RU2110684C1 - Телеметрическая система контроля навигационных параметров траектории ствола скважины - Google Patents

Телеметрическая система контроля навигационных параметров траектории ствола скважины Download PDF

Info

Publication number
RU2110684C1
RU2110684C1 RU97101851A RU97101851A RU2110684C1 RU 2110684 C1 RU2110684 C1 RU 2110684C1 RU 97101851 A RU97101851 A RU 97101851A RU 97101851 A RU97101851 A RU 97101851A RU 2110684 C1 RU2110684 C1 RU 2110684C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
polar
output
rectangular
coordinates
Prior art date
Application number
RU97101851A
Other languages
English (en)
Other versions
RU97101851A (ru
Inventor
Валерий Залманович Скобло
Тимур Музафарович Верлиев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "НТ-Курс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "НТ-Курс" filed Critical Закрытое акционерное общество "НТ-Курс"
Priority to RU97101851A priority Critical patent/RU2110684C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2110684C1 publication Critical patent/RU2110684C1/ru
Publication of RU97101851A publication Critical patent/RU97101851A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Изобретение относится к буровой технике, в частности к средствам контроля забойных параметров при бурении и гео- физических исследованиях скважин. Телеметрическая система контроля навигационных параметров траектории ствола скважин содержит три взаимно перпендикулярных акселерометра и три взаимно перпендикулярных феррозонда, которые располагаются по оси скважины. Каждый из акселерометров измеряет проекцию силы тяжести (или проекцию ускорения силы тяжести) на соответствующую ось, а каждый из феррозондов - проекцию напряженности магнитного поля Земли на свою ось. Блоки устройства соединены таким образом, что реализуется алгоритм вычисления зенитного угла скважины, азимута, угла установки отклонителя и азимута отклонителя. 2 ил.

Description

Изобретение относится к буровой технике, в частности к средствам контроля забойных параметров при бурении и геофизических исследованиях скважин.
Известен гироскопический инклинометр [1], содержащий измеритель ускорения по трем взаимно перпендикулярным осям и измеритель угловой скорости по тем же осям, состоящим из двух трехстепенных гироскопов, каждый из которых охвачен двумя внутренними отрицательными обратными связями, датчик угла установлен на оси гироскопа, датчик момента - на перпендикулярной к нему оси, корпус каждого гироскопа устанавливают последовательно в положения 0o и 180o и угловую скорость измеряют в каждом из этих положениях гироскопов, угловую скорость Земли по трем взаимно перпендикулярным осям Wx, Wy и Wz определяют как полуразность измеренных угловых скоростей при положениях корпусов гироскопов 0o и 180o, а азимут Ψ вычисляют по формуле
Figure 00000002
, где gxgygz - значения ускорения по трем взаимно перпендикулярным осям XYZ.
g2= g 2 x +g 2 y +g 2 z ,
ωxωyωz - угловая скорость Земли по трем взаимно перпендикулярным осям
Figure 00000003

