Устройство для контроля положения забоя

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК В.47( 51 ТВУ(21) 4204102 (22) 03.03.8 46 23 11 8 22 кл. Е СТВО ОСУДАРСТНЕКНЫИ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ САНИЕ ИЗОБР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 746094, 21 В 47/02, 1977.(54) УСТРОЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОКЕНИЯ ЗАБОЯ(57) Изобретение относится к бурениюскважин и позволяет определить координаты (К) забоя, 11 ель - осуществление оперативного контроля искривления скважины относительно ее проекта,Устр-во содержит датчики азимутального 1 и зенитного 2 углов (У) и датчик 3.наклонной глубины, аналого-цифровыепреобразователи 4, блок (Б) 5 запоминания измеренных У, Б б пересче-.та координат (К), Б 7 аппроксимации,Б 8 запоминания К. Устр-во имеет анализатор К, Б 10 регистрации К, Б 11сравнения, Б 12 вычисления шага дискретизации, Б 13 экстраполяции К, Б 14 сглаживания, Б 15 экстраполяции У, Б 16 запоминания проектных У, Б 17 регистрации. Б 14 состоит из множительных Б, сумматоров и Б деления. Вычисление К производится в Б 6 по результатам измерения У на концах интервала дискретизации по глубине. Экстраголированные значения К определяются в Б 13 по двум соседним измерениям. По текущим и экстраполированным значениям К вычисляется в Б 12 шаг дискретизации по глубине, кото" рый используется для расчета глубины и расстояния до следующей точки измерения, На Б 10 поступают текущие и экстраполированные значения К скважины, а также К наиболее близкой из ранее пробуренных скважин. Текущие значения У сглаживаются в Б 14, а в Б 17 регистрируются проектные и сглаженные значения в прогнозируемой точке. Значения К ранее пробурен- ЭюЬ ных скважин и проектных У хранятся ф соответственно в Б 8 и 16. Устр-во ф, позволяет повысить точность определе- цф .ния К забоя и эффективность процесса проводки скважин, 1 з,п. ф-лы,2 ил.+ дХ + ду,; гдеХ;, У., Х; Х;,.;, Е Изсбретение относится к бурениюнефтяных и газовых скважин, а именнок устройствам,для определения коор-динат забоя.Целью изобретения является повыше 5ние точности определения координатзабоя и осуществление оперативногоконтроля искривления скважины относительно ее проекта.1 ОНа Фиг.1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг, 2 - структурная схема блока сглаживания,Устройство для контроля положениязабоя содержит датчик 1 азимутального угла, датчик 2 зенитного угла,датчик 3 наклонной глубины, аналого-цифровые преобразователи 4, блок 5 запоминания измеренных углов, блок 6пересчета координат, блок 7 аппроксимации, блок 8 запоминания координат,анализатор 9 координат, блок 1 О регистрации координат, блок 11 сравнения, блок 12 вычисления шага дискретизации, блок 13 экстраполяции координат, блок 14 сглаживания, блок 15экстраполяции углов, блок 16 запоми,нания проектных углов и блок 17 реги 1страции.Блок 14 сглаживания состоит из мно- Ожительных блоков 18, сумматоров 19и блоков 20 деления.Первый и второй входы блока 5 запоминания измеренных углов подключены к цифроаналоговым преобразователям 4 датчиков 1 и 2 азимутального изенитного углов, .третий вход соединен с выходом блока 11 сравнения,первый и второй выходы блока 5 заломннания измеренных углов соединеныс первым и вторым входами блоков 6и 14 пересчета координат и сглаживания, а его третий выход - с третьимвходом блока 14 сглаживания, Приэтом выходы блока 14 сглаживания под ключены к первому и второму входамблока 15 экстраполяции углов, третийвход которого соединен с выходом блока 12 вычисления шага дискретизации,а выход блока 15 экстраполяции угловподключен к первому входу блока 17регистрации углов, второй вход которого связан с выходом блока 16 запоминания углов, подключенного входомк выходу блока.1 2 вычисления шагадискретизации. Причем первый вход блока 8 подключен к выходу блока 7 аппроксимации, первый вход которого подключен к выходу блока 12 вычисления шага дискретизации, а второй вход блока 7 аппроксимации подключен к выходу блока 6 пересчета координат и кпервым выходам блока 13 экстраполяциии блока 12 вычисления шага дискретизации. При этом выход блока 13 экстраполяции подключен к первому входу анализатора 9 координат и второму входублока 12 вычисления шага дискретизации, выход которого соединен с пер-вым входом блока 11 сравнения, второйвход которого подключен к выходутретьего аналого-цифрового преобразователя 4 наклонной глубины, а выход -к управляющему входу блока пересчетакоординат,Устройство работает следующим образом.Вначале, когда датчики 1 - 3 находятся в устье скважины, производится сброс в. нуль регистров и сумматоров блоков устройства. В блоке 12вычисления шага дискретизации устанавливаются наклонная глубина и расстояние до первого измерения и производится запись в блок 5 значенийазимутального и зенитного углов.Второй и последующие моменты записисигналов с датчиков 1 и 2, преобразованных в цифровую Форму в аналогоцифровых преобразователях 4, соответствуют равенству заданной глубиныглубине, отсчитанной датчиком 3 наклонной глубины. Только при этом условии блок 11 выдает разрешение назапись информации блоком 5 и пересчета координат блоком 6,Вычисление координат в блоке 6производится по результатам измерения углов, выполненным в начале иконце интервала Л 1;, по Формулам+ дЕ;,- декартовые координаты -й точки траектории скважины,- шаг дискретизациипо глубине по 1-муизмерению;приращения координат, рассчитываемыепо формулам д 1;ВХ; = - = - (ап Е;сов+ + вп 6,сов ц.);+ в 1 п О;Я 1 п); (2)1;Д 2 = -- (соэ 8. + соз О )фгде Ч., Ч 8, 8. - ачимутальныеи ченитныеуглы в 1 их+1 точках.