Устройство для контроля зенитных углов и положения отклонителя в скважине

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК П 9 Е 21 В 47 0 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТ и регулировочными резисторами,при этомдополнительные синусно-косинусные вращаю.щиеся трансформаторы расположены на осяхвращения маятников, а утлы между электри.ческнми осями нулевого положения основных и дополнительных синусно-косинусныхвращающихся трансформаторов равны 45,причем выход генератора возбуждения соединен с роторными обмотками синусно-косинусных вращающихся трансформаторов, ста.торные обмотки которых связаны с информационными входами коммутатора, синусныеобмотки статоров основных синусно-косинусных врашаюшихся трансформаторов подключе.ны к входам блока вьщеления знака, выходкоторого соединен с входом блока управления коммутатором, а один из выходов бло.ка управления подключен к управляющемувходу коммутатора, а другой его выход - Ск первому входу блока формирования ре.эультируюшего кода, выход коммутатора через аналого. цифровой преобразователь связан с вторым входом блока формированиярезультирующего кода, выход которого соединен с наземным блоком обработки информации, а регулировочные резисторы включе. СЛны в цепь возбуждения дополнительныхсинусно-косинусных вращающихся транс Дформаторов, М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИ(71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 622,243.7 (088,8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР Иф 285860, кл. Е 21 В 47/02, 1967. . 2. Авторское свидетельство СССР У 933968, кл. Е 21 В 47/022, 1980 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗЕНИТНЫХ УГЛОВ И ПОЛОЖЕНИЯ ОТКЛОНИТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ, одержашее два ортогональных маятника, расположенных в корпусе, на осях вращения которых установ. лены основные синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя дополнительными синусно-косинусными вра. шающимися трансформаторами, генератором возбуждения, коммутатором, блоком выделения знака, аналого-цифровым преобразовате. лем, блоком формирования результирующего кода, наземным блоком обработки инфор. мации, блоком управления коммутатором 115533 АИзобретение относится к области бурении может быть использовано при определе.нии пространственной ориентации стволаскважины.Известно устройство для контроля комплекса параметров траектории скважины инаправления отклонителя, содержащее синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы (СКВТ), обмотки которых связаны сцилиндрическими обмотками, расположенными на оси подвижной системы чувствительного элемента и в корпусе устройства 11.Недостатком этого устройства являетсянизкая точность измерения, обусловленная 15влиянием температуры на СКВТ,и бесконтактные индуктивные токосъемы (цилиндри.ческие обмотки).Известно также устройство для определе.ния зенитного и визирного угла в сква. 2 Ожине, содержащее два ортогональных маятника, расположенньх в корпусе, на осяхвращения которых установлены основныесинусно.косинусные вращающиеся трансформаторы. В этом устройстве в алгоритмы оп 25ределения искомых углов входят тангенсыуглов поворота ортогональных маятников,что позволяет при взятии отношений двухсигналов с каждого СКВТ (синусов и ко.синусов) устранить дополнительные погреш- ЗОности, обусловленные влиянием дестабилизирующих факторов (вариации температуры,частоты и амплитуды напряжения возбуждения и т,д.) 12Недостатком устройства является низкаяточность измерения, обусловленная основнойсистематической составляющей погрешности,поскольку статистические характеристикиСКВТ как функционального преобразователя являются нелинейными и сигналы с них 411имеют низкую чувствительность: с косинус.ных обмоток в диапазонах углов поворота0-45 и с синусных 45 - 90.Цель изобретения - повышение точностиизмерений за счет уменьшения систематической составляющей погрешности,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для контроля зенитных углов иположения отклонителя в скважине, содер.