Глубинное устройство для определения параметров траектории скважины

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 120831 (21) 3333775/22-03 311 М, КП з Е 21 В 47/022 с присоединением заявки Мо Госуларственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 150283. Бюллетень Йо бДата опубликования описания 150283 72) Авто изобре 71 Заяв 4) ГЛУБИННОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИПАРАМЕТРОВ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫ н о иетийвхот Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин; в частнос. ти к определению параметров траектории скважин.Известно устройство для цифровой записи скважинных параметров, содержащее коммутатор каналов, преобразователь аналог - код, таймер, блок памяти 11 .1Однако это устройство не обеспечивает регистрацию данных при остановках движения колонны бурильных труб, Замер при остановке прибора, находящегося внутри колонны бурильных труб, обеспечивает привязку данных по глу" бине, так как остановка движения прибора при подъеме инструмента происходит через фиксированные интервалы по глубине, равные длине свечи.Известно также глубинное устройст- во для цифровой записи параметров траектории скважины, содержащее датчики, подключенные к информационньм входам первого коммутатора, выходы которого через аналого-цифровой пре образователь подключены к первым входам второго коммутатора, управляющий вход которого. соединенс первым выхоаом блока управления, а второй вход ,связан с первик выходом таймера, вто-.З рой выход которого подключен к установоч ому входу счетчика адресаустан вочному входу триггера, трвыход таймера соединен с первьмдом блока управления, второй выходкоторого подключен к управляющему входу первого коммутатора, а второй входсвязан с блоком Фиксации останова, 0 третий выход блока управления подключен к первому входу элемента запрета,четвертый выход соединен со счетнымвходом счетчика адреса, выходы ко орого подключены.к адресныи входамблока памяти и ко Входам элемента И,выход которого через триггер соеднйекс вторым входом элемента запрета, выход элемента запрета связан с упРавляющим входом блока памяти, выходыкоторого подключены к сдвиговому регистру (2)Однако в этом устройстве данныеоб измерениях заносятся в память уст-ройства независимо от того, насколькоони близки друг к другу, что вносит 5 избыточность в измерения, так какзначительную часть траектории скважины занимает прямолинейный наклонныйучасток (участок стабилизации). Вследствие этого неоправданно увеличивает ся объем памяти глубинного устройства.Целью изобретения является сокращение избыточности регистрации параметров.Укаэанная цель достигается тем,что устройство, содержащее датчики,подключенные к информационным входам 5первого коммутатора, выходы которогоерез аналого-цифровой преобразователь подключены к первым входам второго коммутатора, управляющий входкоторого соединен с первым выходом 10блока управления, а второй вход связан с первым выходом таймера, второйвыход которого подключен к установочному входу счетчика. адреса и установочному входу триггера, третий выход 15таймера соединен с первым входом блока управления, второй выход которогоподключен к управляющему входу первого коммутатора, а второй вход блокауправления связан с блоком фиксации 20останова, третий выход блока управления подключен к первому входу элемента запрета, четвертый выход соединенсо счетным входом счетчика адреса,выходы которого подключены к адресным 25входам блока памяти и ко входам элемента И, выход которого через триггерсоединен со вторым входом элементазапрета, выход элемента запрета связан с управляющим входом блока памяти, выходы которого подключены ксдвиговому регистру, снабжено регистром текущего значения, блоком регистров предыдущих значений, блоком вычитания, блоком сравнения, блоком ус" таноьок и счетчиком измерений, причемвходы регистра текущего значения соединены с выходами второго коммутатора, выходы связаны со входами блокарегистра предыдущих значений, первыми входами блока вычитания и информа ционными входами блока памяти, дополнительные информационные входы которого подключены к выходу счетчика измерений, вход которого соединен с пятым выходом блока, управления, шестой 45выход которого подключен к управляющему входу блока вычитания и управляющему входу блока регистра предыдущих значений, выходы которого соединены со вторыми входами блока вычитания, выходы которого подключены к.