Устройство для контроля положения забоя

Устройство для контроля положения забоя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: определение и контроль положения забоя при направленном бурении нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: устройство содержит измерительные преобразователи азимутального (2) и зенитного (2) углов, угла установки отклонителя (3) и длины скважины (4), последовательно соединенные блоки фильтрации (5), запоминания измеренных углов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4951877/03 (22) 28.06.91 (46) 23.05,93. Бюл. N 19 (71) Научное конструкторско-техническое бюро "Вихрь" (72) P.È.Àëèìáåêîâ, Ю,M,ÃóñåB, А.С,Ивановский, К.К.Катин, В,Л.Леман и А.С.Шулаков (56) Авторское свидетельство СССР

N 746094, кл. Е 21 B 47/02, 1980, Авторское свидетельство СССР

N. 1439223, кл. Е 21 В 47/02, 1987, . Ы» 1816856 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЗАБОЯ (57) Использование: определение и контроль положения забоя при направленном бурении нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения; устройство содержит измерительные преобразователи азимутального (2) и зенитного (2) углов, угла установки отклонителя (3) и длины скважины (4), последовательно соединенные блоки фильтрации (5), запоминания измеренных углов

1816856

10

20

40 (6), пересчета(7), аппроксимации (8) и запоминания (9) координат, анализатор координат 10 и блок регистрации координат 11, сумматор 12, блоки сравнения (13, 24, 25, 26), блоки задания шага дискретизации (14), запоминания проектных координат (15), расчета отклонений (17), масштабный 6lloK (16), блоки усреднения (18), прогноза углов (21), прогноза координат (20), запоминания проектных углов (21), вычисления интенсивностей (22), задания предельных интенсивностей (23) и блок регистрации углов (27), В блоке 21 прогнозируются азимутальный и зенитный углы, а в блоке (7) — координаты траектории в конце интервала прогноза AL, Изобретение относится к направленному буречию нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для определения и контроля положения забоя, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение помехозащищенности и точности работы устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема заявляемого устройства; на фиг, 2 — функциональная схема измерительного преобразователя азимутального угла; на фи-. 3 — функциональная схема измерительного преобразователя длины скважины. на фиг. 4 — функциональная схема блока прогноза углов.

Устройство для контроля положения забоя (фиг. 1) включает измерительный преобразователь азимутального угла 1, измерительный преобразователь зенитного угла 2, измерительный преобразователь угла установки отклонителя 3, измерительный преобразователь длины скважины 4, блок фильтрации 5, блок запоминания измеренных углов 6, блок пересчета координат 7, блок аппроксимации координат 8, блок запоминания координат 9, анализатор координат 10, блок регистрации координат 11, сумматор 12, первый блок сравнения 13, блок задания ша" à дискретизации 14, блок запоминания проектных координат 15, масштабный блок 16, блок расчета отклонений

17, блок усреднения 18, блок прогноза углов

19, блок прогноза координат 20, блок запоминания проектных углов 21, блок вычисления интенсивностей 22. блок задания предельных интенсивностей 23, второй блок сравнения 24, третий блок сравнения

25., четвертый блок сравнения 26, блок регистрации углов 27, причем выходы измерительных поеобразователей азимутального угла 1. зенитного угла 2 и угла установки который задается блоком (16). Прогнозные значения координат в блоке (17) сравниваются с проектными из блока (15). определяется прогнозируемое отклонение траектории от проектной и результат заносится в блок (11), Текущие интенсивности пространственного изменения сравниваются в блоках (24-26) с предельными. которые вычисляются в блоке (23), Если текущая интенсивность превышает предельную, то блок (27) вырабатывает и передает в наземную систему управления сигнал для выработки управляющего воздействия на инструмент. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. отклонителя 3 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока фильтрации 5, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и четвертым входами блока запоминания измеренных углов 6. первый выход которого соединен с первыми входами блока пересчета координат 7, блока усреднения 18. блока прогноза углов 19, блока прогноза координат 20, блока вычисления интенсивностей 22 и третьим входом блока регистрации углов 27, второй выход блока запоминания измеренных углов 6 соединен с вторыми входами блока пересчета координат 7, блока усреднения 18, блока прогноза углов 19, блока вычисления интенсивностей