жащее два ортогональных маятника, распо.ложенных в корпусе, на осях вращениякоторых установлены основные синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы,снабжено двумя дополнительными синуснокосинусными вращающимися трансформато- урамн, генератором возбуждения, коммутатором, блоком выделения знака, аналого-цифровым преобразователем, блоком формирования результирующего кода, наземным бло ком обработки информации, блоком управ.ления коммутатором и регулировочными резисторами, при этом дополнительные синус. но.косинусные вращаюшиеся трансформаторы расположены на осях вращения маятников, а углы между электрическими осями нулевого положения основных и дополнительных синусно-косинусных вращающихся трансформаоторов равны 45, причем выход генератора возбуждения соединен с роторными обмотками синусно косинусных вращающихся трансформаторов, статорные обмотки которых связаны с информационными входами ком. мутатора, синусные обмотки статоров основных синусно-косинусных вращающихся трансформаторов подключены к входам блока выделения знака, выход которого соединен с входом блока управления коммутатором, а один из выходов блока управления подключен к управляющему входу коммутатора, а другой его выход - к первому входу блока формирования результирующего кода, выход коммутатора через аналого цифровой преобразователь связан с вторым входом блока формирования результирующего кода, выход которого соединен с наземным блоком обработки информации, а регулировочные резисторы включены в цепь возбуждения дополнительных синусно-косинусных вращающихся трансформаторов.На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - статистичес. кие характеристики СКВТ.Устройство содержит корпус 1, два ортогональных маятника 2 и 3, основные СКВТ 4 и 5, дополнительные СКВТ 6 и 7, генератор возбуждения 8, коммутатор 9, блок выделения знака (БВЗ) 10, блок управления коммутатором (БУК) 11, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, блок формиро. вания результирующего кода (БФРК) 13, наземный блок обработки информации 14 и регулировочные резисторы 15 и 16.Регулировочные резисторы 15 и 16 служат для масштабирования статистических характеристик дополнительных СКВТ 6 и 7 по отношению к основным СКВТ 4 и 5.Наземный блок обработки информации 14 предназначен для регистрации выходных кодов,Ы; с выхода БФРК 13, Конкретное его использование зависит от способаинклинометрирования скважины и исполнения скважинной части геофизической аппаратуры, в состав которой может входить дан. ное устройство, Для варианта с кабельным или каким-либо другим каналом оператив. ной связи (гальваническим, гидравлическим1155733 оэ (1 1 55 и т.д,) наземный блок включает в себя устройство приема скважинной информации, ее регистрации, обработки и отображения, Для варианта автономного исполнения предлагаемого устройства (например, для автономного инклинометра сбрасываемого типа) с дискретной регистрацией инклинометрической информации наземный блок 14 включает в себя дополнительно блок интерфейса и блок управления перезаписи кодов из БФРКв оперативный запоминающий блок. В обоих вариантах все блоки и устройства наземного блока 14, а также их связи известны, являются унифицированйыми.Работа устройства заключается в следующем.Роторные обмотки СКВТ 4 - 7 запитываются синусоидальным напряжением от генератора возбуждения 8. При вертикальном положении корпуса (зенитный угол 0=0 ) сигналы со статорных обмоток СКВТ име. ют следующие обозначения:,=0;СКВТ б - Оэ: У - уСКВТ 5 - О -о;СКВТ 7: Ц,:О:фи54 С 4 2 11 где О - сигнал с синусных обмоток СКВТ;0 с, - сигналы с косинусных обмоток;О - максимальное значение сигналов.