Полученные значения координат поступают в блок 3 экстраполяции, гдепо двум соседним измерениям вычисляются экстраполированные значениякоординат Хз, Уз, 2 з, Экстраполированные значения координат траекториискважины и координаты измеренной точки передаются соответственно на второй и первый входы блока 12 вычисления цага дискретизации, где по этимвеличинам определяются наклоннаяглубина и расстояние до следующейточки измерения.При перемещении датчиков 1 и 2 наинтервал, равный вычисленному в блоке 12 шагу дискретизации, прЬизводится запись измеренных углов в блок 5,При этом все три записанные значенияуглов для точек с номерами , +1,+2 подаются в блок 4 сглаживания,Координаты траектории в блоке 6определяются только пои +1 точкам.При перемещении датчиков .в +3точку вновь производится запись измеренных углов, причем данные в блоке5 регистрируются в следующем порядке: +1, 3.+2, 3.+3.Рассчитанные значения координатподаются на блок 7 аппроксимации,который осуществляет кусочно-линейнуюаппроксимацию траектории скважины,Ич блока 7 аппроксимации в блок 8запоминания координат выдаются толькокоординаты концов аппроксимирующихотрезков. Экстраполированное значение координат с выхода блока 13 итекущее их значение из блока 6 поступают на первый и второй входы анализатора 9 координат, который вырабатыЪвает адреса, поступающие на второйвход блока 8. Блок 8 выбирает числовые значения координат ствола ранеепробуренных скважин, поступающие натретий вход анализатора 9,С выхода анализатора 9 на регистратор 1 О координат подаются экстраполированные и текущие координаты(3) 1 О 3 143ДУ; =(зп В;, + зп ц, + 92234исследуемой скважины и наиболееблизкой из ранее пробуренных.Поступающие из блока 5 на входы5блока 14 сглаживания измеренные углыв , х+1, +2 точках сглаживаются поформулам+ 2 Ч;+-гс 4 6;+ 2 В; + В;.г 1 1С Такое сглаживание позволяет уменьшить погрешности выполненных измерен йСглаженные значения углов поступают на вход блока 15 экстраполяции углов, в котором по сглаженным чначениям углов и ранее вычисленному в блоке 12 шагу дискретизации определяются экстраполированные значения углов,поступающие на первый вход регистратора 17 углов.На второй вход блока 17 подаются 25значения проектных углов скважиныданного интервала глубины.Выбор значений проектных углов вблоке 16 осуществляется по величиненаклонной глубины, поступающей из 30блока 12, В блоке 17 визуально отображаются проектные и сглаженные значения углов в прогнозируемой точкескважины.Блок 14 сглаживания состоит издвух идентичных каналов сглаживаниязенитного и азимутального углов поформуле (3), Измеренные значения углов, соответствующих х, +1, +2 точкам, поступают на сумматор 19. Причем угол, принадлежащий +1 точкеизмерений, предварительно проходитмножительный блок 18, где его величина удваивается. Полученная на выходе блока 19 сумма делится на 4 вблоке 20 деления, выход которого является выходом блока 14 сглаживания.,Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность определения координат забоя и осуществить оперативный контроль искривления скважины относительно ее проекта,Формула изобретения 551 е УстрОЙство длЯ кОнтрОлЯ положения забоя, включающее датчики аэимутального и зенитного углов, подключенные к входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей,39223 5 14 блок пересчета координат, выход которого соединен с первыми входами блоков экстраполяции и вычисления шага дискретизации и с вторыми входами анализатора координат и блока аппроксимации, первый вход. которого подклю,чен к выходу блока вычисления шага дискретизации и первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен через третий аналого-цифровой преобразователь с датчиком наклонной глубины, а выход подключен к управляющему входу блока пересчета координат, выход блока аппроксимации соединен с первым входом блока запоминания координат, второй вход которого подключен к первому выходу .анализатора координат, третий вход которого соединен с выходом блока запоминания координат, первый вход подключен к второму входу блока вычисления шага дискретизации и выходу блока экстраполяции, второй вход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход анализатора координат подключен к блоку регистрации координат, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения координат забоя и осуществления оперативного контроля искривления скважины относительно ее проекта, оно снабжено блоком запоминания измеренных углов, блоком сглаживания, блоком экстраполяции углов, блоком запоминания проектных углов и блоком регистрации углов, причем первый и второй входы блока запоминания измеренных углов подключены к выходам первогои второго цифроаналоговых преобразователей, третий вход соединен с управляющим входом блока пересчета координат, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока запоминания измеренных углов и первому ивторому входам блока сглаживания,третий вход которого соединен с третьимвыходом блока запоминания измеренныхуглов, первый и второй выходы подключены соответственно к первому и второму входам блока экстраполяции углов, третий вход которого соединенс входом блока запоминания проектныхуглов и с выходом блока вычисленияшага дискретизации, выход блока экст О раполяции соединен с первым входомблока регистрации углов, второй входкоторого подключен к выходу блока запоминания проектных углов. 25 2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок сглаживания содержит две идентичные цепи, состоящие нэ множительного блока,сумматора и блока деления, причем30 первый и второй входы сумматора ивход множительного блока являютсясоответственно первым, вторым итретьим входами блока сглаживания,выход множительного блока соединен сЗВ третьим входом сумматора, выход сумматора подключен к входу блока деления, выход которого является выходомблока сглаживания,