22, третий выход блока запоминания измеренных углов 6 соединен с третьим входом блока усреднения 18, выход блока пересчета координат 7 соединен с вторыми входами блока аппроксимации координат 8, анализатора координат 10 и блока прогноза координат 20, выход блока аппроксимации координат 8 соединен с первым входом блока запоминания координат 9, второй вход которого соединен с первым выходом анализатора 10, второй выход которого соединен с первым входом блока регистрации координат 11, второй вход которого соединен с выходом блока расчета отклонений 17, первый вход которого соединен с выходом блока запоминания проектных координат

15, вход которого соединен с выходом сумматора 12, первый вход которого соединен с первым входом блока аппроксимации координат 8, вторым входом блока сравнения

13, первым выходом блока задания шага дискретизации 14, входом блока запоминания проектных углов 21 и входом блока задания предельных интенсивностей 23 второй вход сумматора 12 соединен с выходом масштабного блока 16. третьим входом

1816856

55 блока прогноза у лов 19 и третьим входом блока прогноза координат 20, выход измерител ьного преобразователя длины скважины 4 соединен с первым входом первого блока сравнения 13. выход которого соединен с третьими входами блока запоминания измеренных углов 6 и блока пересчета координат 7 и управляющим входом блока задания шага дискретизации 14, второй выход которого соединен с четвертым входом бло.ка пересчета координат 7, входом масштабного блока 16 и четвертым входом блока вычисления интенсивностей 22, выход блока усреднения 18 соединен с третьим входом блока вычисления интенсивностей 22, первый выход которого соединен с четвертым входом блока прогноза углов 19 и первым входом второго блока сравнения 24, второй выход блока вычисления интенсивностей 22 соединен с пятым входом блока прогноза углов 19 и первым входом третьего блока сравнения 25, третий выход блока вычисления интенсивностей 22 соединен с шестым входом блока прогноза углов 19 и первым входом четвертого блока сравнения

26, выход блока прогноза углов 19 соединен с четвертым входом блока прогноза координат 20 и первым входом блока регистрации углов 27, выход блока прогноза координат

20 соединен с первым входом анализатора координат 10 и вторым входом блока расчета отклонений 17, выход блока запоминания проектных углов 21 соединен с вторым входом блока регистрации углов 27, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с выходами второго 24, третьего 25 и четвертого 26 блоков сравнения, первый, второй и третий выходы блока задания предельных интенсивностей 23 соединены соответственно с вторыми входами второго 24, третьего 25 и четвертого 26 блоков сравнения, Измерительный преобразователь азимутального угла 1 содержит последовательно соединенные первичный инклинометрический преобразователь азимутального угла 29 и аналого-цифровой преобразователь 30. В качестве первичного инклинометрического преобразователя азимутального угла 29 может использоваться, например, инклинометрический преобразователь феррозондового типа, а аналого-цифровой преобразователь

30 может быть выполнен на основе интегральной микросхемы типа К 572ПВ1.

Измерительный преобразователь зенитного угла 2 и измерительный преобразователь угла установки отклонителя 3 могут быть выполнены по.функциональной схеме аналогично приведенной на фиг. 2.

Измеригельныи преобразователь длины скважины 4 содержит последовательно соединенные первичный преобразователь длины скважины 31 и аналого-цифровой преобразователь 3?. В качестве первичного преобразователя длины скважины 31 и может использоваться, например, измеритель, входящий в состав комплекса средств наземного контроля и управления процессом бурения нефтяных и газовых скважин СКУБМ1.