ω 0 x ω 180 x ω 0 y ω 180 y ω 0 z ω 180 z - значения угловой скорости по трем взаимно противоположным осям xyz в положениях корпусов обоих гироскопов 0o и 180o.
P = gxωx+gyωy+gzωz
Недостатком этого инклинометра является сложность конструкции для устранения погрешности от дрейфов гироскопов.
Известна телеметрическая система контроля параметров скважины [2], содержащая наземный вычислитель и связанный с ним каротажным кабелем скважинный прибор, содержащий шесть измерительных датчиков: три акселерометра и три феррозонда. При этом наземный вычислитель реализует следующий алгоритм:
Figure 00000004
.
Недостатком данной системы является наличие сложного и дорогого вычислительного блока.
Целью заявленного предложения является повышение точности измерений скважинных параметров простыми аппаратными средствами.
Поставленная цель достигается тем, что в телеметрической системе контроля параметров нефтяных и газовых скважин, содержащей наземный вычислитель и связанный с ним каротажным кабелем скважинный прибор, содержащий шесть измерительных датчиков в виде акселерометров и феррозондов, наземный вычислитель выполнен на семи преобразователях прямоугольных координат в полярные, двух преобразователях полярных координат в прямоугольные, трех инверторах, трех сумматоров и индикаторе, при этом выходы первых двух акселерометров подключены к первому преобразователю прямоугольных координат в полярные, первый выход которого подключен к первому входу второго преобразователя прямоугольных координат в полярные, на второй вход которого подключен выход третьего акселерометра, второй выход первого преобразователя прямоугольных координат в полярные через первый инвертор подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика "Δ" , выходы первых двух феррозондов подключены к входам третьего преобразователя прямоугольных координат в полярные, первый выход которого подключен к первому входу первого преобразователя полярных координат в прямолинейные, а второй выход - к третьему входу первого сумматора, выход последнего соединен с вторым входом первого преобразователя полярных координат в прямоугольные, один из выходов которого соединен с первым входом четвертого преобразователя прямоугольных координат в полярные, а другой подключен к первому входу пятого преобразователя прямоугольных координат в полярные, второй вход которого соединен с выходом третьего феррозонда, а первый выход соединен с первым входом второго преобразователя полярных координат в прямоугольные, один из выходов второго преобразователя прямоугольных координат в полярные подключен к входу индикатора "Тест число акселерометров", а другой - к входу индикатора "Зенитный угол" непосредственно и через второй инвертор к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом пятого преобразователя прямоугольных координат в полярные, а выход - с вторым входом второго преобразователя полярных координат в прямоугольные, первый выход которого соединен с первым входом шестого преобразователя прямоугольных координат в полярные, а второй подключен к второму входу четвертого преобразователя прямоугольных координат в полярные, один из выходов которого подключен ко входу индикатора "Азимут", а другой - на второй вход шестого преобразователя прямоугольных координат в полярные, выход которого через третий инвертор подключен к входу индикатора "Тест число феррозондов", выходы двух феррозондов через седьмой преобразователь прямоугольных координат в полярные к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика "Δ" , а выход третьего сумматора подключен к входу индикатора "азимут отклонителя", при этом второй выход первого преобразователя подключен к входу индикатора "угол установки отклонителя".
На фиг. 1 представлена функциональная схема системы; на фиг. 2 - (а) - преобразователи прямоугольных координат в полярные и (б) полярные в прямоугольные, функции которых выполняют любые вычислительные платы.
Система содержит три акселерометра 1-3, которые измеряют ускорение силы тяжести по трем взаимно перпендикулярным осям, и три феррозонда 4-6 для измерения проекций напряженности магнитного поля Земли. Акселерометры 1 и 2 подключены к преобразователю 7 прямоугольных координат в полярные, первый выход которого и выход третьего акселерометра 3 подключены к входам преобразователя 8 прямоугольных координат в полярные, первый выход которого подключен к входу индикатора 9 "Тест число акселерометров", а второй выход преобразователя 8 - к входу индикатора 9 "Зенитный угол" индикатора 9 непосредственно и через инвертор 10 к первому входу сумматора 11. Второй выход преобразователя 7 через инвертор 12 подключен к первому входу сумматра 13. Выходы первых двух феррозондов 4 и 5 подключены на входы 14 прямоугольных координат в полярные и преобразователя 15 прямоугольных координат в полярные, первый выход преобразователя 14 подключен к первому входу преобразователя 16, второй выход преобразователя 14 соединен с третьим входом сумматора 13, выход которого подключен к второму входу преобразователя 16, выход преобразователя 15 соединен с первым входом сумматора 17, второй вход которого и второй вход сумматора 13 подключены к задатчику 23 "Δ" , выход сумматора соединен с входом индикатора 9 "Азимут отклонителя", первый выход преобразователя 16 подключен к первому входу преобразователя 18 прямоугольных координат в полярные, второй выход преобразователя 16 соединен с первым входом преобразователя 19 прямоугольных координат в полярные, второй вход которого соединен с выходом феррозонда 6, один из выходов преобразователя 19 соединен с первым входом преобразователя 20 полярных координат в прямоугольные, другой выход преобразователя 19 соединен с вторым входом сумматора 11, выход последнего подключен к второму входу преобразователя 20, первый выход которого подключен к первому входу преобразователя 21, а второй выход преобразователя 20 соединен с вторым входом преобразователя 18, один из выходов которого соединен с вторым входом преобразователя 21, а другой выход соединен с входом индикатора 9 "азимут", вход "Тест число феррозондов" которого соединен через инвертор 22 с входом преобразователя 21.
Устройство работает следующим образом.
В процессе навигации забойный зонд, содержащий три взаимно перпендикулярных акселерометра и три взаимно перпендикулярных феррозондов, располагается по оси скважины.
Каждый из акселерометров измеряет проекции силы тяжести (или проекции ускорения силы тяжести) на соответствующую ось, а каждый из феррозондов - проекцию напряженности магнитного поля Земли на свою ось. Таким образом сигналы на входе устройства будут равны:
A1 = gxKа F1 = Ux1Kф
A2 = gyKа F2 = Uy1Kф
A3 = gzKа F3 = UzKф
где g - ускорение силы тяжести Земли;
U - напряженность магнитного поля Земли;
gx, gy, gz - проекции ускорения g на оси X, Y, Z;
Ux1, Uy1, Uz - проекции напряженности магнитного поля Земли на оси X1, Y1, Z;
X, Y - взаимно перпендикулярные оси, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси скважины, которые являются осями чувствительности акселерометров A1 и A2 соответственно;
X1, Y1 - взаимно перпендикулярные оси, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси скважины, которые являются осями чувствительности феррозондов F1 и F2 соответственно;
Z - ось скважины и одновременно ось чувствительности акселерометра A3 и феррозонда F3;
Kа, Kф - коэффициенты, установленные калибровкой;
Δ - угол сдвига между осями XY и X1Y2 соответственно.
Если блоки устройства - прямые и обратные преобразователи координат, сумматоры, инверторы и задатчики выполнены в виде аналоговых устройств, то сигналы с акселерометров и феррозондов могут быть в аналоговой форме, если эти устройства цифровые, то сигналы должны быть преобразованы в цифровую форму. Блоки устройства соединены таким образом, что реализуется алгоритм вычисления зенитного угла скважины, азимута скважины, угла установки отклонителя и азимута отклонителя. Кроме того, используя известные соотношения:
Figure 00000005