первым входам блока сравнения, вторыевходы которого через блок установоксоединены с седьмым выходом блока управления, третий вход которого подклю-,чен к выходу блока сравнения,На фиг. 1 изображена блох-схемаглубинного устройства; на фиг, 2логическая схема блока регистров предьщущих значений; на фиг. 3 - логическая схема блока сравнения. Устройство содержит датчики 1 измеряемых параметров (например, зенитного угла, азимута, угла установки отклонителя), первый коммутатор 2,65 аналого-цифровой преобразователь,3, второй коммутатор 4, таймер 5, блок памяти б, счетчик адреса 7, сдвиговый регистр 8, блок управления 9, элемент запрета 10, блок фиксации оста- нова 11, элемент И 12, триггер 13, регистр текущего значения 14, блок регистров предыдущих значений 15, блок вычитания 16, блок сравнения 17, блок уставок 18, счетчик измерений 19, входной коммутатор 20, регистры 21, выходной коммутатор 22, коммутатор разрядов 23, элементы НЕ 24 и 25, элементы И 26 и 27, элемент ИЛИ 28, элементы И 29 и 30.Устройство работает следующим образом. Перед спуском в скважину включается глубинное устройство, таймер 5 начинает отсчет времени. После включения скважинный прибор транспортируется к. забою скважины. Транспортировка может осуществляться, например, путем сброса прибора внутрь колонны бурильных труб или спуска внутрь .колонны бурильных труб на троссе. Через заранее установленный интервал времени, начиная от момента включения прибора, меньший, чем время движения прибора к забою скважины, таймер 5 подает сигнал на установочный вход счетчика адреса 7, который устанавливает счетчик адреса 7 в исходное нулевое состояние. При этом счетчик адреса 7 дает на адресные входы блока памяти б код, соответствующий подключению к информационным входам блока памяти б первой группы ячеек памяти. Одновременно. тот же самый сигнал от таймера 5 поступает на установочный вход триггера 13, который управляет работой элемента запрета 10. При поступлении сигнала на установочный вход триггера 13 он устанавливается в положение, когда на его выходе - сигнал логического нуля, открывающий элемент запрета 10, При этом управляющие сигналы от блока управления 9 могут беспрепятственно проходить через открытый элемент запрета 10 на управляющий вход блока памяти б. Во время движения автоном,ного скважинного прибора внутри колон. ны бурильных труб к забою скважины блок фиксации останова 11, реагирующий на движение прибора, запрещает работу блока управления, и, следовательно, регистрацию параметров. После достижения прибором нижней части колонны бурильных труб движение прибора прекращается и блок фиксации останова 11 дает на блок управления 9 команду на,осуществление цикла регистрации параметров. Затем по сигналу блока управления 9 счетчик измерений 19 устанавливается в нулевое состояние, а первый коммутатор 2 подключает к аналого-цифровому преобразователю 3 первый датчик 1. Код, соответствующий эначению первого измеряемо,го параметра., с выхода аналого-цифрового преобразователя 3 через второй коммутатор 4 поступает на выход регистратекущего значения 14. По сигналу, поступающему из блока управления 9 через открытый элемент:запрета 10 на управляющий вход блока памяти 6, цифровой код, соответствующий значению первогоизмеряемого параметра, 10 и содержимое счетчика измерений 19 запоминается в первой ячейке блока памяти 6. Одновременно по сигналу блока управления 9 код первого измеряе- мого параметра заносится в блок ре гистров предыдущих значений 15, пос. ле чего блок управления 9 дает сигнал на счетный вход счетчика адреса 7 и на вход счетчика измерений 19, содержимое которых наращивается на единицу.2 О При этом к информационному входу блока памяти 6 подключается вторая ячейка памяти. Затем по сигналу блока управления 9 первый коммутатор 2 подключает к аналого-цифровомУ преобразователю 3 второй датчик 1. Код, соответствующий значению второго измеряемого параметра, с выхода аналого-цифрового преобразователя 3 через второй коммутатор 4 и регистр текущего значения 14 поступает на информационный вход блока памяти 6, а также на вход блока регистров предыдущих значений 15, По сигналу из блока упрачления 9 код второго измеряемого параметра и содержимое счетчика измерений 19 заносятся во вторую ячейкублока памяти 6. Код второго измеряемого параметра заносится также в блок регистров предыдущих значений 15. Далее блок управления 9 переключает 40 счетчик адреса 7 и счетчик измерений 19 в следующее положение, после чего к информационному входу блока памяти 6 подключается третья ячейка памяти. Аналогично осуществляется занесение 45 кода, соответствующего значениям последующих измеряемых параметров, в блок памяти 6 и. блок регистров предыдущих значений 15. При этом в ячейке блока памяти 6 заносится код пара метра измерений и идентификатор измерения, соответствующий содержимому счетчика измерений 19. После окончания опроса всех датчиков 1 блок управлення 9 дает команду на наращивание на единицу счетчика адреса 7 и переключает входы второго коммутатора 4, в результате чего, к информационному входу блока памяти 6 подключается выход таймера 5. По ко манде блока управления 9 в блоке памяти 6 запоминается время проведения измерений в первой точке траектории скважины. Код времени измерений в блок регистров. предыдущих значений 65 не заносится. Затем блок управления 9 сбрасывает счетчик измерений 19. На этом цикл измерения и регистрации в первой точке траектории скважины эаканчиваетсй.