Блок прогноза углов 19 содержит первый сдвиговый регистр 33, задатчик 34 порога изменения угла установки отклонителя, пороговый элемент 35. синусный функциональный преобразователь 36, второй сдвиговый регистр 37, синусно-косинусный функциональный преобразователь

38, блок деления 39, первый 40, второй 41 и третий 42 блоки умножения, первый переключатель 43, первый сумматор блока прогноза углов 44, четвертый блок умножения

45, второй переключатель 46, второй сумматор блока прогноза углов 47, коммутатор 48, пятый блок умножения 49. Первый вход блока прогноза углов 19 подключен к входу первого сдвигового регистра 33. первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора блока прогноза углов 44, выход которого соединен с первым входом коммутатора 48, выход .оторого является выходом блока прогноза углов 19, второй вход которого является входом второго сдвигового регистра 37, выход которого соединен с третьим входом порогового элемента 35. второй вход которого соединен с выходом задатчика 34, второй выход первоfo сдвигового регистра 33 соединен с входом синусного функционального преобразователя 36 и первым входом второго сумматора блока прогноза углов 47, третий выход первого сдвигового регистра 33 соединен с первым входом порогового элемента 35 и входом синусно-косинусного функционального преобразователя 38, выход порогового элемента 35 соединен с третьими входами первого 43 и второго 46 переключателей, выход первого переключателя 43 соединен с вторым входом первого сумматора блока прогноза 44. первый выход синусно-косинусного функционального преобразователя 38 соединен с первым входом четвертого блока умножения 45, выход которого соединен с вторым входом второго переключателя 46, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора блока прогноза углов 47, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 48, третий вход блока прогноза углов 19 соединен с первыми входами первого 40. второго 41 и

1816856

15

30

Щ«

j=1

Q= и.g 0„.

6=) и (2) Хю пятого 49 блоков умножения, четвертый вход блока прогноза углов 19 соединен с вторым входом первого блока умножения

40, выход которого соединен с первым входом первого переключателя 43, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения 42, первый вход которого соединен с выходом блока деления 39, второй вход которого соединей с выходом синусноro функционального преобразователя 36, а первый вход — с вторым выходом синуснокосинусного функционального преобразователя 38, пятый вход блока прогноза углов

19 соединен с вторым входом второго блока умножения 42, выход которого соединен с первым входом второго переключателя 46, шестой вход блока прогноза углов 19 соединен с вторыми входами третьего 42 и четвертого 45 блоков умножения, Функции блока фильтрации 5, блока запоминания измеренных углов 6, блока пересчета координат 7, блока аппроксимации координат 8, блока запоминания координат

9, анализатора координат I0, сумматора 12, блока сравнения 13, блока задания шага дискретизации 14, блока запоминания проектных координат 15,- масштабного блока

16, блока расчета отклонений 17, блока усреднения 18, блока прогноза углов 19, блока прогноза координат 20, блока запоминания проектных углов 21, блока вычисления интенсивностей 22, блока задания предельных интенсивностей 23, второго 24, третьего 25 и четвертого 26 блоков сравнения выполняет стандартного микро-ЭВМ

28, например; типа ЕС-1841.

В блоке фильтрации 5 осуществляется запись и сглаживание измеренных углов в точке с номером i, при этом используется и значений измерений углов в точке i. Сглаживание производится по формулам .

p = (3) где Q, 9, p — азимутальный, зенитный углы и угол установки отклонителя соответственно.

В простейшем случае п=2. Такое сглаживание позволяет уменьшить погрешности выполненных измерений.

В блоке запоминания измеренных углов

6 производится запись отфильтрованных значений углов в точках i, i-1, i-2. Запись производится по сигналу логическая "1", поступающему на третий вход блока запоминания измеренных углов 6 с выхода первого блока сравнения 13. На первый выход блока

6 поступают значения углов в точке i, на второй — в точке i-1, на третий — в точке i-2, На выходы значения углов поступают в следующем порядке; первым — азимутальный угол а, вторым — зенитный угол О, третьим— угол установки отклонителя р.

В блоке пересчета координат 7 производится вычисление координат по результатам измерений углов, выполненных в начале и конце интервала Ж, по формулам

Xi = Х!-1+ hXl, (4)

У1 — У-1+ Лyi, (5)

2i = Zi-1 + AZi, (6) где xl, у!; zl — декартовы координаты !-й точки траектории скважины, ! — шаг дискретизации по длине скважины, hxi, hyi. Ъ! — приращения координат, рассчитываемые по формулам

Л!