производится вычисление тест чисел акселерометров и феррозондов, т.е. const A и const F, которые должны быть постоянными, независимо от расположения забойного зонда. Величины Kа и Kф устанавливаются в процессе калибровки таким образом, чтобы тест числа был равен определенным удобным числам, например, 1000, 5000 и т.п.
По сигналам с акселерометров 1 и 2 преобразователь 7 прямолинейных координат в полярные производит определение угла установки отклонителя, величина которого индицируется на соответствующем входе индикатора 9.
По сигналам с акселерометра 3 и преобразователя 7 прямоугольных координат в полярные в преобразователе 8 полярных координат в прямоугольные определяется "Зенитный угол", с второго выхода преобразователя 8 сигнал поступает на вход индикатора 9 "Зенитный угол".
Сигналы с феррозондов 4 и 5 поступают на преобразователь 14 прямоугольных координат в полярные, с первого выхода которого сигнал идет на первый вход преобразователя 16 полярных координат в прямоугольные, а с второго выхода преобразователя 14 сигнал поступает на первый вход сумматора 13, на второй вход которого с задатчика 23 подается сигнал "Δ" , а на третий вход сумматора 13 через инвертор 12 от преобразователя 7 - со второго его выхода. Суммарный сигнал поступает на второй вход преобразователя 16 полярных координат в прямоугольные, с первого выхода которого преобразованный сигнал как проекция на горизонтальную ось подается на первый вход преобразователя 18 прямоугольных координат в полярные. На второй вход преобразователя 19 поступает сигнал с феррозонда 6, после этого в преобразователе 19 прямоугольных координат в полярные с учетом сигнала с второго выхода преобразователя 16 вычисляются два сигнала. Один с первого выхода как проекция на горизонтальную ось, который поступает на вход преобразователя 20 полярных координат в прямоугольные. Для дальнейшего преобразования необходимо сформировать сигнал, который поступает на второй вход преобразователя 20. Для этого сигнал "Зенитный угол" с выхода преобразователя 8 подают через инвертор 10 на первый вход сумматора 11, на второй вход которого поступает сигнал с преобразователя 19. Суммарный сигнал поступает на второй вход преобразователя 20. В последнем происходит преобразование двух входящих сигналов и с первого выхода преобразователя 20 снимается сигнал как проекция на горизонтальную ось, а со второго - как проекция на вертикальную ось, который в дальнейшем используется для определения "Азимут скважины". В преобразователе 18 формируется сигнал "Азимут скважины" с учетом сигналов с второго выхода с преобразователя 20 и с первого выхода преобразователя 16.
Для определения "Азимута отклонителя" необходимо преобразовать сигналы с феррозондов 4 и 5 и с задатчика "Δ" 23, сигналы с феррозондов 4 и 5 преобразуются в преобразователе 15 прямоугольных координат в полярные, выходной сигнал которого суммируется с сигналом от задатчика 23 "Δ" и на индикаторе высвечивается "Азимут отклонителя".
Сигнал с первого выхода преобразователя 20 подается на первый вход преобразователя 21 прямоугольных координат в полярные. На второй вход которого пойдет сигнал с первого выхода преобразователя 18. Выходной сигнал с преобразователя 21 через инвертор 22 поступает на индикатор 9, где будет высвечено "Тест число феррозондов".
"Тест число акселерометров" вычисляется по сигналам с акселерометра 3 и преобразователя 7 прямоугольных координат в полярные.
Таким образом данное предложение простыми техническими средствами определяет необходимые забойные параметры при бурении и геофизических исследованях.