Команда на начало следующего .цикла измерения и регистрации, выщается блоком Фиксации останова 11 после того, как прибор начал двигаться и снова остановился. При подъеме прибора вместе с колонной бурильных труб остановка происходит в момент отвинчивания и складирования очередной свечи, Таким образом, при подъеме скважинного прибора вместе с колонной бурильных труб цикл регистрации осуществляется каждый раз после перемещения прибора на длину свечи. Это обстоятельство используется для обеспечения последующей привязки данных измерений к глубине скважины. Дополнительно для привязки, данных к глуби не используется зафиксированное в скважинном приборе время, когда осуществляется каждый цикл регистрацйи. После того, как блок фиксации останова 11 выдал разрешение в блок управления 9 на проведение измерений в следующей точке траектории скважины,.блок управления 9 дает команду на первый коммутатор 2 для подключения первого датчика 1 ко входу ана" лого-циФрового преобразователя 3 и на второй коммутатор 4 для подключения выхода аналого-циФрового преобразователя 3 ко входу регистра текущих значений 14. Затем блок управления 9 дает команду на блок регистра предыдущих значений 15 для подключе- . ния ка входу блока вычитания 16 кода, соответствукшего измеренному в предыдущем цикле значению первого параметра, и подает сигнал на блок установок 18 для подключения ковходу блока сравнения 17 кода установки, соответствующего первому измеряемому параметру. Блок управления 9 дает команду на блок вычитания 16 для проведения операции вычитания кодов и с некоторой задержкой - команду в блок регистров предыдущих значений 15 на запись одержимого регистра текущего значения 14. На выходе блока управления образуется код, соответствующий модулю разности текущего значения первого параметра и его предыдущего значения, Этот код сравнивается в блоке сравнения 17 с кодом, установленным на выходе блока уставок 18, Блок сравнения 17 выдает в блокуправления 9 сигнал о соотношении сравниваемых кодов. Если код, соответствующий разности текущего значения параметра и его предыдущего значения, превышает значение, то блок управления 9 выдает команду на наращивание счетчика адреса 7 на единицу для подклю 996726чения очередной ячейки памяти блока После того, как осуществлена эапамяти 6 к информационным входам, а пись в последнюю ячейку блока памятитакже наращивает счетчик измерений 6, на выходе элемента И 12, подклю 19 на единицу, Затем на управляющий ченнога к .адресным входам блока памявход блока памяти 6 постУпает коман- ти 6, появляется сигнал, перебрасываюда от блока управления 9 на запись 5 щий триггер 13. На выходе триггератекущего значения первого параметра 13 появляется сигнал логической един содержимого счетчика измерений 19 ницы, который поступает на вход элев блок памяти 6. Если код, соответ- мента запрета 10, запрещающий прохожствующий разности текущего значения дение управляющих сигналов на блок папараметра и его предыдущего значения 30 мяти 6, Запоминание данных после этоменьше или равен коду уставки, то го прекращается, таким образом, посблок управления 9 не дает команду на ле проведениЯ измерений во всех точнаращивание счетчика адреса 7 и, сле- ках траектории скважины блок памяти 6довательно, следующая ячейка блока содержит информацию о параметрах трапамяти 6 не подключается к информа ектории скважины. Параметры отличаютционным входам. При этом блок управ- ся друг от друга на величину, превыления 9 выдает импульс на очетчик иэ- шающую уставку, величина которой устамерений 19 и его содержимое наращи- навливается оператором отдельно повается на единицу, но команда по уп- каждому параметру перед началом рабоРавляющему входу блока памяти 6 на 20 ты устройства. Идентификация иэмерезапись текущего значения параметра и ний осуществляется по кодам счетчикасодержимого счетчика измерений 19 не измерений, которые также хранятся впоступает. Затем по сигналу блока уп- блоке памяти 6,равления 9 первый коммутатор 2 под- После извлечения глубинного устройключает к аналого-цифровому преобра- ства из скважины блок памяти 6 через25зователю 3 второй датчик 1. Код, со- сдвиговый регистр 8 подключается кабе,ответствующий значению второго изме- лем к наземному устройству обработкиряемого параметра, с выхода аналого-информации.циФрового преобразователя 3 через Блок регистров предыдущих эначевторой коммутатор 4 и регистр текуще- ний 15 назначение которого - сохра 30щего значения 14 поступает на информа- нить коды параметров, измеренных вционный вход блока памяти 6 и на вхо предыдущем цикле для последующегоды блока регистров предыдущих эначе сравнения их с текущими значенияминий 1 5 и блока вычитания 16. Блок Уп- параметров данного цикла, содержитравления 9 подает сигнал на блок Ус входной коммутатор 20, регистры 21,тавок 18 для подключения ко входу З 5 выходной коммутатор 22.