Ьх = -- -($!п0 — 1 cos а; — 1+

+ sin 0, cos а;),, (7)

h,l

Лу1 = -1- ($!п0 — 1 sinn, ; — 1 +

+ sIn0< sin a;) (8)

uzi = - C0$0„.-1+ соз 0!), (9)

Л! где а1, а — 1,0, 0 — 1 — аэимутальные и зенитные углы в и i-1 точках;

Вычисление производится по сигналу логическая "1", поступающему на третий вход блока пересчета координат 7 с выхода первого блока сравнения 13.

B блокеаппроксимации координат 8 осуществляется кусочно-линейная аппроксимация траектории скважины, С его выхода в блок запоминания координат 9 выдаются . только координаты концов аппроксимирующих отрезков, а проверка координат точек осуществляется по условию

I xyz c-xyzi I A (10) где

xyzsyq = xyzj + (II — ij)

xyz; — xyzj — 1 !! — lj — 1 (11) Л вЂ” заданная погрешность аппроксимации, xyzj-1, xyzj — координаты исходного отрезка, с продолжением которого производится сравнение текущей координаты xyzl

1816856

li, J, J-1 — длина скважины, В блоке запоминания координат 9 осуществляется запись и хранение координат скважин.

Анализатор 10 определяет расстояние от очередной прогнозируемой точки бурящейся скважины, рассчитанной в блоке прогноза координат 20, до ближайшей из ранее пробуренных скважин с целью прогнозирования возможных пересечений, В сумматоре 12 рассчитывается длина

L, равная

L.= lb+ Ж, (12) где lb — заданная длина скважины от устья до текущей точки замера;

Ь! — интервал прогноза.

В первом блоке сравнения 13 производится сравнение текущей длины скважины

l, измеренной измерительным преобразователем длины скважины 4, и заданной длины скважины Ib, формируемой блоком задания шага дискретизации 14. На выходе блока сравнения 13 формируется сигналом логическая "1" в случае = )ь и сигнал логический "0", если l p tb, Блок задания шага дискретизации 14 задает на своем втором выходе шэг дискретизации по длине скважины Ь, а на первом выходе — заданную длину скважины от устья до текущей точки замера !ь, причем . )Ь=!Ы-1+ Ж (13) где !ь1-1 — длина скважины от устья до предыдущей точки замера.

8 блоке запоминания проектных i

В масштабном блоке 16 осуществляется

: вычисление интервала прогноза hL

hL= Л(;К : ". (14) где k — масштабный коэффициент.

Изменяя масштабный коэффициент К можно задавать различные величины интервала прогноза.

Блок расчета отклонений 17 служит для расчета отлонения и траектории бурящейся скважины от проектной в конце интервала . прогноза hL, при этом (X — Хпр) +(У вЂ” Упр) +(Z — Лпр) (15) где х, у, z — координаты проектного профиля в конце интервала прогноза, Хпр, упр, Znp — ПРОГНОЗНЫЕ ЗНаЧЕНИя КОординат в конце интервала прогноза, В блоке усреднения 18 производится расчет среднего значения зенитного угла О,. по результатам измерения в i-2, i-l, i точках по формуле

5 (i + 2 0i — 1 + 9j — д

cI

4 — (16)

В блоке прогноза углов 19 (фиг. 4) производится расчет прогнозных значений азимутального апр и зенитного б „р углов в

10 конце интервала прогноза по формулам

sin p + 11 т)п Г

eca IP — Р— 1 +e (Т 7) О„р; =0, +й - iii cos t5 если I cp — p — 11 — (18) где ),(., J<,— текущие интенсивности искривления по азимуту и зениту соответственно;

tJI — текущая интенсивность пространственного искривления; р,ь1 — угол установки отклонителя;

25 я — порог изменения угла установки отклон ителя.

