Устройство для контроля параметров траектории скважины

Союз Советских Социалистических РеспубликО П И С А Н И Е пц 5 в 52 в 4ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ополнительное к авт дв(22) Заявле с присоеди 18 02 75 (21) 2107788/10нем заявки-1) М. Кл.а601 С 9/12 Е 21 В 47/О осударственнми комете Совета 1 йиниотроа ССС па делам изобретений и открытий(45) Дат бликования оп 2) Авторы изобретения Ф, Зарипов, Г. Н. Ковшов, А. А. Молчанов, М. 3. Исмагнлов и А. Х. Сираев Уфимский авиационный институт им. Орджошткндзе н Всесоюзный(71) Заявители научно исследовательский " пРоектно консгРУкторскпй и"стнтУт геофизических неследскважин 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАРАМЕТРОВ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫ5, кроме того, наличие конбщих элементов усложняет коннадежность,углами, большимитактных токопередаструкцию и снижае овышение точ. ях в процессе типа, систему подвеса и регистрирующиОднако в таком устройстве приных углах точность установки нулятеля в плоскость наклона невелика, таты трения в осях подвеса рамкисоизмеримыми с устанавливающимксцентричного груза. В результатеизмерения азимута прн малых зеоказывается значительной, подобнымими можно измерять азимут скважины и прибор. малых зенит- преобразовак как момен.оказываются моментом от погрешность нитных углах устроиства. с зешшыми Изобретение отиосйтся к измерительной технике и предназначено для измерения азимутального, зенит, ного угла и угла установки отклонителя в процессе бурения скважины,Известные, устройства аналогичного назначения имеют недостаточно высокую точность измерения, сложную конструкцию и не могут быть использова. ны в процессе буровых работ,Ближайшим по технической сущности описываемому устройству является устройство для контроля параметров траектории скважины и направления отклонителя.Устройство содержит корпус, датчик азимута и датчик зенитного угла и угла установки отклонителя с чувствительными злементамн маятникового Целью изобретения является ити и надежности при измеренибурения,Это достигается тем, что датчик азимута идатчик зенитного угла и угла установки отклоните 10 ля разнесены на расстояние, исключающее взаимноевлияние их магнитных систем и подвешены в опо.рах без трения, причем чувствительный элементдатчика азимута выполнен в виде сферы со смещенным вниз центром тяжести, снабженным постоян.15 ным магнитом, а чувствительный элемейт датчиказенита и утла установки отклонителя - в видеконуса с центром тяжести, смещенным зксцентрич.но относительно оси его вращения и с расположенным в нем постоянным магнитом с центром20 тяжести, находящимся ниже оси его качания, кото.рый служит ротором преобразователя; тем, что нади под магнитами, размещенными в сфере и конусе, уста.,новлены магпиточувствительные элементы, например феррозонды, а также тем, что отверстия для25 подачи и отвода воздуха к аэростатическпм опорам5 9 1 Ь соединены между собой через компрессор, ресивер и приспособление для подачи сжатого воздуха,На фиг, 1 представлена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 - электрическая принципиаль. ная . схема устройства; на фиг, 3 - блок-с"ема устройства,Устройство состоит из двух отдельных датчи. ков: датчика положения колонны труб относительного магнитного меридиана, датчика азимута 1 и датчика 2, измеряющего зенитный угол и угол установки отклонителя. Чувствительным элемен. том в первом датчике является сфера 3 со смениным посредством груза 4 центром тяжести, в которую Установлена магнитная система 5, состоящая иэ двух цилиндрических параллельных друг другу магнитов, во втором датчике-кону сный шип 6, центр тяжести которого смещен эксцентрично относительно оси вращения. грузом 7. Магнит 8, центр тяжести которого ниже его оси вращения, поворачивается в опорах, установленных в конусе, Плоскость качания магнита совпадает с плоскостью, проходящей через ось симметрии и конуса и центр тяжести эксцентричного груза 7. Магнит 8 является ротором преобразователя,Датчик 2 установлен на такое расстояние от датчика 1, при котором практически исключается влияние магнита 8 на магнитную систему 5, Чувствительные элементы датчиков подвешены в опорах, моменты сил сухого трения в которых отсутствуют, например, в аэростатическом подвесе. Для подачи сжатого воздуха к аэростатическим опорам через микроотверстия 9 . в устройстве предусмотрены компреосор 10, ресивер 11 н прерывающее приспособление 12, Для измерения положения магнитов,установленных в сфере и конусе" относительно корпуса устройства предусмотрены магнитомодуляционные электрические преобразователи - фер. розонды 13,14. Такой феррозонд может быть