Устройство для определения углов искривления скважины

(51) ЕТЕНИЯ,ВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО(72) В,Х.Исаченко, Г.Н,Ковшов, Л.Л,Лебедев, А.М,Мелик-Шахназаров, Г.В.Ииловзоров, А.Н,Рыбаков, А.Н.Сергеев, В,Г,Фролов и Л.П.Шумилов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт комплексной автоматизации нефтяной и газовой промышленности (53) 622.241.7(088.8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 744122,кл. Е 21 В 4/02, 1980.2. Авторское свидетельство СССР Ф 802535, кл. Е 21 В 47/02 , 1981.3. Авторское свидетельство СССР У 462019, кл. Е 21 В 47/02 , 1975. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОЦ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ, содержащее блок возбуждения, датчик азимута иа феррозондах и датчик угла отклонения, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго детекторов и с первым коммутатором, к выходам детехторов подключен второй коммутатор, выход которого соединен с аналого"цифровым преобразователем блока приема информации и последовательно соединенных блока дешифрации и блока индикаций, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения углов, оно снабжено дополнительным коммутатором, реверсивным счетчиком, блоком памяти, глубинным программным блоком, функциональным преобразователем и блоком управления, при этом вход дополнительного коммутатора соединен с блоком возбуждения, а выход дополнительного коммутатора ,подключен соответственно к входам датчиков азимута и угла отклонения,к вы.ходу аналого-цифрового преобразователя подключен вход реверсивного счетчика, а выход последнего подклю-а. чен к входу блока памяти, который че-. рез шинусоединен с блоком приема информации, причем последний подключен к входу функционального преобразователя, а выход блока обработки данных - к входу блока дешифрации, выходы глубинного программного блока подключены к управляющим входам соответственно первого и второго коммутаторов, управляющему входу реверсивного счетчика и управляющему входу блока памяти, а выходы блока управления. соединены с,управляющими входами глубинного программного блока и блока обработки данных.1139835 Изобретение относится к контролюза пространственным положением ствола нефтяных и газовых скважин.Известен азимутальный датчик инклинометра, содержащий скважинныйблок, состоящий из преобразователяазимута, усилителя, генератора, ключей, триггеров и коммутатора, и наземный блок, связанный со скважиннымкаротажвым кабелем и состоящий из 10генератора, ключей нуль-органа, источников разряда, блока квадрантови решающего блока Г 1 3.Известен феррозондовый датчик азимута, содержащий феррозонды, датчик 15длины кабеля, генераторы и каналыпреобразования, состоящие из фильтра,усилителя, детектора, удвоителя частоты и модулятора, а также КС-цепочки, триггеры Шмитта, преобразователь 20фаза-код и счетчик 2 3.Недостаток устройств - зависимостьрезультата измерений от температуры,которая достигает значительной величины на больших глубинах и оказывает влияние как на первичные преобразователи (феррозонды, датчики углаотклонения), так и на каналы преобразования,1Известен скважинный инклинометр,который содержит глубинное устройство, состоящее из датчиков азимутаугла отклонения и положения отклонителя, фазовращателей, коммутатора,синхронных детекторов, нуль-органа, З 5блока питания, и наземное устройство,содержащее фильтр, усилитель, формирователь, счетчик, дешифратор, ключи, интеграторы и измерители, имеетдополнительный канал для формирова Ония и передачи служебных посылок калибровки, что позволяет уменьшитьошибки, возникающие вследствие влияния температуры и других возмущающихфакторов 3.45Недостатком известного устройстваявляется наличие двух каналов - измерительного и дополнительного дляформирования и передачи служебныхпосылок калибровки, Поскольку коэффициенты передачи указанных каналовне могут быть идентичными, возникающие аддитивная и мультипликативнаясоставляющие погрешности не компенсируются полностью, что приводит к 55уменьшению точности измерения,Цель изобретения - повышение точности определения