Поступающие последовательно на первый вход блока прогноза углов 19 значения углов а, Я, р первым сдвиговым регистром 33 сдвигаются таким образом, что на его первый выход поступает значение а;, на второй выход — Я, на третий выход — p, Аналогично, поступающие последовательно на второй вход блока прогноза углов 19 значения углов а;-1 О 1, p1 вторым сдвиговым регистром 37 сдвигаются таким образом, что на его выход поступает только значение угла р-1.

Разность по модулю I pt — pi-1t сравнивается в пороговом элементе 35 со значением порога изменения угла установки отклонителя, поступающим из задатчика 34.

В случае выполнения условия ф -(1й-1I> E на выходе порогового элемента 35 формируется сигнал логическая "1", под действием которого первый 43 и второй 46 переключатели коммутируют на свои выходы соответственно выход третьего 42 и пятого 45 блоков умножения. В противном случае на выходе порогового элемента 35 формируется сигнал логический "0", под действием которого переключатели 43 и 46 коммутируют на свои выходы, соответственно, выход первого 40 и второго 41 блоков умножения.

Коммутатор 48 осуществляет последовательное подключение к выходу блока прогноза углов 19 сумматора 44, на выходе которого формируется прогнозное значе1816856

12 (25) О1-e—

1 (26) ние апр, и сумматора 47, на выходе которого формируется прогнозное значение Опрь

Таким образом, при бурении прямыми компоновками прогноз углов а и О осуществляется по формулам (18), В этом случае с 5 выхода измерительного преобразователя угла установки отклонителя 3 поступает постоянный сигнал р и будет выполняться условие Ip - p-> I < е, При бурении с отклонителем возможны два случая. Если а 10 процессе бурения происходят малые изменения угла установки отклонителя, то, как и в случае прямой компоновки, прогноз углов осуществляется по формулам (18). При сильных изменениях углы установки отклоните- 15 ля, (например, переход от набора зенитного угла Ок его снижению) прогноз осуществляется по модели, задаваемой формулами(17), которая учитывает влияние изменения угла установки отклонителя р на изменение уг- 20 лов а и О, что повышает точность прогноза.

Величина порога я выбирается в пределах

10...15 градусов.

В блоке прогноза координат 20 производится вычисление прогнозных значений координат по результатам измерения углов в начале интервала прогноза hL и прогйозу углов апр, Опр в конце интервала. по формулам хпр = х) + Ь(пр(, (19) 30

Упр — yl+ by pi. (20) пр = + Ь2прь (21)

Ь<пр! = -у- (S1A 9j COS Я + и

+ sin Опр соэ апр ), (22)

h,1

Aynpi -= - — ($1П Я sin а +

+ sin дпр sin апр ), (23)

hz pl = -2- . (coS Й + сов Опр ). (24) 40

Л1

В блоке запоминания проектных углов

21 осуществляется хранение значений азимутального а и зенитного О углов проектного профиля бурящейся скважины в виде таблицы. Выбор требуемых углов осуществляется на основе линейной интерполяции по длине скважины, аналогично (11).

В блоке вычисления интенсивностей 22 производится расчет текущих интенсивностей искривления по азимуту Q,, искрйвления по зениту 1, и пространственного искривления 1„, по результатам измерений углов, выполнейных в начале и конце интервала hl, и результату расчета среднего зенитного угла О к по формулам и — и — 1

1 =

sin2 - Щ- sln2 а sin2 g

1 2 2 („)

В блоке задания предельных интенсивностей 23 производится задание предельных интенсивностей 1 *, i *, ii* e зависимости от текущей длины скважины Ib в соответствии с выражениями ,Ф .х . х,Ф, ° =4, L.y=tg Lp4p gc4ll (, 4, (23)

g„„ I,- Г„ х. где (,,,, „— предельные интенсивности искрйвления по азимуту, зениту и пространственного искривления, соответственно, на

i-м участке (1=1,...n) проектного профиля скважины;

lb — заданная длина i-го участка проектного профиля скважины.