выполнен, например, в виде кольцевого магнитопровода 15 с обмоткой подмагничивания 16, равномерно уложенной по магннтопроводу, залитанной постоянным током, предназначенной для создания постоянного начального подмагничивания, и тремя сигнальными обмотками 17,18,19, занимающими каждая сектор в 120, соедин:ннымн звездой и запитанными переменным 3 - х фазным током повышенной частоты, являющимися переменными индуктивньтьтн оэпротивлениями, величина которых зависит от положения магнитов (см. фиг,2). Для увеличения чувствительности феррозонд выполнен из двух идентичных элементов, установленных над и под магнитами, а сигнальные обмотки соединены параллельно и образуют трехфазное мостовое. соедиие. ние. Выходное напряжение снимается ыежду Обцтими точками "звезд", Аналоговые. ыходиые:сигна.льт с помощью цифровых устроттств 40,2 Х,22 преобразуются в цифровой код, (20,21-. преабразователи фаза - код,22 - преобразователи, напряжение - - код). Для определения азимута по сигналам датчи. ков 1 н 2 предусмотрено устройство алгебраическо.го суммирования 23, которое может располагаться как в скважиннои части комплекса, так и на поверхности.Устройство работает следующим образом. Сжа. тый воздух через микроотверстил 9 поступает в рабочие зазоры между сферой и корпусом, конусом и корпусом. Чувствительные элементы (сфера, конус) датчиков оказываются подвешенными на тонкой воздутпной пленке, при этом силы сухого трения в опорах полностью отсутствуют. Если ус-.ройство отклонено от вертикали даже на малый угол, то конус под действием эксцентричного груза 7, поворачиваясь, устанавливается центром тяжести в плоскость наклона, магнит 8 сохраняет горизон тальное положение, магнитная система 5 сферы 3 устанавливается по магнитному меридиану и гру. зом 4 в плоскости горизонта. Для уменьшения времени установления чувствительных элементов в искомые плоскости предусмотрена прерывистая подача сжатого воздуха прерывателем 12, В момент прекращения подачи сжатого воэ 11 уХачуЖтйительн.те элементы датчика, касаясь корпус;.рассеивают во время двтжения кинетическую энергию, Пространственное положение магнитов чувствительньх элементоз относительно корпусов измеряется ферроэондами. Фаза зыходного напряжения, снимаемая с феррозонда 14 датчика 2 тсм, фиг, 2)пропорциональна повороту корпуса относительно плоскости накжтиа угла установки отклонителя - ч 1 амплитуда не зависит от зенитного угла наклона скважины,Для передачи информации по каналу связи удобнеепреобразоватьаналоговые сигналы фазу, нанряжение 1 в цифровой код с помощью устройств 20,21,22, Это удобно и для вычисления азимута а скважины по сигналам датчиков 1 и 2 с помощью цифрового алгебраического сумматора 23, В нем осуществляется исключение иэ сигналов датчика 1 угла скручивания труб 1 визирного угла.Устройство позволяет определяп:рзимутадьный угол с точностью в пределах + 1:,-Прттчем,трчность не зависит от зенитного угла,.а.,определяетсяразрешающей способностью электрического преобразователя. Формула- изобретения 1.Устройство для контроля параметров траектории скважины, содержащее корпус, датчик ази. мута и датчик зенитного угла и угла установки отклонителя с чувствительными элементами маятникового типа, систему подвеса и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, .с целью повышения точности и надежности при измерениях в процессе бурения, в ием датчик азимутаи датчик зенитного угла и угла установки отклонителя разнесены на расстояние, исключающее взаимное влияние их магнитных систем и подвешены в опорах без.рения, причем чувствительный элемент датчикаазимута выполнен в виде сферы со смещеннымвниз центром тяжести, снабженной постоянным маг.питом,а чувствительный элемент датчика зенита иугла установки отклонителя - в виде конуса с центром тяжести, смещенным эксцентрично относительно оси его вращения и с расположеннымв нем пос.тоянным магнитом с центром тяжести, находящимся .ниже оси его качания, который служит ротором пре.образователя,6 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я, тем,что над и под магнитами, размещенными в сфере иконусе, установлены магниточувствительные зле. менты, например, феррозоиды.Э. Устройство но и, 1, о т л и ч а в щ е е с я тем что отверстия для подачи и отвода воздуха н азростащческим опорам соединены между собой через компрессор, ресивер и приспособление для прерывания подачи сжатого возду)а,555284 Фие Составитель А. КолазбакинаТехред О. Луговая Р. Пурнам К р Н,Золотовская Вдв 919 ИИП П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Фил Тираж 907сударственного комитета по делам изобретений и 035, Москва, Ж - 35, Рауш Подписноеета Министров СССРрытийая набд. 4/5