Устройство для контроля параметров траектории скважины

Устройство для контроля параметров траектории скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 18.02.75 (21) 2107788/10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.0477 Бюллетень №15 (45) Дата опубликования опмсамия 23.06.77 (11) 555284 (51) М. Кл.

G01 С9/12

Е 21 В 47/02

Государственный комитет

Совета 1йнннотроа СССР па делам изобретений н открытии (53) УДК

622.241.7 (088.8} (72) Авторы изобретения

М. Ф. Зарипов, Г. H. Ковшов, А. А. Молчанов, М. 3. Исмагнлов и А. X. Сираев

Уфимский авиационный институт им. Орджощткидэе и Всесоюзттый (71) Заявители научно-исследовательский н проектно-конструкторский инсппут ге физических исследований скважин (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИАРАМЕТРОВ

ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИЕ1Ы углами, большими 3 — 5, кроме того, наличие конб тактных токопередающих элементов усложняет конструкцию и снижает надежность.

Изобретение отиосйтся к измерительной технике и предназначено для измерения азимутального, зенит. ного угла и угла установки отклонителя в процессе бурения скважины,,, Известные. устройства аналогичного назначения имеют недостаточно высокую точность измерения, сложную конструкцию и не могут быть использованы в процессе буровых работ.

Ближайшим по технической сущности описываемому устройству является устройство для 1р контроля параметров траектории скважины и направления отклонителя.

Устройство содержит корпус, датчик азимута и датчик зенитного угла и угла установки отклонителя с чувствительными элементами маятникового 15 типа, систему подвеса и регистрирующий прибор.

Однако в таком устройстве при малых зенитных углах точность установки нуля преобразователя в плоскость наклона невелика, так как моменты трения в осях подвеса рамки оказываются 20 соизмеримыми с устанавливающим моментом от эксцентричного груза. В результате погрешность измерения азимута при малых зенитных углах оказывается значительной, подобными устройствами можно измерять азимут скважины с зешш ыми 25

Целью изобретения является повышение точности и надежности при измерениях в процессе бурения, Это достигается тем, что датчик азимута и датчик зенитного угла и угла установки отклонителя разнесены на расстояние, исключающее взаимное влияние их .магнитных системы подвешены в опорах без трения, причем чувствительный элемент датчика азимута выполнен в виде сферы со смещенным вниз центром тяжести, снабженным постоянным магнитом, а чувствительный элемейт датчика зенита и утла установки отклонителя — в виде конуса с центром тяжести, смещенным эксцентрично относительно оси его вращения и с расположенным в нем постоянным магнитом с центром тяжести, находящимся ниже оси его качания, который служит ротором преобразователя; тем, что над и под магнитами, размещенными в сфере и конусе, уста-, новлены магниточувствительные элементы, например феррозонды, а также тем, что отверстия для подачи и отвода воздуха к аэростатическпм опорам

555284

5 !

15 соединены между собой через компрессор, ресивер и приспособление для подачи сжатого воздуха, На фиг, 1 представлена кинематическая схема устройства; на фиг. 2 — электрическая принципиальная . схема устройства; на фиг. 3 — блок- с" ема устройства.

Устройство состоит из двух отдельных датчиков: датчика положения колонны труб относительного магнитного меридиана, датчика азимута 1 и датчика 2, измеряющего зенитный угол и угол установки отклонителя. Чувствительным элементом в первом датчике является сфера 3 со смен иным посредством груза 4 центром тяжести, в которую Установлена магнитная система 5, состоящая иэ двух цилиндрических параллельных друг другу магнитов, во втором датчике-кону сный шип

6, центр тяжести которого смещен эксцентрично относительно оси вращения. грузом 7. Магнит 8, центр тяжести которого ниже его оси вращения, поворачивается в опорах, установленных в конусе.

Плоскость качания магнита совпадает с плоскостью, проходящей через ось симметрии и конуса и центр тяжести эксцентричного груза 7. Магнит 8 является ротором преобразователя.

