RU2692365C1 - Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины - Google Patents
Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692365C1 RU2692365C1 RU2018115323A RU2018115323A RU2692365C1 RU 2692365 C1 RU2692365 C1 RU 2692365C1 RU 2018115323 A RU2018115323 A RU 2018115323A RU 2018115323 A RU2018115323 A RU 2018115323A RU 2692365 C1 RU2692365 C1 RU 2692365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pendulum
- sensor
- hall
- frame
- field
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005357 Hall field Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/16—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using more than one pendulum
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам для измерения зенитного угла искривления скважины. Технический результат - повышение точности измерения при малых значениях зенитных углов искривления скважины непосредственно в процессе бурения и передачи сигнала по беспроводному каналу забоя с устьем скважины путем усовершенствования конструкции. Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины, содержащее корпус, рамку-маятник с эксцентричным грузом, в которой расположены маятниковый датчик больших углов и блок маятниковых датчиков малых углов, включает два реостатных преобразователя, взаимодействующих с заключенными между неподвижными упорами маятниками большой длины, оси качания которых перпендикулярны оси вращения рамки-маятника. В рамке-маятнике установлен дополнительно источник питания - аккумулятор, преобразователь датчика больших углов выполнен в виде полевого датчика Холла, жестко закрепленного в рамке-маятнике, взаимодействующего с магнитным полем постоянного магнита, жестко закрепленного на свободном конце маятника датчика больших углов. При этом холловские электроды полевого датчика Холла соединены со входом жестко закрепленного в рамке-маятнике аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом преобразователя кода в частоту импульсов, а его выход соединен со входом делителя импульсов, выход которого через коллектор соединен с каналом связи. Преобразователь датчика малых углов также выполнен в виде дополнительного датчика Холла. При этом его маятник снабжен дополнительным постоянным магнитом, жестко закрепленным на его свободном конце, и его магнитное поле воздействует на дополнительный полевой датчик Холла, жестко закрепленный в рамке-маятнике, холловские электроды которого соединены параллельно с холловскими электродами основного полевого датчика Холла. Длина маятника датчика малых углов в два раза больше длины маятника датчика больших углов, а датчики Холла установлены возле упоров. 1 ил.
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности, к устройствам для измерения зенитного угла искривления скважины.
Известно устройство скважинного прибора инклинометра КИТ-М, содержащее корпус рамки-маятника, коллектор, дебаланс, подпятник опоры вращения, корпус с круговым реохордом, плату, с дуговым реохордом, магнитомеханический чувствительный элемент, отвес и подпружиненный арретир (см. кн. Малюга А.Г. Инклинометры для исследования глубоких и сверхглубоких скважин. - Тверь: НТП «Фактор», 2002. - см с. 146). Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности непрерывного контроля параметров искривления скважины непосредственно в процессе бурения.
Известно устройство, содержащее рамку-маятник, установленную на опорах, дебаланс, маятники датчика угла, закрепленные на осях, коллектор. Недостатком указанного устройства является низкая надежность за счет большого числа подвижных механических частей и контактов, а также отсутствие возможностей непрерывного контроля пространственного положения ствола скважины непосредственно в процессе бурения по беспроводному каналу связи забоя с устьем скважины (А.С. СССР №63680, 1978 г.)
Наиболее близким по технической сути к предложенному устройству является устройство, содержащее корпус, рамку-маятник с эксцентричным грузом, установленную в корпусе, расположенные соосно маятниковый датчик больших углов и маятниковый датчик малых углов, два реостатных преобразователя взаимодействующих в неподвижными упорами, оси качания которых перпендикулярны оси вращения рамки-маятника. Недостатком устройства является низкая надежность из-за наличия в системе съема сигнала с реостатных преобразователей контактных щеток, а также отсутствие возможности измерения зенитного угла искривления скважины непосредственно в процессе бурения по беспроводному каналу связи забоя с устьем скважины (А.С. SU 1134705 А, бюл. №2, 1985 г.).
Техническая задача - создание устройства для измерения зенитного угла искривления ствола скважины во всем диапазоне искривления непосредственно в процессе бурения и передачи сигнала по беспроводному электрическому каналу связи забоя с устьем скважины.
Технический результат - повышение надежности и точности устройства при измерении зенитных углов во всем диапазоне искривления ствола скважины непосредственно в процессе бурения и передачи сигнала по беспроводному каналу связи забоя с устьем скважины путем усовершенствования конструкции.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, рамку-маятник с эксцентричным грузом, в которой расположены маятниковый датчик больших углов и блок маятниковых датчиков малых углов, включающий два реостатных преобразователя, взаимодействующих с заключенными между неподвижными упорами маятниками большой длины, оси качания которых перпендикулярны оси вращения рамки-маятника, в рамке-маятнике установлен дополнительно источник питания- аккумулятор, преобразователь датчика больших углов выполнен в виде полевого датчика Холла, жестко закрепленного в рамке-маятнике взаимодействующего с магнитным полем постоянного магнита, жестко закрепленного на свободном конце маятника датчика больших углов, холловские электроды полевого датчика Холла соединены со входом жестко закрепленных в рамке-маятнике, аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом преобразователя кода в частоту импульсов, а его выход соединен со входом делителя импульсов, выход которого через коллектор соединен с каналом связи, преобразователь датчика малых углов также выполнен в виде дополнительного датчика Холла, при этом его маятник снабжен дополнительным постоянным магнитом, жестко закрепленным на его свободном конце и его магнитное поле воздействует на дополнительный полевой датчик Холла жестко закрепленный в рамке-маятнике, холловские электроды которого соединены параллельно с холловскими электродами основного полевого датчика Холла, при этом длина маятника датчика малых углов в два раза больше длины маятника датчика больших углов, а датчики Холла установлены возле упоров.
