Устройство для определения координат траектории скважины

909145 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 4 с(22) Заявлено 070780 (21) 2952527/22-03с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликоваано 2802,82, Бюллетень Мо 8 311 М. Кл.з Е 21 В 47/022 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 09.09.82 А.М.Мелик-Шахназаров, В.Г,Фролов, А.Н.Рыбакови В.Х.Исаченко)Московский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудово оКрасного Знамени институт нефтехимическа 4,и"Газовой:,промышленности им, И.М.Губкина "(5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫгде10 Изобретение относится к бурению скважин, в частности наклонно-направленному бурению.Известно устройство для определения координат траектории скважины, содержащее инклинометрические датчики, выходы которых подключены к регистратору, на котором фиксируется азимут, зенитный угол и наклонная глубина в виде непрерывных кривых 111.Недостаток этого устройства заключается в том, что для определения .координат траектории скважины необходимо полученную графическую информа-. цию пересчитать вручную, что является трудоемким и длительным процессом. При э ом возникают значительнеае погрешн сти, связанные с ручной обработк данных.Наиболее близким к предлагаемому являЕтся устройство для определения координат траектории скважины, содержащее блок синусно-косинусного пре,образователя, блок умножения, соответствующие выходы которого.подключены к первым входам накапливающих сумматоров координат 2 .В данном устройстве происходит вычисление приращений координат в моменты времени, соответствующие заданному интервалу дискретизациипо глубине д 5, Вычисление приращенийдекартовых координат происходит посоотношениям:д Х= д 5 э аи о;в 1 п (3;ду, д 5 а п ь.соОд 1= дсов с;,сс- зенитный угол,азимут в 1-той точке траектории скважины,Полученные приращениякоординатсуммируются на соответствующих накапливающих сумматорах; в результатечего на нх выходах получаются значения координат, которые могут бытьзафиксированы на цифровом регистраторе 1 к и кК недостаткам этого устройства следует отнести реализацию тригонометрических зависимостей на синусно-косинусных вращакщихся трансформаторах (СКВТ), которые являются прецезионными дорогостоящими механическими элементами со сложными кинематическими ,связями. Вращающиеся трансформаторысхема блока Формирования знаков приращения координат,Устройство содержит регистр 1 зенитного угла, регистр 2 азимута, регистр 3 интервала дискретизации,первый коммутатор 4, блок 5 преобразования кода, блок 6 синусно-косинусногопреобразователя, второй коммутатор 7,блок 8 умножения, накапливающий сумматор 9 координаты Х, накапливающийсумматор 10 координаты У, накапливающий сумматор 11 координат 7 блок 12Формирования знаков приращения координат, первый умножитель 13, второй мент И 22,элемент И 23,элемент ИЛИ 24,полусумматор 25,: триггер 26 знака ь 1 п с триггер 27 знака ь 1 п/3триггер 28 знака созе,элемент И 29,элемент И 30, триггер 31 знака координаты Х, триггер 32 знака координаты У, триггер 33 знака координаа значения кодов с инклинометрических датчиков заносятся соответственно в регистр 4 зенитного угла 1 и азимута 2 (фиг. 1).Регистры зенитного угла 1 и азимута 2 и-разрядные. Содержимое младших разрядов а о - ап= А, РазрЯд а 1 соответствует 90 , разряд ап 180Вычисление функциональных зависимостей а 1 п и сов производится только для значений углов 0-90 , которые представлены младшими разрядами аа= А. Значения старших разрядовиспользуются для Формироваяия знаков приращения координат и управления работой реверсивного счетчикаблока 5 преобразования кода,Команда на сложение подается свыхода схемы ИЛИ 21 при условии совпадения логических единиц либо навходах схемы И 19, либо на входахсхемы И 20.Команда на вычитание подается свыхода схемы ИЛИ 24 при условии совпадения логических единиц либо навходах схемы И 22, либо на входахсхемы И 23. Сигналы "Вычисление ь 1 п","Вычисление сов". могут быть либо требуют точного электрического сопряжения обмоток и имеют неконтролируемый уход параметров во время эксплуатаЦии 33 .Вследствие вышеуказанного СКВТобладают недостаточной надежностью,точностью и быстродействием преобразования. Время преобразования важно дляразрабатываемых инклинометров с непрерывной регистрацией при малых шагахизмерений. 10Кроме того, наличие двух функциональных преобразователей (синусногои косинусного) в блоке синусно-косинусного преобразователя усложняет умнокитель 14, третий умножитель 15,устройство и, следовательно, уменьшачетвертый умножитель 16, регистр 17,ет надежность его работы, элемент НЕ 18, элемент И 19, элемент И 20, элемент 11 ЛИ 21, элеЦель изобретения - повышение надежности определения координат траектории скважины путем применения одного синусно-функционального преобразователя.