Гироскопический инклинометр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(6 ) Дополнительное к авт, свид-ву- (22) Заявлено 090 б 80 (2 ) 2938961/22-03 с присоединением заявки ЗЬ(23) П риоритетОпубликовано 30 Я 1,82. Биъллетень ЭЬЦДата опубликования описания 300 1.82(51)М. Кл. Е 21 В тт 7/022 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения 71) Заявитель есоюзный научно-исследовательский инВЖ 7 нефтепроиысловой геофизики РОСКОПИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОИ 1Изобретение относится к горной промышленности, конкретно к устройст вам, позволяющим определить величину азимутальных и зенитных углов в глубоких и узких скважинах, где невозможно наблюдение за поведением чувст 5 вительных элементов приборов, и иожет. быть применено при бурении нефтяных газовых и геологоразведочных скважин,Известен гироскопический инклиното метр, состоящий из трехстепенного гирокомпаса и маятника, применяеиого например, в инкпинометре фирмы "Нау,тик" 01 .Недостатками этого устройства являются невысокая точность замеров(нескомпенсированная скорость уходаоси кинетического момента за счетвозмущающих моментов и суточного вращения Земли), а также продолжитель" ное время измерения (до 3 ч в одной точке).Известно устройство я скважин, содержащее кор пенной гироскоп, связанный с подвижной рамкой гироскоп, в которой установлены датчики углов, и преобразовательно-измерительный блок 1.21.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность измеренийазииутальных углов из-за уходов трехстепенного гироскопа от возмущающихвоздействий и суточного вращения Земли. Применяемые индуктивные датчики имеют низкую помехоустойчивость,что также снижает точность изиерений зенитных и азикутальных углов.Кроме того, указанное устройствосложно в эксплуатации, так как передначалом требуется визирование сква"жиниого снаряда,Цель иэобретности измерениящающих воэдейстной гироскоп.Укаэанная цечто устройствоным в подвижной ения - повыаение точ"за счет учета воэмувий на трехстепенль достигается тем, снабжено установленраике эксцентричдля измерени пус, трехсте Р,И. Кривоносов, Е,А, Сапов, И,А. Сезе ов," "Х В.П. Ильчанинов, Г.А, Иихайлов и С,К. Гскацещиков,.3 90148ным грузом и двумя гироскопическимидвухстепенными датчиками угловойскорости, чувствительные оси которых взаимоперпендикулярны и связаныс подвижной рамкой,На фиг, 1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг.2 - Функциональная схема.В корпусе 1 помещен свободныйтрехстепенной гироскоп 2 (фиг, 1), 1 оКорректирующее устройство расположенов рамке 3, внутри которой для смещения центра тяжести укреплен груз 4,Между трехстепенным гироскопом ирамкой корректирующего устройстваустановлен бесконтактный синуснокосинусный трансформатор 5, ротор которого жестко соединен с наружнойрамкой гироскопа, а корпус с рамкойкорректирующего устройства.2 ОКорректирующее ус-,ройство состоитиэ двух гироскопических двухстепенных датчиков угловых скоростей(ДУС ) 6 и 7, рамки которых развернуты по отношению друг к другу на дугол 90 по часовой стрелке, еслисмотреть сверху.Векторы кинематических моментовДУС направлены вниз, Гироскопы корректирующего устройства снабжены дат- вчиками 8 и 9 углов и моментики дви"гателями 10 и 11, К рамке корректирующего устройст ва для замера зенитного угла прикреплен бесконтактныйсинусно-косинусный трансформатор 12Э 5на роторе которого закреплен груз 13,Сигналы со всех измерительных элементов поступают в измерительно-преобразовательный блок 14.На функциональной схеме устройства показана взаимосвязь измерительных элементов и преобразовательногоблока (фиг,2), Измерительные и пре"образовательные элементы включеныв следующей последовательности.Сигнал с БСКТ 5 поступает в Фазосдвигающую цепь 15, связанную черезцифровой Фазометр 16 с суммирующимустройством 17, с датчика 8 угла сигнал подается в усилитель 18, связан 50ный с одним из входов вычислительного устройства 19, другой вход которого соединен с усилителем 20 накоторый подается сигнал с датчика 9угла. Вычислительное устройство 19соединено с одним из входов суммирую-щего устройства 21, другой вход которого соединен с выходом цифровогофазометра 16, выход же суммирующего 5 4устройства 21 соединен через запоминающее устройство 22 с сумматором 17, который соединен далее соскважинной частью 23 телесистемы,затем через кабель 24 с наземной панелью телесистемы 25, Причем элементы 10,6,8,18 охвачены обратнойсвязью, а элементы 11, 7, 9, 20 охвачены другой обратной связью, Сигнал с БСКТ 12 поступает на Фазосдвигающую цепь 26, которая связана через цифровой фазометр 27 соскважинной частью 23 и затем через кабель 24 с наземной панелью 25. При измерении кривизны скважиныприбор займет некоторое наклонноеположениекоторое характеризуетсяаэимутальным углом сс и зенитнымуглом 8 . Для замера аэимутального угла ж используется трехстепенной гироскоп 2, бесконтактныйсинусно-косинусный трансформаторБСКТ 5 и корректирующее устройство(Фиг. 1), Так как ротор БСКТ 5 связан с наружной рамкой трехстепенного гироскопа, а корпус с рамкой 3корректирующего устройства, то с не"го будет поступать сигнал, пропорциональный углу между плоскостьюнаклона (рамка корректирующего устройства под действием грузов установится в плоскости наклона) и некоторым направлением, которое задается трехстепенным гироскопом.