блока сравнения 17 кода Уставки, со- . Работа блока. регистров предыдущихответствующего второму измеряемому значений 15 происходит следующим обпараметру, а также дает команду на разом.блок РегистРОВ ПРеДыдУщих значений По командам блока управления 915 для подключения ко входу блока вы входной коммутатор 20 последовательчитания 16 кода, соответствующего из- но распределяет запись кодов измерямеренному в предыдущем цикле эначе- емых параметров в регистры 21 (коднию второго параметра. Далее Работа первого параметра в регистр 1, кодустройства происходит аналогично опи- второго - в регистр 2 код и-ого - всанному, после окончания опРоса всех 45 регистр и) . В результате по окончадатчиков 1 блок управления 9 дает ко- нии цикла измерений в блоке регистманду на второй коммутатор 4 для под ров предыдущих значений 15 хранитсяключения к информационным входам бло-информация об измеренных параметрах.ка памяти 6 выхода таймера 5. По ко- В следующем цикле по командам блокаманде блока управления 9 счетчик ад 50 управления 9 через выходной коммутареса 7 наращивается на единицу и код тор 22 в порядке первоначальной записоответствующий времени проведения си содержимое регистров выдается наизмерений во второй точке траектоРии выход блока.скважины заносится в блок памяти 6. Блок сравнения 17 представляет соНа этом цикл проведения измеРений в бой комбинационную схему и работаетданной точке траектории скважины за- следующим образом.канчивается.При получении сигнала от блока фиксации останова 11 на проведение изме- На вход коммутатора разрядов 23рений в следующей точке траектории поступают две шины с выхода блока выскважины блок управления 9 снова про- читания 16 и выхода блока уставок 18.60изводит опрос датчиков и таймера в По команде блока управления 9 коммутавышеописанном порядке. тор разрядов 23 последовательно подЗащита информации, хранимой в бло- ключает к выходам А и В разряды сравке памяти 6, от повторной записи осу- ниваемых кодов, начиная со старшего,ществляется следующим образом. 65 Если происходит сравнение во всех разрядах, то на выходе 1 присутствует логическая единица во всех тактах сравнения, В случае появления логической единицы на выходах П и Р дальнейшее сравнение прекращается (наличие единицы в старшем разряде одного 5 из сравниваемых кодов). При этом логическая единица на выходе 1 означает, что код А меньше кода В, логическая единица на выходе Ю - что код А больше кода В. . 0Сокращение избыточности при записи и хранении информации о геометрических параметрах скважины позволяет исследоватЬ более глубокие скважины при одном и том же объеме памяти глу" бинного устройства либо сократить объем памяти в предлагаемом устройстве по сравнению с известными.Формула изобретенияГлубинное устройство для определения параметров траектории скважины, содержащее датчики, подключенные к информационным входам первого коммутатора, выходы которого через аналогоцифровой преобразователь подключены к первым входам второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а второй вход связан с первым выходом таймера, второй выход которого подключен к установочному входу счетчика адреса и установочному входу триг. уера, третий выход таймера соединен с первым входом блока управления, вто рой выход которого подключен к управляющему входу первого коммутатора, а второй вход блока управления связан с блоком фиксации останова, третий выход блока управления подключен к первому входу элемента запрета, четвертый выход соединен со счетным входом счетчика адреса, выходы которогоподключены к адресным входам блокапамяти и ко входам элемента И, выходкоторого через триггер соединен совторым входом элемента запрета, выходэлемента запрета связан с управляющим входом блока памяти, выходы которого подключены к сдвиговому регистру, отличающееся тем, что,с целью сокращения избыточности регистрации параметров, оно снабженорегистром текущего значения, блокомрегистров предыдущих значений, блокомвычитания, блоком сравнения, блокомустановок и счетчиком измерений, при.чем входы регистра текущего значениясоединены с выходами второго коммута,тора., выходы связаны с входами блокарегистра предыдущих значений, первыми входами блока вычитания и информационными входами блока памяти, дополнительные информационные входы которого подключены к выходу счетчикаизмерений, вход которого соединен спятым выходом блока управления, шестой выход которого подключен к. управляющему входу блока вычитания и управляющему входу блока регистра предыдущих значений, выходы которого соединены со вторыми входами блока вычитания, выходы которого подключенык первым входам блока сравнения, вторые входы которого через блок установок соединены с седьмьы входом блокауправления, третий вход которогоподключен к выходу блока сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СРИ Р 4047430,кл. 73-151,. опублик, 1976.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2906172/03,кл Е 21 В 47/022 1980