Преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАКЛОНА СКВАЖИНЫ И УГЛА УСТАНОВКИ ОТКЛОНИТЕ ЛЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий два маятника с первичными преобразо вaтeлям i угла поворота, оси которых и продольная ось преобразователя взаимно перпендикулярны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при больших углах наклона скважин, он снабжен третьим маятником с первичным преобразователем угла поворота ось которого совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговым, коммутатором, детектором, фильтром низких частот, преобразователем постоянное напряжение - временной интервал, логическим элементом И, Генератором прямоугольных импульсов, делителем частоты, двумя двоичными счетчиками и блоком формирования ; выходного кода, причем выходы первичных преобразователей подключены к входам аналогового коммутатора, выход которого через последовательно соединенные детектор, фильтр низких частот, преобразователь постоянное напряжение - временной интервал , логический элемент И и первый двоичный счетчик подключен на первьй вход блока формирования выходного кода, а второй вход логического элемента И соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, который также подключен через делитель частоты на вход второго двоичного счетчика, который, в свою очередь подключен к управляющему входу аналогового коммутатора и второму входу блока формирования выходного кода.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСИИХ . РЕСПУБЛИК

„.SU„„108613

g(5D Е 21 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3р» (21) 3501107/22-03 (22) 18. 10.82 (46) 15.04.84. Бюл. у (72) Г.Н. Ковшов, Г.В. Ииловзоров, В.3. Ахметзянов и P.À, Султанаев (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 622.241.7(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

У 285860, кл. Е 21 В 47/02, 1970.

2. Патент США М - 3.587.176, кл. 33-205, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

H 876978, кл. Е 21 В 47/02, 1981 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАКЛОНА

СКВАЖИНЫ И УГЛА УСТАНОВКИ ОТКЛОНИТЕЛя БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий два маятника с первичными преобразо- вателями угла поворота, оси которых и продольная ось преобразователя взаимно перпендикулярны, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения при больших углах наклона скважин, он снабжен третьим маятником с первичным преобразователем угла поворота, ось которого совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговым коммутатором, детектором, фильтром низких частот, преобразователем

"постоянное напряжение — временной интервал", логическим элементом И, генератором прямоугольных импульсов, делителем частоты, двумя двоичными счетчиками и блоком формирования выходного кода, причем выходы первич" ных преобразователей подключены к входам аналогового коммутатора, выход которого через последовательно соединенные детектор, фильтр низких частот, преобразователь "постоянное напряжение — временной интервал", логический элемент И и первый двоичный счетчик подключен на первый вход блока формирования выходного кода„ а второй вход логического элемента И соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, который также подключен через делитель частоты на вход второго двоичного счетчика, который, в свою очередь, подключен к управляющему входу аналогового коммутатора и второму входу блока формирования выходного када.

1 10861

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для определения наклона скважин и положения отклонителя бурового инструмента. 5

Известен инклинометр, содержащий корпус, внешнюю рамку с эксцентричным грузом, ось вращения которой совпадает с продольной осью прибора, и две внутренние рамки-маятники, 1О образующие с внешней рамкой карданные подвесы, причем на осях внешней рамки и одной из внутренних установлены датчики углов поворота, а на второй внутренней рамке — пара ортогональных феррозондов, ориентируемые в плоскости горизонта (1 ).

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения зенитного угла и угла установки 20 отклонителя бурового инструмента при малых углах наклона скважины (g 6 3-5 ), поскольку устачавливающий момент эксцентричного груза внешней рамки при этом является малоэффективным.

Известно также устройство, содержащее корпус, две внешние и две внутренние рамки-маятники, образующие два карданных подвеса и два датчика угла поворота, установленные на осях внутренних рамок, причем оси вращения внешних рамок и продольная ось прибора — ортогональны 2», Недостатком указанного устройства является сложность конструкции, кроме того, сложность токоподвода к внутренним рамкам, а процесс сборки и регулировки карданных подвесов является технологически сложным и трудоемким.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента, содержащий два маятника с первичными преобразователями угла поворота, оси которых и продольная ось преобразователя взаимно перпендикулярны 1 3 ).

Преобразователь обладает сравнительной простотой конструкции, одна- О ко характеризуется низкой точностью измерения при углах наклона скважины больше 45 в окрестностях = 0, 90, 180 и 270, поскольку в этих случаях устанавливающий момент одно- 55 го иэ маятников является малоэффективным, что ведет к большой погрешности измерения угла поворота маят"