Claims (1)

  1. Телеметрическая система контроля параметров нефтяных и газовых скважин, содержащая наземный вычислитель и связанный с ним каротажным кабелем скважинный прибор, содержащий шесть измерительных датчиков, из которых три выполнены в виде акселерометров и три в виде феррозондов, отличающаяся тем, что наземный вычислитель выполнен на семи преобразователях прямоугольных координат в полярные, двух преобразователях полярных координат в прямоугольные, трех инверторах, трех сумматорах и индикаторе, при этом выходы первых двух акселерометров подключены к первому преобразователю прямоугольных координат в полярные, первый выход которого подключен к первому входу второго преобразователя прямоугольных координат в полярные, на второй вход которого подключен выход третьего акселерометра, второй выход первого преобразователя прямоугольных координат в полярные через первый инвертор подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика "Δ" , где Δ - - угол сдвига между осями чувствительности соответственно двух акселерометров и двух феррозондов, выходы первого и второго феррозондов подключены к входам третьего преобразователя прямоугольных координат в полярные, первый выход которого подключен к первому входу первого преобразователя полярных координат в прямолинейные, а второй выход - к третьему входу первого сумматора, выход последнего соединен с вторым входом первого преобразователя полярных координат в прямоугольные, один из выходов которого соединен с первым входом четвертого преобразователя прямоугольных координат в полярные, а другой подключен к первому входу пятого преобразователя прямоугольных координат в полярные, второй вход которого соединен с выходом третьего феррозонда, а первый выход соединен с первым входом второго преобразователя полярных координат в прямоугольные, один из выходов второго преобразователя прямоугольных координат в полярные подключен к входу "Тест-число акселерометров" индикатора, а другой - к входу "Зенитный угол" индикатора непосредственно и через второй инвертор к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым выходом пятого преобразователя прямоугольных координат в полярные, а выход - с вторым входом второго преобразователя полярных координат в прямоугольные, первый выход которого соединен с первым входом шестого преобразователя прямоугольных координат в полярные, а второй подключен к второму входу четвертого преобразователя прямоугольных координат в полярные, один из выходов которого подключен к входу "Азимут скважины" индикатора, а другой - на второй вход шестого преобразователя прямоугольных координат в полярные, выход которого через третий инвертор подключен к входу "Тест-число феррозондов" индикатора, выходы первого и второго феррозондов через седьмой преобразователь прямоугольных координат в полярные подключены к первому входу третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика "Δ" а выход третьего сумматора подключен к входу "Азимут отклонителя" индикатора, при этом второй выход первого преобразователя прямоугольных координат в полярные подключен к входу "Угол установки отклонителя" индикатора.
RU97101851A 1997-02-07 1997-02-07 Телеметрическая система контроля навигационных параметров траектории ствола скважины RU2110684C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97101851A RU2110684C1 (ru) 1997-02-07 1997-02-07 Телеметрическая система контроля навигационных параметров траектории ствола скважины