Во втором 24, третьем 25 и четвертом 26 блоках сравнения производится сравнение текущих и предельных интенсивностей соответственно аэимутального, зенитного и пространственного искривления, Если текущая интенсивность искривления превышает предельно допустимую, то на выходе соответствующего блока сравнения появляется сигнал логическая "1"; в противном слу-. чае на выходах блоков сравнения 24, 25, 26 поддерживается сигнал логический "0".

В качестве блока регистрации координат 11 может использоваться алфавитноцифровое печатающее устройство, например типа СМ6337, а в качестве блока регистрации углов 27 — алфавитно-цифро- вой дисйлей, например типа "Электроника

6305".

Устройство работает следующим образом, Вначале, когда измерительные преобразователи 1-3 находятся в устье скважины, производится сброс в нуль регистров и сумматоров блоков устройства, на выходе измерительного преобразователя длины скважины 4 устанавливается сигнал,соотввтс.гвующий 1-О, а на первом выходе блока задания шага дискретизации — сигнал 1ь=0, На выходе первого блока сравнения 13 появляется сигнал логическая "1", разрешаюЩий запись отфильтрованных углов в блок запоминания измеренных углов 6, расчет координат в блоке пересчета координат 7 и приращение длины lb, согласно выражению (13), в блоке задания шага дискретизации

14, Второй и последующие моменты записи сигналов с выходов блока фильтрации 5, со13

1816856 ответствуют равенству заданной глубины ib, сочно-линейную аппроксимацию траектопоступающей с первого выхода блока зада- рии скважины в соответствии с выраженияния шага дискретизации 14 текущей глуби- ми (10), (11), Из блока 8 аппроксимации в не i, поступающей с выхода измерительного блок 9 запоминания координат выдаются преобразователя длины скважины 4. 5 только координаты концов аппроксимируюТолько при этом условии блок 13 выдает щих отрезков. Прогнозные значения коорразрешение на запись информации блоком динат с выхода блока 20 и их текущие

6, пересчет координат блоком 7 и наращи- значения из блока 7 поступают на первый и вание длины ib, в блоке 14, Вычисление ко- второй входы анализатора координат 10, координат в блоке 7 и роизводится в 10 торый вырабатывает адреса, поступающие соответствии с выражениями (4) — (9). При пе- на второй вход блока запоминания коордиремещении измерительных преобразовате- нат 9. Блок 9 выбирает числовые значения лей 1, 2 и 3 на интервал Л, определяемый координат траекторий ранее пробуренных блоком задания шага дискретизации 14, скважин, поступающие на третий вход анапроизводится запись измеренных и отфиль- 15 лизатора 10. С выхода анализатора 10 на трованных в блоке 5 значений углов в блок блок регистрации 11 подаются прогнозные

6, При этом все три записанные значения и текущие координаты бурящейся скважины зенитного угла О для точек с номерами i-2, и наиболее близкой из ранее пробуренных, i-1, i подаются в блок усреднения 18, где С целью контроля интенсивности искпроизводится расчет среднего значения зе- 20 ривления траектории скважины в блоках 24, .нитного угла Од по формуле (16). 25, 26 производится сравнение вычисленКоординаты траектории в блоке 7 и ин- ных в блоке 22 текущих интенсивностей азитенсивности .искривления в блоке 22 опре- мутального, зенитного и пространственного деляются только по отсчетам азимутального искривления с их предельными для данной и зенитного углов в i-1 и i точках по форму- 25 длины скважины значениями, которые вылам(4) — (9) и(25)-(27)соответственно, числяются в блоке 23, согласно (28). Если