39 2 ника и, следовательно, измеряемых углов Я и Ч, так как последние функционально связаны с углами поворота маятников, Целью изобретения является повышение точности измерения при больших углах наклона скважины.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента, содержащий два маятника с первичными преобразователями угла поворота, оси которых и продольная ось преобразователя взаимно перпендикулярны, снабжен третьим маятником с первичным преобразователем угла поворота, ось которого совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговым коммутатором, детектором, фильтром низких частот, преобразователем "постоянное напряжение — временной интервал", логическим элементом И, генератором прямоугольных импульсов, делителем частоты, двумя ддочными счетчиками и блоком формирования выходного кода, причем выходы первичных преобразователей подключены к входам аналогового коммутатора, выход которого через последовательно соединенные детектор фильтр низких частот, преобразователь "постоянное напряжение временной интервал", логический элемент И и первый двоичный счетчик подключен на первый вход блока формирования выходного кода, а второй вход логического элемента И соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, который также подключен через делитель частоты на вход второго двоичного счетчика, который, в свою очередь, подключен к управляющему входу аналогового коммутатора и второму входу блока формирования выходного кода.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Преобразователь наклона и угла установки отклонителя бурового инструмента содержит генератор возбуждения 1, первичнь|е преобразователи углов поворота 2, 3 и 4, закрепленные на трех взаимно перпендикулярных осях маятников, установленных в корпусе так, что ось одного из них — первичного преобразователя 4, совпадает с продольной осью преобразователя, аналоговый коммутатор 5, 86139

С8В = sin 9 tgQ

tg8, = cos Q " tgQ

tg8ç

55 з 10 детектор 6, фильтр низкой частоты (ФНЧ) 7, преобразователь "постоянное напряжение — временной интервал 8, логический элемент И 9, первый двоич ный счетчик 10, блок формирования выходного кода .11, генератор прямоугольных импульсов (ГПИ) 12, делитель частоты 13 и второй двоичный счетчик 14.

Обмотка возбуждения первичных преобразователей 2, 3 и 4 подключены к генератору возбуждения 1, а сигнальные — к входам аналогового коммутатора 5, выход которого через по" следовательно соединенные детектор 6

ФНЧ 7, преобразователь "постоянное напряжение — временной интервал" 8 подключен к первому входу логического элемента И 9, выход которого подключен к входу первого двоичного счетчика 10, выход которого подключен к первому входу блока формирования выходного кода 11, а к второму входу логического элемента И 9 подключен выход ГПИ 12 последний также подключен через делитель частоты 13 к входу второго двоичного счетчика 14, который, в свою очередь, подключен к управляющему входу аналогового коммутатора 5 и второму входу блока формирования выходного кода 11.

Устройство работает следующим образом.

При реальном положении прибора в скважине углы поворота первичных преобразователей 2, 3 и 4 связаны с искомыми углами наклона и установ ки отклонителя бурового инструмента следующими зависимостями:

При этом в начальном положении (Q 4 О, т"= О) ось вращения первого маятника находится в плоскости наклона скважины, а угол поворота треть

его первичного преобразователя равен нулю.

При малых углах наклона скажины (Q 4 3-5 ) устанавливающий момент третьего маятника, являющийся произведением плеча на проекцию силы тяжести на ось перпендикулярную оси вращения, является неэффективным поскольку величина последней близка к нулю, и поэтому погрешность измерения d В, с уменьшением угла

Q до нуля возрастает по гиперболе до бесконечности.

Аналогично л В возрастает с увеличением угла наклона в окрестнос. тях точек P = 0 и 9 = 180, а ЬВ в окрестностях точек Ц= 90 и

V= ?70o.

10 Сигналы с первичных преобразователей 2, 3 и 4 пропорциональные углам В„, В и В, поступают на входы аналогового коммутатора 5, на управляющий вход которого с второго двоич и ного счетчика 14 поступают последова тельно шесть управляющих кодов, с помощью которых аналоговый коммутатор 5 обеспечивает последовательную передачу на выход шести входных curgp налов, которые проходя через детектор 6, фильтр 7, преобразователь

"постоянное напряжение — временной интервал" 8 и, преобразуясь во временные интервалы, поступают íà пер25 вый вход логического элемента И 9, на второй вход которого поступают тактовые импульсы с генератора 12, с выхода логического элемента И на вход первого двоичного счетчика 10 поступают пачки тактовых импульсов, пропорциональных входным сигналам, количество которых считывается первым двоичным счетчиком 10 и, преобразуясь в двоичный код, поступает на первый вход блока формирования выходного кода 11. Одновременйо с генератора 12 на вход делителя час" тоты 13 поступают тактовые импульсы, частоты которых делится до частоты, 40 необходимой дпя переключения второго двоичного счетчика 14, управляющего переключением аналогового коммутатора 5, частота переключения последнего определяется временем, необ45 ходимым для опроса входных сигналов с первичных преобразователей 2, 3 и

4. Кроме того, сигнал с выхода второго двоичного счетчика 14, представляющий собой двоичный код состояния аналогового коммутатора 5, поступает в блок формирования выходного кода 11, 50

Таким образом, в блок формирования выходного кода 11 поступают два двоичных кода: один с первого двоичного счетчика 10, представляющий собой информативный код, и второй с второго двоичного счетчика 14, представляющий собой распознаватель1086139

Составитель В. Булыгин

Техред Т.Фанта Корректор Л. Дэятко

Редактор Г. Гербер

Заказ 2207/3 1 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, ный код входного сигнала, которые либо записываются в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), либо передаются по каналу связи на поверх ность земли в блок регистрации и вычислений, в котором искомые углы определяются иэ системы уравнений (1), из которого исключается то уровнение, которое содержит значение угла, устанавливающий момент маятника которого становится малоэффективным.

5 Преобразователь наклона скважины и угла установки отклонителя бурового инструмента обладает более высокой точностью измерения во всем диапазоне искомых углов Q и Ч .