Устройство для определения угла искривления и координат ствола буровой скважины
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИЛЕТЕЛЬСТВУ (61) Лополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080575 (21) 2133194/22-03 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет (43) Опубликовано 0506.78Бтоллетень Мо 2) (45) Лата опубликования описания1oo5.78 (51) М. Кл.
Е 21 В 47/022
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам нзооретеннй н открытий (53) У Д К б 2 2 . 2 4 1 . 7 (088.8) (72) вторь1 изобретения
П.К.Плотников и Ю.Н.Челноков
Pl) Заявитель
Саратовский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ ИСКРИВЛЕНИЯ И
КООРДИНАТ СТВОЛА БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ
Изобретение может найти применение при измерении кривизны и координат стволов буровых скважин.
Известен двухстепенный гиротеодолит для измерения азимута на земной поверх" я ности, чувствительная система которого выполнена в вице одного двухстепенного гиротайометра 1 .
Недостатком двухстепенного гиротеодолита является его высокая чувствитель- и) ность к малейшим колебаниям и наклонам корпуса относительно вертикали. Поэтому этот гиротеодолит нельзя применять для определения азимута буровых скважин, так как при опускании гиротеодоли-ig та в скважину ось подвеса гиротахометра может значительно отклонятся от вертикали, что приводит к погрешностям.
Известно устройство для определения 2} углов искривления и координат ствола буровой скважины, содержащее корпус, чувствительную систему, глубиномер и вычислитель.(2).
Недостатками этого устройства явля- 25 ются малая точность измерения азимута скважины (i 5О) и невозможность одновременного определения углов искривления и координат ствола буровой скважины. 30
С целью устранения этих недостатков чувствительная система выполнена в виде блока трех двухстепенных гиротахометров, в двух из которых выходы оси параллельны оси скважины, а входные оси их ортогональны, при этом выходная ось третьего гиротахаметра расположена под углсы к оси скважины.
На фиг. 1 изображена блок-схема соединения составных частей устройства; на фиг. 2 - схема расположения гиротахометров в блоке.
Устройство для определения углов искривления и координат ствола буровой скважины вклочает в себя инклинометр
1, чувствительными элементами которого являются три двухстепенных гиротахометра 2-4, выполненные по схеме компенсационного гиротахометра с цифрович выходом; передаточный ролик с глубиномером 5,установку для соединения кабеля и вычислитель б. Глубиномер 5 н вычислитель б установлены на поверхности земли. Инклинометр 1 и глубиномер 5 соединены с вычислителем б дистанционно посредством кабеля.
Выходные оси гиротахсметров 2 и 3 (фиг. 2) ориентированы параллельно оси она цилиндрического корпуса инклинометра, совпадающей с осью скважины, 6О9876 их входные оси ортогональны. Выходная ось гидротахометра 4 с целью сокращения диаметра инклинсметра развернута относительно его главной оси, сонпадающей с осью омд корпуса на угсл<г*2о-30, Устройство работает следующим образом.
При опускании инклинометра 1 на тросе в скважину сигналы с гиротахо метров по кабелю передаются н дискретные моменты 4 П (П 0,1,2,...) в вы- Ю числитель 3. Вйчислитель эа времяь1 = „,,1 я(в промежутке между соседними сигналами) производит следующие операции:
1. Определяет компоненты щ, (1 =1,1 !
2,3) абсолютной угловой скорости инклинометра н момент 1п из системы алгебраических уравнений
Кg а (t „)- — „)3 (t „), 20
1 (N„(t „) * - — P l (t Ë) 2
Н2
3 щ (г, )соэо- в (С „) э пд"- — „)э,И„), имеющей единственное решение. нэ
Здесь Н;,)(. — кинетический момент и коэффициент жесткости -го гиротахометра соответственно, f3 (t ä) — сигнал 1 -ro гиротахометра в момент
tn.2. Вычисляет параметры Родри -а-Гамильтона Х; (1 0,1,2,3), однозначно определяющие ориентацию инклинометра в географической системе координат с о 1( и момент П, н соотнетстнин с системой дифференциальных уравнений
2Л =- ц Л -(щ1++ с Оз Ф ) Л1 (Яоь1п - ©э)А1
2)(=и 1л о (1ОСО8 4-wë) A э+ Q.о э " э) Л2,4() р щ Л +(4). соэМ+и )Л -(Я э1пМ+<юэ)Л1, 2Л, щ.Л +(Щ -Я софЧ)Л +(-R 91п )Лоi
2 0 о начальные условия которой ) (r1 ° 4g
Здесь Я . — Углоная скорость суточного вращения 8емли, г — широта точки поверхности Земли, где проводят бурение.
3. Вычисляет зенитный угол из соот. ношения
1 1
9(t „)*arccos ()-2(A„(t „)+Al(t„))3 и азимут скважины иэ соотношения л ()лэ(„)- л,к„)Л,И„)
* к ™ Л <с„)Л,
4. Определяют координаты тех пунктов, разнесенных по длине скважины, где производятся замеры, по алгоритму (t„) 4.(t„) д „., i,=1,2,3
Л „= г (Л„(а„) Л,(„) Л,(а„)Л,И„) ЗА((С „), А *2(Л (t „) Л <1„)-Л (1„)"Л„И, ))АСЬ„Ъ, ng,. Е1-2(i „
Выполнение чувствительной системы устройства для определения углов искривления и координат ствола буровой скважины в виде блока трех двухстепенных гиротахометрон существенно повышает точность определения азимута и зенитного угла буровой скважины (более чем на порядок), позволяет одновременно с углами ориентации определять координаты ствола буровой скважины, уменьша- ет диаметр инклинометра, что позволяет применять устройства для измерений s скважинах малых диаметров.
ФОРмула и э обрет е ни я
Устройство для определения углов искривления и координат ствола буровой скважины, содержащее корпус, чувствительную, систему, глубиномер и вычислитель, о т л и .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения азимута зенитного угла и обеспечения одновременного определения углов искривления и координат ствола буровой скважины, чувствительная система ныполнена в виде блока трех двухстепенных гиротахометров, в двух из которых выходы оси параллельны оси скважины, а входные оси их ортогональны, при этом выходная ось третьего гиротахометра расположена под углом к оси скважины.
Источники информации, принятые во ннимание при экспертизе:
1. Воронков Н.Н., AuIHMOB Н.М.
Гироскопическое ориентирование. М., Недра, 1973, с. 68-73, 2. Калинин A.Ã. Искривление буровых скважин. М., Гостоптехиздат, 1963, с. 192-193.
6 09876
Фиг (Составитель В.Шестнмирова
Ко екто Н.Ковалева
Заказ 2982/25 Тираж 734 Подписное
ЦНИИПИ Государетвенного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва Х-35 Ра нская наб. д,. 4 5
2. филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4