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97101851A RU2110684C1 (ru) 1997-02-07 1997-02-07 Телеметрическая система контроля навигационных параметров траектории ствола скважины

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2110684C1 true RU2110684C1 (ru) 1998-05-10
RU97101851A RU97101851A (ru) 1998-09-10

Family

ID=20189731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97101851A RU2110684C1 (ru) 1997-02-07 1997-02-07 Телеметрическая система контроля навигационных параметров траектории ствола скважины

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2110684C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Исаченко В.Х. Инклинометрия скважин. - М.: Недра, 1987, с.45 и 46. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1166843A (en) Borehole survey apparatus and method
US6895678B2 (en) Borehole navigation system
US4894923A (en) Method and apparatus for measurement of azimuth of a borehole while drilling
CN100489459C (zh) 适用于全光纤数字测斜仪的捷联惯性组合测量控制装置
RU2566537C2 (ru) Скважинные магнитные измерения во время вращения и способы использования их
JPS6057007B2 (ja) ボアホ−ル測量装置
AU2005220213B2 (en) Method and apparatus for mapping the trajectory in the subsurface of a borehole
US4768152A (en) Oil well bore hole surveying by kinematic navigation
CN109681189A (zh) 一种井径扇区固井质量及轨迹一体化测量仪
RU2100594C1 (ru) Способ определения азимута и зенитного угла скважины и гироскопический инклинометр
CN115574815B (zh) 一种非可视环境导航系统、方法、计算机设备及存储介质
RU2110684C1 (ru) Телеметрическая система контроля навигационных параметров траектории ствола скважины
JPH10318748A (ja) 位置測定方法および装置
RU2253838C2 (ru) Способ определения углов ориентации скважины и инклинометр
US20020059734A1 (en) Borehole survey method and apparatus
US11939830B2 (en) Tool, system and method for orienting core samples during borehole drilling
RU2610957C1 (ru) Способ определения комплекса угловых параметров пространственной ориентации бурового инструмента
GB2393791A (en) Azimuth and inclination sensor for the drillstring of a borehole
RU2030574C1 (ru) Способ определения азимута скважины в последовательных точках и гироскопический инклинометр
RU2269001C1 (ru) Способ измерения траектории скважины по азимуту и двухрежимный бесплатформенный гироскопический инклинометр для его осуществления
RU2507392C1 (ru) Способ определения зенитного угла и азимута скважины и гироскопический инклинометр
CN112595314A (zh) 一种可实时测量重力加速度的惯性导航系统
Liu et al. Intelligent filter for accurate subsurface heading estimation using multiple integrated mems sensors
RU2152059C1 (ru) Система позиционирования трассы подземного трубопровода
RU2130118C1 (ru) Гироскопический инклинометр