Устройство для ориентирования отклонителя в скважине

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 21 В 47/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ научно-иссл минерального ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ОТКЛОНИТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ, содержащее корпус, внутри которого расположен нал, жестко связанный с переходником, акустический излучатель, камеру с установленными в ней сигнализатором положения отклонителя и упранляемым генератором радиоимпульсов,управляемый преобразователь, связан-. ный радиоканалом с сигналиэаторомположения отклонителя, и дна автономных источника питания, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности ориентирования, сигналиэатор положения отклонителя выполнен в виде расположенных в камерегерметичной кольцевой цилиндрическойполости, частично заполненной жидкостью, датчиков уровня жидкости,аналого-цифрового преобразователяи блока сравнения сигналов датчиковуровня жидкости, причем датчики уровня жидкости расположены равномернопо окружности вдоль образующих кольцевой цилиндрической полости, а ихвыходы подключены к аналого-цифровому преобразователю, выход которогоподключен к первому входу управляемого генератора радиоимпульсов и нхо"ду блока сравнения сигналов датчиковуровня жидкости, выход которого соединен с вторым нходом управляемогогенератора радиоимпульсов, Изобретение относится к техникебурения геологоразведочных скважин,а именно к направленному бурению, ипредназначено для отклонителей с мно.гократным ориентированием в циклеискривления.Цель изобретения - повышение надежности ориентирования,На Фиг. 1 показано предлагаемоеустройство, общий вид В разрезена Фиг, 2 - Вид А на Фиг, 1; нафиг. 3 - структурная электрическаясхема устройства, ня Фиг, 4 - кольцевая полость с жидкостью в положе,нии перед ориентированием", на Фиг.5 "2 то же, после ориентирования наФиг.б - блок сравнения сигналов датчиков уровня на Фиг, 7 - управляемыйгенератор рядиоимпульсов.,Устройство содержит (Фиг. 1) каме-.ру 1, имеющую возможность поворотаи Фиксации относительно корпуса 2.На цилиндрической части корпуса,примыкающей к нижнему торцу камеры 1, нанесена круговая угломерная шкала делений, например через5 . На наружной поверхности камеры1 нанесена продольная риска (фиг.2)а внутри камеры расположен сигнализатор 3 положения отклонителя (СПО),выполненный В Виде герметичной кольцевой полости 4, частично заполненной жидкостью, например электропроводной, имеющей возможность Взаимодействия с датчиками 5 уровня, например, реохордного типа, причем реохорды 6 расположены по образующейв полости 4 через 120 по окружности. Один иэ реохордов, условно на-.зываемый нулевым (на фиг. 4 и 5 выделен жирной линией), строго центрирован относительно установочнойриски. Выходы датчиков 5 подключенык расположенным вне полости 4 Входам аналого-циФрового преобразователя (АЦП) 7, Вь)ходы которого соединены с блоком 8 сравнения ситналов датчиков уровня и одним из вхо-" дов управляемого генератора 9 радиоимпульсов, другой вход послед-.него подключен к выходу блока 6. СПО подключен к расположенному В камере 1 автономному источнику 10 питания через выключатель 11.Внутри вала 12 отклонителя установлен подпружиненный клапан 13 (например, шариковый). На верхней части вала 12 укреплен переходникРа ЗМЕ 12)ЕН)1 ЬС В НЕМ ЧПЯВЛЯЕМЫМ ПРЕ состояшим изЯ рЯботы бурового снаВ Я т":1 и ;, а 1) Р к)1 м ряда 1)Р,2 2 / ) элс.ктрический 1 О,стст.ктор 1 О и т).Лючяюптего яку" топэеобразоватсль 18, схему 20 сравнения. ВУ 1)2 КГ)О 2 О) С 2 ,1)Т 2 СО ЕДИНЯ) 1 ЛОгнческому блок 5 т 21 выполненномуНЯ Основе миьп)окомпрессора. К другому Входу блока 21 подсоединен1.) приемник 22 радиоимпульсов с )тиФровым Выхот,ом, Выход блага 21 связан с блоком 3 управления акустическим излучателем сигнапа значе"ния угла. В контейнере расположенИ так)ке Я)3 тоном:,Тый источник 24 питания 11 одкл)а"-.