углов,2Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения углов искривления скважины, с держащее блок возбуждения, датчик азимута на феррозондах и датчик угЛа отклонения, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго детекторов и с первым коммутатором,к выходам детекторов подключен второй коммутатор, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, блока приема информации и последовательно соединенных блока дешифрации и блока индикации, снабжено дополнительным коммутатором, реверсивным счетчиком, блоком памяти, глубинным программным блоком, Функциональным преобразователем и блоком управления, причем вход дополнительного коммутатора соединен с блоком возбуждения а выход дополнительного коммутатора - подключен к входам датчиков азимута и угла отклонения, к выходу аналого-цифрового преобразователя подключен вход реверсивного счетчика, а его выход - к входу блок памяти, который через шину соединен с блоком приема информации, причем последний подключен к входу Функционального преобразователя, а выход блока обработки данных - к входу блока дешифрации, выходы глубинного программного блока подключены к управляющим входам соответственно первого и второго коммутаторов, управляющему входу реверсивного счетчика и управляющему входу блока памяти, а выходы блока управления соединены с управляющими входами глубинного программного блока и блока обработки данных. На чертеже предст;влена блок-схема устройства.Устройство содержит скважинный прибор 1, включающий датчик 2 азимута на феррозондах, датчик 3 угла отклонения, блок 4 возбуждения, первый 5 и второй 6 детекторы, первыйи второй 8 коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь 9, глубинный программный блок 10, реверсивный счетчик 11, блок 12 памяти, соединенный через шину 13 данных с наземным устройством 14, включающим блок 15 приема информации, функциональный преобразователь 16, блок 17 дешифрации, блок 18 индикации и регистрации и блок 19 управления.3 1139Работу устройства рассмотрим напримере, где датчик азимута содержитдва ортогональных горизонтируемыхферрозонда, а датчик угла отклонениясодержит маятник с синусно-косинусным 5вращающим трансформатором (СКВТ),причем как датчик азимута, так и датчик угла отклонения расположены вэксцентричном карданном подвесе.Устройство работает следующим образом.Для осуществления измерения азимута и угла отклонения в определеннойточке ствола скважины блок 19 управления дает команду глубинному программному блоку 10 на начало циклаизмерения. Глубинный программныйблок 10 в свою очередь дает командуна первый коммутатор 7, который подключает к блоку возбуждения феррозонд, измеряющий синусную составляющую азимута, датчика 2 азимута наФеррозондах. Одновременно по сигналу глубинного программного блока10 второй коммутатор 8 подключаетпервый детектор 8 к аналого-цифровому преобразователю 9, а реверсивныйсчетчик 11 устанавливается в режимСложение",В первом такте происходит следую30щее измерения величины и определениезнака синусной составляющей азимута.Первый детектор 5 выделяет аналоговый сигнал, несущий информацию овеличине и знаке синусной составляющеи азимута, аналого-цифровой преобМ35разователь 9 преобразует этот сигналв число-.импульсньги код, которыи поступает на вход реверсивного счетчика 11.40В реверсивном счетчике 11 записывается результат измерения, содержащий аддитивную и мультипликативнуюсоставляющие погрешности. Причинойаддитивной составляющей погрешности35может быть, например, дрейф нуля измерительного канала. Причиной мультиплггкативной составляющей погрешности - изменение коэффициента передачиизмерительного канала, связанное сизменением температуры скважинногоприбора. Во втором такте по команде глубинного программного блока 10 первый коммутатор 7 отключает блок 4 возбуж-Й дения от датчика 2 азимута на Феррозондах, а реверсивный счетчик 11 переключается в режим "Вычитание". По 8354скольку феррозонд, измеряющий синусную составляющую азимута, отключен от блока 4 возбуждения, :змерительный канал осуществляет измерение и преобразование в число-импульсный код аддитивиой составляющей погрешности измерения. Число-импульсный