По отсчетам азимутального, зенитного текущая интенсивность превышает преугловиуглаустановкиотклонителя вiточке,,дельную,,то на выходе соответствующего а также по результатам вычисления в блоке блока сравнения формируется сигнал логи22 интенсивностей искривления, в блоке 19 30 ческая "1", который поступает в блок 27, где осуществляется прогноз азимутального и вырабатывается сигнал о превышении презенитногоугловна конец интервала прогно- дельно допустимой интенсивности искривза Ж в соответствии с выражениями (17), ления, поступающий в наземную систему (18). А Ilo отсчетам азимутального и зенит- управления. Если текущая интенсивность ного углов в !точке и их прогнозным значе- 35 не превышает предельную, то на выходах. ниям в блоке 20 в соответствии с блоков сравнения 24 — 26 формируется сигвыражениями (19) — (24) осуществляется про- нал логический "0". гноз координат траектории в конце интер- В блоке 27 производится также региствала прогноза AL, Интервал прогноза рация прогнозных значений азимутального задается масштабным блоком 16 и отсчиты- 40 и зенитного углов, формируемых в блоке 19, вается от значения длины скважины в 1 точке . и проектных углов скважины, формируемых измерения, для данной длины скважины в блоке 21, Прогнозные значения координат пожту- Таким образом, по сравнению с протопают в блок 17, где они сравниваются с типом, взаявляемомустройстверасширены координатами проектной траектории, и в 45 функциональные возможности за счет обессоответствии с выражением (15) рассчиты- печения измерения угла установки отклонивается прогнозируемое отклонение R траек- теля на забое, контроля текущей тории бурящейся скважины от проектной в интенсивности искривления скважины и конце интервала прогноза hL, Прогнозиру- сравнения ее с предельно допустимой, проемое отклонение R регистрируется в блоке 50 гноза отклонения фактического профиля бу11, рящейся скважины от проектного.

Выбор координат проектной траекто- Применение фильтрации сигналов, пории осуществляется в блоке 15 на основе ступающихсзабоя вазимутальный,зенитный линейной интерполяции по длине скважины угол, угол установки отклонителя позволяет согласно (11), а длина скважины, соответст- 55 снизить зашумленность этих сигналов, и, вующая концу интервала прогноза вычисля- тем самым, повысить помехозащищенность ется в сумматоре 12. Рассчитанные в блоке устройства, А использование отфильтрован-.

7 значения координат подаются в блок 8 ных значений углов для расчета координат аппроксимации, который осуществляет ку- траектории позволяет повысить точность устройства.

1816856

40

50

Кроме того. использование прогноза изменения азимутальногоа и зенитного 0 углов по модели, которая учитывает влияние изменения угла установки отклонителя р на характер поведения углов а и О при турбинном бурении с отклонителем позволяет повысить точность прогноза, а значит и точность работы устройства.

Применение предлагаемого устройства позволяет снизить эксплуатационные затраты на бурение скважин за счет высоких эксплуатационных воэможностей устройства и его высокой точности.