Для достижения указанной целиустройство снабжено регистром зенитного угла, регистром азимута, регист тыром интервала дискретизации, двумя Устройство работает следующимкоммутаторами, блоком преобразования образом.кода и блоком Формирования знаков при- В моменты времени, когда счетчикращения координат, причем выходы ре- проходки отсчитает заданный интервалгистра зенитного угла и регистра ази- дискретизации по глубине Ь 5, кодмута соединены соответственно с пер- интервала дискретизации заноситсявым и вторым входами первого коммута- в регистр Зинтервала дискретизации,тора, первые выходы которого подключены к информационным входам блока преобразования кода, выход которого соединен со входом блока синусно-косинус ного преобразователя, управляющийвход - со вторым выходом первого коммутатора и входом блока формированиязнаков приращения координат, другойвход которого подключен к третьему 40выходу первого коммутатора, а выходы - ко вторым входам накапливающихсумматоров координат, выходы регистра интервала дискретизации связаныс первым входом блока умножения, вторые входы которого подключены к выходам второго коммутатора, вход которого соединен с выходом блока синуснокосинусного преобразователя.Кроме того, блок умножения содержит первый, второй, третий и четвертый умножители и регистр, причем первые входы умножителей являются вторыми входами блока, первый вход блокаявляется вторым входом третьего умножителя и вторым входом четвертогоумножителя, выход которого через региСтр подключен ко вторым входам первого и второго умножителя, выходыпервого, второго и третьего умножите- . логической единицей, либо логическимлей являются выходами блока. 60 нулем.На фиг. 1 показана блок-схема В устройстве применяется одинпредлагаемого устройства) на фиг. 2- вид функционального преобразователялогическая схема управления работой синусный преобразователь, что позвореверсивного счетчика блока преобра- ляет сократить число функциональныхзования кода, на фиг. 3 - логическая Ь 5 элементов,(1 соответствует отрицательному знаку, О - положительному знаку функции), знак соь - логическим уравнением сложения по модулю дна,2 соэ а и 1.ап5В первой четверти результат сложения О, во второй 1, в третьей 1,в четвертой О, Единица соответствует отрицательному знаку функции,ноль - положительному.Первый такт работы устройствавключает в себя вычисление ь)па; изапоминание произведения д 5 з)пкв регистре 17 блока 8 умножения.Младщие РазРЯды а о - а и 2 Регистра 1 зенитного угла, через первыйкоммутатор 4 поступают на информацион.ные входы блока 5 преобразования кодаа на управлякщий вход блока поступает разряд а и л . Одновременно разряды а и и а и- л кода регистра 1зенитного угла подаются на входы блока формирования знаков приращениякоординат. В блоке 5 преобразованиякода, представляющем собой .реверсив 1 ный счетчик со схемой управления,происходит преобразование параллельного двоичного кода в число-импульсный, причем работа счетчика на сложение или на вычитание определяетсязначением разряда а и(фиг. 2 ) .С выхода блока 5 преобразованиякода число-импульсный код поступаетна вход блока б синусно-косинусногопреобразователя, который представляет собой управляемый делитель частоты, реализующий кусочно-ступенчатуюаппроксимацию Функции 1 п Х 14.С выхода блока б синусно-косинусного преобразователя число-импульсный код через второй коммутатор 7 40поступает на соответстнующий второйвход блока 8 умножителя, т.е, напервый вход четвертого умножителя 16блока 8 умножения. Блок 8 умножениясостоит иэ четырех умножителей и регистра. Умножители представляют собой счетчики с переменным коэффициентом деления (двоичные умножители).,на первые входы которых поступаетчисло-импульсный код, а на вторые 5 Овходы - параллельный двоичный код.На второй вход четвертого умножителя 16 подается код из регистра 3 интервала дискретизации. Результатумножения5 а 1 п ос заносится в ре -гистр 17 блока 8 умножения.Второй такт работы устройствавключает в себя вычисление соь сс, иприращения координаты Ь 2.При этом выход блока б синуснокосинусного преобразователя подключается через второй коммутатор насоответствукщий второй вход блока 8умножения, т.е. на первый вход третьего умножителя 15, на второй вход которого поступает код с регистра 3 65 интервала дискретизации. С выходатретьего умножителя число-импульсныйкод поступает на первый вход накапливакщего сумматора 11 координат 2,.Третий такт работы устойства включаетв себя вычисление ь 1 п и приращениекоординаты Ь Х,Параллельный двоичный код из регистра 2 азимута через первый коммутатор 4 подается на информационныенходы блока 5 преобразования кода,причем разряды ап и а, подключаются аналогично опйсанному выще. С выхода блока б синусно-косинусного.преобразователя число-импульсный кодчерез второй коммутатор 7 подаетсяна соответствующий второй вход блока 8 умножения, т.е. на первый входпервого умножителя 13, на второй входкоторого поступает код с регистра 17блока 8 умножения, С выхода первогоумножителя число-импульсный код выдается на первый вход накапливающегосумматора 9 координаты Х.