код с выхода аналого-цифрового преоб разователя 9 поступает на вход реверсивного счтечика 11 и вычитается из числа, записанного в первом такте. Таким образом, в реверсивном счетчике оказывается записанным код синусной составляющей азимута без аддитив" ной составляющей погрешности. В третьем такте глубинный программный блок 10 устанавливает блок 12 памяти в режим "Запись информации", и код, соответствующий синусной составляющей азимута без адцитивной помехи, с выхода реверсивного счетчика 11 поступает на блок 12 памяти и запоминается. Так осуществляется устранение аддитивной составляющей помехи. На этом цикл измерения и запоминания синусной составляющей заканчивается.Аналогично происходит измерение и запоминание косинусной составляющей азимута.После измерения и запоминания синусной и косинусной составляющих азимута по команде глубинного программного блока 10 первый коммутатор подключает датчик 3 угла отклонения на основе синусно-косинусного вращающегося трансформатора к блоку 4 возбуждения, а второй коммутатор 8 подключает к входу аналого-цифрового преобразователя 9 выход второго детектора 6, связанного с сигнальной обмоткой синусно-косинусного вращающегося трансформатора датчика 3 угла отклонения.Измерение и запоминание синусной и косинусной составляющих угла отклонения происходит аналогично тому, как это осуществлялось при измерении и запоминании синусной и косинусной составляющих азимута. оПосле окончания полного цикла записи в блоке 12 памяти оказывается записанной информация о синусных и косинусных составляющих азимута и угла отклонения, содержащая мульти- . пликативную составляющую погрешности и не содержащая аддитинную составля- ющую погрешности.А вхпЫ А совЫЫ агсг нли ю агссг - . - " А сове(А вдпф(1) В совд нли Вагсгд - -; -В вкпб(2)Блок 17 дешифрации преобразует код результатов измерения в вид, удобный для их отображения и документирования в блоке 18 индикации и регистрации.Как видно из формул (1) и (2) при Таким образом, в блоке 12 памяти зафиксирован код, соответствующий величинам: А вьп ю, А сов Й, .В вдп О,РВ сов 9, где о- азимут, 9 - угол отклонения, А и В - коэффициенты про порциональности. Коэффициенты пропор циональности для соответствукщих синусной и косинусиой составляющих одинаковы, поскольку.используется один и тот же измерительный канал.Затем .блок 19 управления дает команду, на глубинный программный блок: 10, который по управляющему входу блока 12 памяти разрешает выдачу.записанной ранее в нем информации по шине 13 данных через блок 15 приема . информации в функциональном преобразователе 16. Блок 13 обработки данных по командам блока 19 управления осуществляет обработку информации по 2 О следующим алгоритмам: взятии отношений, записанных в блоке 12 памяти, коэффициенты пропорциональности А и 8 сокращаются, так как происходит устранение мультипликативной составляющей погрешности измерения.Предлагаемое устройство может быть выполнено на основе датчика азимута с тремя ортогональными феррозондами, неподвижно закрепленными относительно корпуса устройства. Дат чик угла отклонения может быть вынолнен также в виде двух или трех маятников с синусно-косинусными вращающимися трансформаторами, оси вращения которых ортогональны и неподвижны закреплены относительно корпу" са устройства. Устранение аддитивной погрешности происходит так же, как и в описанном случае. Алгоритм обработки информации в функциональном пре- образователе 16 будет инью, однако и в этом случае произойдет сокращение в процессе вычислений коэффициентов пропорциональности и тем самым устранение мультипликативной составляю-; щей погрешности.Лабораторные испытания макета устройства показали, что погрешность измерения азимута в широком диапазоне изменения температуры скважинного прибора не превышаеу 2 , а погрешность измерения угла отклонения - 15-20 дуговых минут1139835 рректор О.Тнгор Тираж 540 сударствеиног м изобретений ква, 3-35, Ра з 244 дписное коютета СССР открытийушская наб., д.4/5 Н 113035,Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Филиал Составитель И.Карбачинсактор И.Ковальчук Техред С.йовжий