Формула изобретения

1, Устройство для контроля положения забоя, содержащее измерительный преобразователь азимутального угла, измерительный преобразователь зенитного угла, измерительный преобразователь длины скважины, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с третьими входами блока запоминания измеренных углов и блока пересчета координат, первый и второй выходы блока запоминания измеренных углов соединены соответственно с первым и вторым входами блока пересчета координат и блока усреднения, третий выход блока запоминания измеренных углов соединен с третьим входом блока усреднения, выход блока пересчета координат соединен с вторыми входами блока аппроксимации координат, анализатора координат и блока прогноза координат, выход блока аппроксимации координат соединен с первым входом блока запоминания координат, второй вход которого соединен с первым выходом анализатора координат, третий вход которого соединен с выходом блока запоминания координат, выход блока прогноза координат соединен с первым входом анализатора координат, второй выход которого соединен с первым входом блока регистрации координат, первый выход блока задания шага дискретизации соединен с первым входом блока аппроксимации координат, вторым входом первого блока сравнения и входом блока запоминания проектных углов, выход блока прогноза углов соединен с первым входом блока регистрации углов, второй вход которого соединен с выходом блока запомийания проектных углов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения помехозащищенности и точности работы устройства, в него дополнительно введены измерительный преобразователь угла установки отклонителя, блок фильтрации, сумматор, блок запоминания проектных координат. масштабный блок, блок расчета отклонений, блок вычисления интенсивностей, блок задания предельных интенсивностей, второй, третий и четвертый блоки сравнения, причем выходы измерительных преобразователей аэимутального угла, зенитного угла и угла установки отклонителя соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока фильтрации, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и четвертым входами блока запоминания измеренных углов, первый выход блока запоминания измеренных углов соединен с первым входом блока прогноза углов, первым входом блока прогноза координат, первым входом блока вычисления интенсивностей и третьим входом блока регистрации углов, второй выход блока запоминания измеренных углов соединен с вторым входом блока прогноза углов и вторым входом блока вычисления интенсивностей. выход сумматора соединен с входом блока запоминания проектных координат, выход которого соединен,с первым входом блока расчета отклонений, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации координат, выход первого блока сравнения соединен с управляющим входом блока задания шага дискретизации, второй выход которого соединен с четвертым входом блока пересчета координат, входом масштабного блока и четвертым входом блока вычисления интенсивностей, первый выход блока задания шага дискретизации соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом масштабного блока, соединенным с третьим входом блока прогноза углов и третьим входом блока прогноза координат, выход блока усреднения соединен с третьим входом блока вычисления интенсивностей, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами блока прогноза углов, выход которого соединен с четвертым входом блока прогноза координат, выход которого соединен с вторым входом блока расчета отклонений, выход блока задания шага дискретизации соединен с входом блока задания предельных интенсивностей, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторыми входами второго, третьего и четвертого блоков сравнения, первый, второй и третий выходы блока вычисления интенсивностей соединены соответственно с первыми входами второго, третьего и четвертого блоков сравнения. выходы второго. третье о и четвертого блоков сравнения соединены соот1815851 ветственно с четвертым. пятым и )нестым входами блока регистрации углов.

2, Устройство по и. 1. отл ича ющеес я тем, что блок прогноза углов содержит первый сдвиговый регистр. задатчик, поро- 5 говый элемент, синусный функциональный преобразователь, второй сдвиговый регистр, синусно-косинусный функциональный преобразователь, блок деления, первый, второй и третий блоки умножения, 10 первый переключатель, первый сумматор, четвертый блок умножения, второй переключатель, второй сумматор, коммутатор, пятый блок умножения, причем первый вход блока прогноза углов является входом пер- 15 вого сдвигового регистра, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с первым входом коммутатора, выход которого является выходом блока прогноза углов, 20 второй вход которого является входом второго сдвигового регистра. выход которого соединен с третьим входом порогового элемента, второй вход которого соединен с выходом задатчика. второй выход первого 25 сдвигового регистра соединен с входом синусного фун кционan ьного преобразователя и первым входом второго сумматора, третий выход первого сдвигового регистра соединен с первым входом порогового элемента 30 и входом синусно-косинусного функционального преобразователя, выход порогового элемента соединен с третьими входами первого и вто))ого IIBpp! filo Ia) f.fff.fn, вы.к>д

lpрвоГО па()як 1K) If)òÐля сof)äfn)4o) I с Втг)г)ьIM

B x o+ o M и е р в о г о сумматора, и е () в ь) и B hi x o p синусно-косинусного функционального преобразователя соединен с первым входом четвертого блока умножения. выход которого соединен с вторым входом второго переключателя, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом I;оММутатора. третий вход блока прогf)03a углов соединен с первыми входами первого, второго и пятого блоков умножения, четвертый вход блока прогноза углов соединен с вторым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого переключателя, второй вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, первый вход которого соединен с выходом блока деления, второй вход которого соединен с выходом синусного функционального преобразователя, а первый вход — с вторым выходом синусно-косинусного функционального преобразователя, пятый вход блока прогноза углов соединен с вторым входом второго блока умножения, выход которого соединен с I)epBhiM входом второго переключателя, шестой вход блока прогноза углов соединен с вторым входом пятого блока умножения, выход которого соединен с вторыми входами третье о и четвертого блоков умно>кения, 1816856

Составитель Р,Алимбеков

Редактор M,Kóçíåöîâà Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 1711 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101!

1 !

1 ! !

1 ! ! !

I

1

1 Ъ

1

1