е)1 н:и через вь)ключатель 25 к 5 правляемо 1)у преобразоателю 16. На Верхнем торцеконтейпоря у 1 среплРн якустический иэ25 лучатель 26 (натример, пьезокера.)ического типа диаметром 30 мм),Г 11 К 11)ЦЧЕС 1 ТИ СОРПИНЕТ)НЬ 121 С ОЛОКОМ23 т) имеющий т)рямой выход В гидравгт 111 ес;ит)1 канал бурильньк руб,Вриеник 22 .Вязан с гснератором 9 по радиоканалу через стенкикамеры 4 корт)5 т. 2, ,вял 12 переходни 1; 14 и ст сн)с 5 т 25 контейнерЯ.Пе 1)ехО)т)тик соединРИ с кОлОннОЙ)собранной з труб с пос)оя)1 нь)м Внутренним сечением (например труб ССК).НЯ поверхности Внутри ведущей трубы,ня неподвих;ной части Вертлюга-сальника с 2 юнт 1 рован акустический прие;2 ник 2/ ,Например, пьезокерамического ти)та). Блок 8 сравнения сигнаПОВ дсТчико 13 урОВня (0)иг6) можетбы 1 ь Выпог)вен, например, в Виде двухсхем 28) и . 9 сравнения и элетента30. - управляемый генератор 9 ра -Д)1 ОИМПУЛЬСС)3 " Э ВИДЕ ПОСХТЕДОВЯтеьт 2 О 2 Оеф,1311 еь)21 ь)х с)г)емее 22 Я И 3 12Ы 21 Т)Я)Ягора .; 2 221)ротО-И 2 1 П 5 ЛВС:10 ГО=т: ливают риской (сиг.2) против соответ ствующего значения угла на угломерной шкале (этот угол является угломмежду япс.идяпьной плоскостью и плос 229321214 с 22.Яналя 2)и д,т)я проходя промывоч.-Ой ыС)5 кости) сгообшаюшимисЯ с Центт)аг)ь)пт.ш 1 каналом зала 22. Внутри переходника закреплен контейнер 15 с3костью отклонителя). Камеру 1 фиксируют гайкой с контргайкой в нужном положении, при этом утапливается кнопка выключателя 11, запитывая тем самым сигнализатор 3 (фиг.3жирные линии показывают энергетическую цепь, тонкие - информационную). Контейнер 15 сочленяют с переходником 14, при этом кнопка выключателя 25 утапливается, запитывая тем самым преобразователь 16,и блок 21 устанавливается в исходное состояние, т.е. ожидания команды запроса значения зенитного углаР (фиг. 5) в апсидальной плоскостиВ цикле искривления предлагаемоеустройство работает в двух режимах: спуско-подъемные операции и бурение; ориентирование с выдачей значения угла 1В первом режиме на преобразователь 18 может поступать акустический шум различного происхождения(от двигателей бурового станка ибурового насоса, ударов друг о ДРУ- га свинчиваемых труб, трения колонки о забой, шум, создаваемый движением промывочной жидкости в процессе прокачки и т.д.). Напряжение с выхода преобразователя поступает на детектор 19, где оно выпрямляется. Уровень выпрямленного напряжения пропорционален уровню акустического шума. Это напряжение поступает на схему 20 сравнения, на другой вход которой подается Ц, причем схема 20 настроена так (выбором О,) что при наличии любого из указанных источников шума напряжение на выходе детектора 19 всегда большеи ДР выдает в блок 21 сигнал логического "0", что свидетельствует о режиме спуско-подъемных операций и бурения.Начальными условиями для режима ориентирования опущенного до забоя отклонителя являются: отсутствие вращения снаряда, его разгрузка и работа бурового насоса с выходом на поверхность промывочной жидкости.Для перехода в режим ориентирования подается команда запроса значения угла р , представляющая собой совокупность, например, следующих действий: выключение бурового насоса, включение" бурового насоса, повторное его выключение, причем1229321 все эти действия должны выполняться в течение определенного времени,например, 10 с,При первом выключении буровогонасоса пропадает создаваемый им,а также движением промывочной жидкости акустический шум (остальные источники шума при создании начальных условий ориентирования уже убраны), при этом напряжение на выходе 5 1 О15 20 30 50 о 0 75 с 1Р= 90 - агсое,-е,Значение этого угла блок 21 кодирует в посылку электрических импульсов, которая через блок 23 поступает в излучатель 26, преобразующий ее в посылку ультразвуковых им 55 детектора 19 становится меньше О, и на выходе ДР появляется 1 . По фронту "0-1" блок 2 1 на некоторое время, например 