Датчик 2 установлен на такое расстояние от датчика 1, при котором практически исключается влияние магнита 8»а магнитную систему 5, Чувствительные элементы датчиков подвешены в опорах, моменты сил сухого трения в которых отсутствуют, например, в аэростатическом подвесе. Для подачи сжатого воздуха к аэростатическим опорам через микроотверстия 9 . в устройстве предусмотрены компрессор 10, ресивер 11 н прерывающее приспособление 12. Для измерения положения магнитов, установленных в сфере и конусе" относительно корпуса устройства предусмотрены магнитомодуляционные электрические преобразователи — феррозонды 13,14. Такой феррозонд может быть выполнен, например, в виде кольцевого магнитопровода 15 с обмоткой подмагничивания 16, равномерно уложенной по магннтопроводу, залитанной постоянным током, предназначенной для создания постоянного начального подмагничивания, и тремя сигнальными обмотками 17,18,19, занимающими каждая сектор в 120, соедин. ннымн звездой и запитанными переменным 3 — х фазным током повышен.ной частоты, являющимися переменными индуктивнымн оэпротивлениями, величина которых зависит от положения магнитов (см. фиг.2). Для увеличения чувствительности феррозонд выполнен из двух идентичных элементов, установленных над и под магнитами, а сигнальные обмотки соединены параллельно и образуют трехфазное мостовое. соединение.. Выходное напряжение снимается между Общими точками "звезд". Аналоговые ёыходиые:сигна.льт с помощью цифровых устроттств:.40,2Х,22 преобразуются в цифровой код (20,2.1-. преобразователи фаза — код,22 — преобразователи, напряжение —код). Для определения азимута по сигналам датчиков 1 н 2 предусмотрено устройство алгебраическо..ro суммирования 23, которое может располагаться как в скважиннои части комплекса, так и на поверхности.

Устройство работает следующим образом. Сжатый воздух через микроотверстил 9 поступает в рабочие зазоры между сферой и корпусом, конусом и корпусом. Чувствительные элементы (сфера, конус) датчиков оказываются подвешенными на тонкой воздушной пленке, при этом силы сухого трения в опорах полностью отсутствуют. Если ус-.ройство отклонено от вертикали даже на малый угол, то конус под действием эксцентричного груза

7, поворачиваясь, устанавливается центром тяжести в плоскость наклона, магнит 8 сохраняет горизонтальное положение, магнитная система 5 сферы 3 устанавливается по магнитному меридиану и грузом 4 в плоскости горизонта. Для уменьшения времени установления чувствительных элементов в искомые плоскости предусмотрена прерывистая подача сжатого воздуха прерывателем 12.- В момент прекращения подачи сжатого воэ11уха чуЖтвительи те элементы датчика, касаясь корпусов;.ракеивают во время двтжения кинетическую энергию.

Пространственное положение магнитов чувствительнь х элементоз относительно корпусов измеряется ферроэондами.

Фаза зыходного напряжения, снимаемая с феррозонда 14 датчика 2 (см. фиг. 2) пропорциональна повороту корпуса относительно плоскости наклона угла установки отклонителя — ч1 амплитуда не зависит от зенитного угла наклона скважины.

Для передачи информации по каналу связи удобнее преобразовать аналоговые сигналы (фазу, нанряжение1 в цифровой код с помощью устройств 20,21,22. Это удобно и для вычисления азимута О, скважины по сигналам датчиков 1 и 2 с помощью цифрового алгебраического сумматора

23, В нем осуществляется исключение иэ сигналов датчика 1 угла скручивания труб (визирного угла}.

Устройство позволяет определяп азимутадьный угол с точностью в пределах + 1:,-ттрттчем.,трчность не зависит от зенитного угла,.а.,определяется разрешающей способностью электрическото преобразователя.

Формула- изобретения

1.Устройство для контроля параметров траектории скважины, содержащее корпус, датчик азимута и датчик зенитного угла и угла установки отклонителя с чувствительными элементами маятникового типа, систему подвеса и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности при измерениях в процессе бурения, в ием датчик азимута. и датчик зенитного угла и угла установки отклонителя разнесены на расстояние, исключающее взаимное влияние их магнитных систем и подвешены в опорах без

555284.рения, причем чувствительный элемент датчика азимута выполнен в виде сферы со смещенным вниз центром тяжести, снабженной постоянным магнитом,а чувствительный элемент датчика зенита и угла установки отклонителя — в виде конуса с центром тяжести, смещенным эксцентрично относительно оси его вращения и с расположеннымв нем постоянным магнитом с центром тяжести, находящимся ниже оси его качания, который служит ротором преобразователя.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е еся,,тем, что над и под магнитами, размещенными в сфере и конусе, установлены магниточувствительные элементы, например, феррозоиды.

3. Устройство но и. 1, о т л и ч а в щ е е с я тем что отверстия для подачи и отвода воздуха н азростапиеским опорам соединены между собой через компрессор, ресивер и приспособление для прерывания подачи сжатего воздуха, Фиг.1

555284

Фие.2

Составитель А. Колюбакина

Техред О. Луговая Корректор Н, Золотовская щвктор Р. Пурнам

Заказ 449!19

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 907 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитете Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5