При отклонении корпуса от вертикали на угол О и повороте вокруг собственной оси на угол ч 1 (если корпус устройства жестко связан с отклонителем, то угол установки отклонителя бурового инструмента) маятники, ориентируясь по вектору ускорения свободного падения, поворачиваются относительно своего начального положения на некоторые углы р и р1 При этом роторы СКВТ 4 - 7 поворачиваются относительно статоров и сигналы с из выходов имеют следующую связь с угламир 1 и в (фиг. 2): В процессе измерения этих сигналов происходит анализ знака сигналов О, и Ц 5, и автоматический выбор сигналов 05 (или с) и Оз 4(или Ос ), т.е. сигналов,статистические характеристики которых в конк.ретных диапазонах имеют наибольшую крутитну.Цикл измерения включает в себя четыре такта. В первом по логическим командам БУК 11 коммутатор 9 подключает синусную обмотку СКВТ 4 на вход АЦП 12,в котором сигнал, пропорциональный синусу утла поворота первого маятника, пре 10 образуется в цифровой код. БВЗ 10 иБУК 11 отрабатывают управляющие воздействия на управляющий вход БФРК 13, в котором формируется результирующий код сигнала в СКВТ 4, включающий в себя информативные разряды 8- О,разряды знака 0+,и разряды 8-0 ч, по которым. данныйкод распознается при обработке информации,Например, если в разряде 8 содержится "0", то это означает, что код имеет отрицательный знак, если "1", то положительный.Если в разрядах 0 - О+4 содержится код001, то это означает, что данный информационный код пропорционален сигналу с синус.ной обмотки СКВТ 4, если содержится код011, то информационный код пропорциона.лен сигналу с синусной обмотки СКВТ 6и т,д.Во втором такте БВЗ 10 распознается знаксигнала с выхода СКВТ 4. Если этот сигналположителен, то БУК 11 отрабатывает коман.ды на управляющий вход коммутатора 9,который подключает косинусную обмоткустатора СКВТ 6 на вход АЦП 12. Если этотсигнал отрицателем, то коммутатор 9 подключает синусную обмотку статора СКВТ 6на вход АЦП 12, Одновременно в БФРК 13формируется распознавательный код и кодзнака. Результатом второго такта являетсяинформативный код, формируемый в БФРК13 пропорциональныи сигналу О ( илии),Аналогично в третьем и четвертом тактахв БФРК 13 формируются коды, пропорциональные сигналам О зэ и Ц 54 1,или 11 сс 445Результирующие коды с; далее эаписыва.ются в оперативное запоминающее устройст.во или передаются в наземный блок 14 поканалу связи. Обработка информации в наземном блоке 50 14 осуществляется в следующем порядке.Если О 0 и 0 ) О, то берутся отно- шения Если 0 с О, 0 с О, то берутся отно.взшенияй - 1; й+ -(я)Определяются тангенсы углов поворота малтииков знаки (+) и ( - ) соответствуют положи- тельиыМ или рцатн нл 051 и ЦвЛналйзируются диапазоны углов ри /Ь по знакам сигналов Оз и ОэИскомые углы определяются в вычислителе ваземиого блока 14 в каждом диана. зоне углов ри в по обобщенным алгорйтмам9 Агс 1 Таким образом, в процессе измеренияпроисходит автоматический выбор и опрос сигналов статорных обмоток СКВТ, статис.тические характеристики которых в данных 5 диапазонах имеют наибольшую крутизну.Изобретение по сравнению с базовымобъектом обладает повышенной точностью измерения, достигаемой тем, что в устройство дополнительно введены два СКВТ 1 О (СКВТ 6 и СКВТ 7), причем с основныхСКВТ (СКВТ 4 и СКВТ 5) опрашиваются синусные обмотки статоров, а с дополнительно введенных - сигналы, статистические характеристики которых в данных диапазо.15 нах углов поворота маятников имеют наибольшую крутизну; кроме того, выбор сигналов с дополнительных СКВТ и формиро.вание результирующих кодов осуществляется автоматически; анализ знаков сигналов эр с основных СКВТ и формирование кодазнака и распознавательного кода осуществляется также автоМатически и исключает регистрацию избыточной информации, по распознавательному коду в вычислителе наэемно го блока происходит автоматический выборалгоритма вычисления искомых углов,Повышение точности измерения за счетуменьшения систематической составляющей погрешности обуславливает экономический эффект от применений устройства.1155733 т,2 Фиг. 2 рректор. В. Бутяга тор О. Колеснико акаэ 306 исное лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва, Ж, Составитель И. Карбачинск Техред С.Мигунова К Тираж 540 нного комитета ений и открыт аушская наб.,