Этот сигнал через Фазосдвигающуюцепь 15 и цифровой фазометр 16(для получения сигнала в цифровомвиде) подается в суммирующее устройство 17, Свободный трехстепеннойгироскоп под действием возмущающихмоментов и суточного вращения Землиуходит от своего начального положения. Для устранения этоо недостатка, а также исключения необходимости начальной выставкигироскопа на поверхности применяется корректирующее устройство.Оно вступает в работу через некоторые промежутки времени в момент остановки скважинного прибора,Корректирующее устройство работает следующим образом,Пусть первый гироскоп коррек"тирующего устройства установлентак, что азимут оси рамки равен В,а вектор кинематического момента отклонен от вертикали на угол Ь . Приработающем гиромоторе гироскопичес5 901485 6кий момент от вращенияа ния Земли уравно. порциональный косинусу этого угла,вешивается восстанавливающим момен- поступает в Фаэосдвигающую цепь 26том, который создается моментными затем в цифровой Фазометр 27,10 что позволяет получить сигнал в цифдвигателемс помощью датчика угла 8 замеря ровом виде. Далее сигнал через сквается угол Ь . Сигнал пропорциональ- жинную часть телесистемы 23 иный этому углу, проходит чходит через уси- ,кабель 24 подается на наземную палитель и поступает в в18 ступает в вычислитель- нель телесистемы 25 и регистрируетное устроиство, в ко 19 в котором по ся на цифровом табло,Ьо о. Кроме - 1 в Предлагаемый гироскопический инклио о сигнал с усил теля 18 поступа- нометр позволЯет надежно опреДелитьет на моментныи двйгатель азимут и зенитные углы в скважинах,где невозможно непосредственное нарый уравновешивает гироскопическиймомент от вращения емли.Земли Второй блюдение эа чувствительными элементами, так как из-за влияния магнитныхгироскоп, который повернут отно-сительно первого на уголого на угол 90 име- масс инкпинометры, которые испольет азимут равныи зуют магнитное поле Земли, дают неверный результат, непосредственноотклоняется на угол узв , которыйзамеряется датчиком угла 9. Сигнал, измерить кривизну скважины внутриколонны стальных и легкосплавныхпропорциональный углу р ) послер, опбурильных труб без подъема их наусилителя 20, как и в первом случае,подается на моментный двигатель поверхность и, кроме тога, обеспечи".вает непрерывность измерения,и поступает в вычислительное устройБлагодаря этому резко сокращаетсяство 19. В нем по формуле вычислявто" 5 время на инклинометрические измереется с, но о=сС 90, т, е. вто")ния и непроизводительные спускно"рой гироскоп фактически позволяетпо ъемные операции бурильного инстру"определить Ъзо. . Значение %па и подъемныСсай с учетом их знаков достаточ- ме3ОЭкономическая эффективность отно для определения направления меридиана в скважине, С вычислитель О внедРен Я Рвне ения о ного гироинклинометра сосного устройства 19 сигнал поступает тавляет 48 тыс.руб, в год.в суммирующее устройство 21, гдеон суммируется с сигналом, поступающим с БСКТ 5 (через Фазосдвигающую формула изобретенияцепь и цифровой Фазометр),В этом блоке получается сигнал ошибки. Затем Гироскопический инклинометр, со-.сигнал ошибки подается в запоминаю- держащий корпус, трехстепенной гирощее устройство 22, а с него сигнал скоп, связанный с подвижной рамкой,поступает в суммирующее устройство 17, в котором получается истинное 4 в преобразовательно-измерительныйзначение азимута. Далее полученныимблок, о т л щб ок о т л и ч а ю щ и й с я тем,сигнал поступает в скважинную часть что, с целью повышеелью повышения точности из"ения за счет учета возмущающихтелесистемы 23 и по кабелю 24 подает- меренияг е е- воздействий на трехстепенной гирося на наземную панель 25, где регистрируется в цифровом виде. Таким 45 скоп, он снабжен установленнымным груобразом, с непрерывно измеряемым уги - . в подвижной рамке эксцентричным грдвухств"зом и двумя гироскопическими двухс в"лом будет суммироваться сигнал ошибки, который через некоторые проме- нными атчиками угловой скорости,чувствительнь 1 е оси которых взаиможутки времени в момент остановки чподвижнойперпендикулярны и связаны с подвижбудет уточняться.50Зенитный угол измеряется с помо- Рамкоищью бесконтактного синусно-косинус- Источники информации )принятые во внимание при экспертизеного трансформатора 12, на роторе1, Сулакшин С,С. Искривление,С. И ние сквакоторого подвешен груз 13. При изме"ин. И. Гостехиэдат) 9, с.нении зенитного угла ротор БСКТ под жин. И.)действием груза повернется на901485 Составитель И.Карехред 11. Пекарь едактор Ю. Ко Заказ 12323/ е 5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,3 . Тираж 623ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и113035, Иосква,Ж, Рау инская Корректор А. Гриценко