10 с, переходит к ожиданию вторичного появления "1" с выхода ДР, которая формируется при вторичном выключении бурового насоса, После вторичного появления в течение этих 10 с логической "1" блок 21 с некоторой паузой, например 10 с, переходит в режим ориентирования, в котором начинает анализировать в течение, например, 1 мин. (это время достаточно, чтобы повернуть буровую колонну на 360 . По истечении 1 мин блок 21 переходит в исходное состояние. Причем во время паузы и анализа логическая " 1" с выхода ДР не должна сниматься, т,е, не должны появляться шумы, связанные с работой буровых механизмов (в противном случае блок 21 переходит в исходное состояние) . Незначительные шумы, связанные, например, с медленным поворотом колонны и движением промывочной жидкости в затрубном пространстве (при наличии пластового поглощения), не влияют на работу ДР, так как О, " выбрано заведомо большим, чем напряжение на выходе детектора, соответствующее этим шумам.Если во время анализа с выхода приемника 22 поступает сигнал в виде кодированной посылки электрических импульсов, которая несет информацию о значениях сигналов датчиков 5 уровня, то блок 21, опери - руя данными об уровне Е, и Е, и диаметре 4 полости 4, вычисляет угол 5 , например, по формулепульсов, несущая частота которых выбрана из условия оптимального прохождения сигналов, например 100 кГц,Сигнал на выходе приемника 22 вырабатывается при поступлении радио- импульсов с СПО 3, который работает следующим образом. Цифровые сигналы с датчиков 5 уровня после АЦП 7 поступают на генератор 9 и блок 8сравнения, При этом последний постоянно анализирует соотношение сигналов с датчиков уровня. Если условие-. Гз не выполняется (фиг.4, нулевой реохорд датчика уровня не 5 находится в апсидальной плоскости, так как отклонитель не сориентирован), то с блока 8 на генератор 9 поступает запрещающий сигнал игенератор не вырабатывает радиоим пульсов, Если же (фиг. 5) условие 1=Г выполйяется (что свидетельг зствует о факте ориентирования, т.е.нулевой веохорд находится в апсидальной плоскости), то с блока 8 посту пает разрешающий сигнал на генератор 9 и последний преобразует цифровое значение сигналов с АЦП в последовательность радиоимпульсов.В режиме ориентирования оператор ЗО ожидает появления сигнала значения величины угла р (являющегося одновременно и сигналом ориентирования), отмечаемого на индикаторе приемника сигнала, находящегося на буровой.Если после начала режима ориентирования указанный сигнал не поступает (т.е. нулевой реохорд не находится в апсидальной плоскости), то оператор медленно поворачивает разгруженную буровую колонну, следя чри этом за показаниями индикатора, При появлении сигнала поворот прекращают. После этого корпус отклонителя известными методами закреп-. ляют в скважине и начинают Оурние для Опеоаивяного контролЯ работы1 тклонитепя команду запроса значения величины угла р периодически "например., через 20-50 см буоения) повторяют Если сигнал не поступа" ет (т.е. Отклонитель отошел от линии своего действия), то Описанной Операцией проводят коррекциюположения отклонителя Каналом связи соединяющим забой с поверхностью, ЯвляетсЯ столопромывочной щдкссти постоянногосечения (так как используются гладкоствольные изнутри трубы), по которому распространяются ультразвуковые колебания,После остановки насоса приемникпродолжает оставаться в контакте сжидкостью в течение определенноговремени дос;.аточного для приема сигнала с излучателя, благодаря наличию подпружиненного клапана 13.Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежностьв:пзедения скважины в заданное направление за счет получения дополнительной информации о наборе кривизны В апсидальной плоскОсти, 122937." - :51 5 5555 ъ 1 РеФщРРМ 5: 6 йодО 6 Составитель И, .(арбачинсфактор От Бугир Техред 11.Иоповии Самборск(орректор акаэ 2426/27 1 НИИПИ Госуд по делам и 113035, Москва