперечных волн, изменяется хаотически, поэтому такжехаотически изменяется и направление)т,1, = О, аз вектора напряженности магнитного по- ля создаваемого электромагнитами9 следовательно, и направление сил, действующих на чувствительный к действию магнитного поля элемент О, изменяется хаотически. Для предотвращения хаотических движений чувствительного к действию магнитного поля элемента 1 О предусмотрен демпфируюший элемент 11, При отсут ствии поляризонанной составляющей колебаний бурильной колонны направление ориентации чувствительного элемента 10 неопределенно, Распространяющаяся по бурильной колонне поляризованная волна вызывает появление состанляющей колебаний в плоскости поляризации волны, При этом в магнитном поле н месте пересечения осей действия электромагнитов 7 - 9 20 присутствует составляющая магнитного поля, вектор напряженности или индук. ция которой ориентированы в зависимо. сти от положения поляризованной волны, распространяющейся по бурильной колонне, а следонательно, от направления дейстния,отклонителя, Так как направление этой составляющей не изменяется, то чувствительный элемент 10 устанавливается в направлении, 30 которое зависит от направления указанной составляющей магнитного поля, Таким образом, для того, чтобы материализовать направление плоскости поляризации поперечной волны произ водят следующие преобразования: измерение проекций поляризованной поперечной волны и преобразование каждой из них в электрический сигнал получение магнитного поля н результате 40 действия каждого электрического сигнала а затем восстановление суммарного магнитного поля, направление действия которого определяется с помощью чунстнительного элемента 10, 45 Датчик и 1 - 3 имеют поп еречнуючувствительность, относительная величина которой н зависимости от типа датчика достигает 207, Следовательно 50 на выходах датчиков- 3 появляются дополнительные составляющие от продольных и крутильных колебаний, Так как датчики 1 - 3 идентичны, а напранление крутильных и продольных ко лебаний одинаково относительно оси орн" ентации каъдогоиз датчиков, то величины состанлнюших сигналов от продольных и крутильных колебаний одинаковы у 4всех датчиков 1 - 3, Кроме того, датчики расположены под углом 120 друг к другу, поэтому векторная сумма составляющих сигналов от продольных и крутильных колебаний равна нулю,В предлагаемом устройстве можно испольэовать любое число различных по чувстнительности датчиков, установленных таким образом, чтобы При этом условии продольные и крутильцые колебания не будут оказывать влияния на точность измерения,В качестве чувствительного элемен та 10 используется, например, ферромагнитная стрелка, закрепленная на оси, расположенной в точке пересечения осей ориентации электромагнитов 7 - 9, В качестве демпфируюшего элемента 11 используется жидкость, например трансформаторное масло в емкости из диамагнитного материалаф о р м у л а изобретения Устройство для определения положения откпонителя в процессе бурения, содержащее датчики поперечных колебаний и полосовые усилители, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения за счет устранения влияния продольных и крутильных колебаний, оно снабжено электромагнитами, чувствительным к изменению магнитного поля элементом и демпфирующим элементом, при этом оси чувствительности датчиков поперечных колебаний расположены н плоскости поперечного сечения бурильной колонны и проходят через ее центр, ориентация электромагнитов соответствует ориентации датчиков поперечных колебаний, чувствительный к изменению магнитного поля элемент расположен в точке пересечения осей ориентации электромагнитов и связан с демпфирующим элементом, датчики поперечных колебаний установлены так, чтобы где и - число датчиков поперечных колебаний; г - величина чувствительности -го датчика;5607 Составитель А, РыбаковРедактор Г, Гербер Техред Л.Олийнык Корректор Т, Колб Заказ 2327/32 Тираж 532 ПодписноеВШ 11 ПШ Государственного комитета СГСРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 131единичный вектор направления 1ориентации оси чувствительности д-го датчика,причем выходы каждого датчика поперечных колебаний подключены к обмотке соответствующего электромагнитачерез полосовые усилители,