ЧетвЕртый такт работы включает всебя вычисление сон Д и приращениекоординаты ду Преобразование кодон происходит аналогично.Таким образом, накапливающие сумматоры 9 , 10 и 11 координат, отоб -ражают положение оси скважины в декартовой системе координат.1В случае перемены знака приращения какой-либо из координат блок 12формирования знаков приращения координат по входу 2 переключает накапливающий сумматор соответствующей координаты иэ режима суммирования в Режим вычитания.Блок 12 формирования. знаков приращения координат работает следукщимобразом (фиг. 3).В первом такте работы устройствана триггере 26 знака апсс запоминается знак функции ь 1 прс в зависимостиот разряда ап, Триггер устанавливается в единицу, если знак функцииположителен, в ноль - если знак Функции отрицателен. Во втором такте натриггере 33 запоминается значениезнака соьв зависимости от результата сложения по модулю дна в полусумматоре 25 разрядов а и апЗначение единицы 1 на прямом вйходетриггера 33 соответствует режиму сложения в накапливающем сумматоре координаты 2, значение единицы на инверсном выходе триггера 33 соответствует режиму вычитания координаты 2.В третьем такте работы триггер 27знака а 1 п, запоминает значение знака функции э 1 п) . На схеме И 29 происходит логическое умножение, в результате чего триггер 31 знака координаты Х устанавливается н единицу;весли произведение з 1 п а 6 з 1 пД положительно, либо в ноль, если оно отрицательно. Триггер 31 управляет режи 909145мом работы накапливающего сумматора 9 координаты Х. Единица на прямом выходе триггера 31 соответствует режиму сложения, на инверсном - режиму вычитания.В четвертом такте работы устройства на триггере 28 знака сбь/фэапоминается знак функции сов зависимости от результата сложения по модулю два в полусумматоре 25. На схеме И 30 происходит логическое умно жение, в результате чего триггер 32 знака координаты У устанавливается в единицу, если произведение п 06 х х совположительно, и в ноль, если оно отрицательно. Триггер. 32 управ ляет режимом работы накапливающего сумматора 10 координаты У, Единица на прямом выходе триггера 32 соответствует режиму сложения, на инверсном - режиму вычитания. 20Применение предлагаемого устройства позволит повысить надежность определения параметров траектории скважины и создаст удобства в работе оператора. 2Формула изобретения1.устройство для определения координат траектории скважины, содержащее блок синусно-косинусного преобразователя, блок умножения, выходы которого подключены к первым входам накапливающих сумматоров координат, )о т л и ч а ю щ е е с я тем что, З 5 с целью повышения точности и надежности работы устройства, оно снабжено регистром зенитного угла, регистром азимута, регистром интервала дискретизации, двумя коммутаторами, 40 блоком преобразования кода и блоком Формирования знаков приращения координат, причем выходы регистра зенит-ного угла .и регистра азимута соединены соответственно с первьаки и вторыми 4 "входами первого коммутатора, первые выходы которого подключены к информационным входам блока преобразования кода, выход которого соединен со входом блока синусно-косинусного преобразователя, управляющий вход - со вторым выходом первого коммутатора н входом блокаформирования знаков приращения координат, другой вход которого подключен к третьему выходу первого коммутатора, а выходы - ко вторым входам накапливающих сумматоров координат, выходы регистра интервала дискретизации связаны с первым входом блока умножения, вторые входы которого подключены к выходам второго коммутНтора, вход которого соединен с выходом блока синусно-косинусного преобразователя.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я теп, что бЛок умножения содержит первый, второй, третий четвертый умножители и регистр, причем первые входы умножителей являются вторыми входами блока, первый вход блока является вторым входом третьегО умножителя и вторым входом четвертого умножителя, выход которого через регистр подключен ко вторым входам первого и второго умножителя, выходы первого, второго и третьего умножителей являются выходами блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Куликовский Л.ф., Ушмаев В.И.Информационно-измерительные системыдля управления процессом бурения.М., "Недра"., 1972, с. 80-81.2. Баканов М.В. и др. Информационные микромашины следящих и счетнорешакщих систем (вращакщиеся трансФорматоры, сельсины). М., "Советскоерадио", 19773. Брага Е.Н.Методы и устройствациФрового преобразования информациив измерительных системах нефтянойпромьааленности. М "Недра", 197 б,с, 53.909145 Составитель И.КарбачинскаяТехред М.тепер Корректор О.Билак ль а каэ 72 Филиал ППП "Патент", г.уагород, ул.Проектная, 4 Тир НИИПИ Государств по делам иэобре 13035, Москва, Ж 623ного комитний и откры5, Раущска Подписноа СССРийнаб., д. 4/5