На чертеже (фиг. 1 - вид в разрезе) изображено устройство для измерения зенитного угла искривления скважины.
Устройство содержит корпус 1, рамку-маятник 2 с эксцентричным грузом 3, установленную на подшипниках 4,5 в корпусе, расположенные в ней соосно маятниковый датчик больших углов 6 на оси 7 и маятниковый датчик малых углов 8 на оси 9, включающие преобразователи, взаимодействующие с неподвижными упорами 10,11, оси качания которых перпендикулярны оси вращения рамки-маятника, преобразователь датчика больших углов 6 выполнен в виде полевого датчика Холла 12, жестко закрепленного в рамке-маятнике 2 взаимодействующего с магнитным полем постоянного магнита 13, жестко закрепленного на свободном конце маятника датчика больших углов, источник питания - аккумулятор 14, установленный в рамке-маятнике, холловские электроды полевого датчика Холла 12 соединены со входом жестко закрепленных в рамке-маятнике, аналого-цифрового преобразователя 15, выход которого соединен со входом преобразователя кода в частоту импульсов 16, а его выход соединен со входом делителя импульсов 17, выход которого через коллектор 18 соединен с каналом связи, преобразователь датчика малых углов 8 также выполнен в виде дополнительного датчика Холла 19, при этом его маятник снабжен дополнительным постоянным магнитом 20, жестко закрепленным на его свободном конце и его магнитное поле воздействует на дополнительный полевой датчик Холла 19 жестко закрепленный в рамке-маятнике 2, холловские электроды которого соединены параллельно с холловскими электродами основного полевого датчика Холла 12, при этом длина маятника датчика малых углов 8 в два раза больше длины маятника датчика больших углов 6, а датчики Холла установлены возле упоров 10, 11.
Устройство работает следующим образом. В момент измерения рамка-маятник 2 под действием эксцентричного груза 3 вращается в подшипниках 4,5 и устанавливается в плоскости искривления ствола скважины под действием эксцентричного груза 3, маятник датчика больших углов 6 с жестко закрепленным на нем постоянным магнитом 13 и маятник датчика малых углов 8, закрепленный на оси 9 с закрепленным на нем постоянным магнитом 20 под действием силы гравитации поворачиваются на осях 7, 9 и меняют свое положение относительно датчиков Холла 13 и 19, жестко закрепленных в рамке-маятнике 2, что приводит к изменению напряженности магнитных полей, действующих на датчики Холла 13, 19, причем при малых углах искривления ствола скважины перемещение дополнительного постоянного магнита 20, жестко закрепленного на маятнике 8 относительно дополнительного датчика Холла 20, жестко закрепленного в рамке-маятнике 2, значительно больше, чем перемещение постоянного магнита 13, жестко закрепленного на маятнике 6 относительно датчика Холла 12, жестко закрепленного в рамке-маятнике 2. В результате на холловских электродах появляется ЭДС. На датчике Холла 19 ЭДС значительно больше чем ЭДС на холловских электродах датчика Холла 12, так как перемещение постоянного магнита 20 относительно датчика Холла 19 больше и, следовательно, магнитное поле, действующее на датчик Холла 12 ничтожно. Эта ЭДС поступает на аналого-цифровой преобразователь 15 и далее через преобразователь кода в частоту 16 и делитель частоты 17 посредством коллектора 18 подается в канал связи. При больших углах искривления скважины маятник дополнительного датчика малых углов 8, с жестко закрепленным на нем дополнительным постоянным магнитом 2 упирается в упор 11 и не перемещается. Маятник датчика больших углов перемещается относительно датчика Холла 12 и на холловских электродах его появляется ЭДС, пропорциональная большим углам искривления скважины. Эта ЭДС поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 15, где преобразуется в параллельный двоичный код, который посредством преобразователя кода в частоту импульсов 16 трансформируется в последовательность импульсов пропорциональных зенитному углу и поступает на делитель частоты 17, где преобразуется в последовательность серии импульсов инфранизкой частоты, соответствующей полосе пропускания беспроводного электрического канала связи забоя с устьем скважины, с выхода делителя частоты 17, эта серия импульсов с коллектора 18 подается в канал связи. Источник питания-аккумулятор 14, установленный в рамке-маятнике 2 подключен к полевым датчикам Холла 12,19 и аналого-цифровому преобразователю 15, преобразователю кода в частоту 16 и делителю частоты 17, установленным в рамке0маятнике 2.
Устройство имеет высокую надежность за счет исключения контактных щеток и повышенную точность за счет повышения чувствительности при измерении малых углов искривления скважины путем увеличения перемещения дополнительно введенных удлиненного маятника, с закрепленным на нем дополнительным постоянным магнитом и дополнительного датчика Холла, изготовленного по технологии кремний на изоляторе (КНИ), температурный диапазон которого расширен до 300°С. Полевой датчик Холла (ПДХ), изготовленный по технологии кремний на изоляторе (КНИ), имеет чувствительность превышающую чувствительность обычных датчиков в 10 раз (см. ст. Мордкович В.Н. Структуры «Кремний на изоляторе» - Новый материал микроэлектроники // Материалы электронной техники. 1998. №2; Мокрушин А.Д., Омельяновская Н.М., Леонов А.В., Мордкович В.Н., Пажин Д.М. Радиационные эффекты в КНИ магнито-чувствительных элементах при различных условиях облучения, ВАНТ. Вып. 1-2, М., 2001.). Точность предлагаемого устройства выше прототипа. ПДХ (Полевой Датчик Холла) изготавливается на основе структур КНИ, в которых рабочий слой кремния отделен от подложки встроенным диэлектрическим слоем. В отличие от обычных датчиков Холла ПДХ представляет собой сочетание резистора Холла с вертикальным двухзатворным полевым транзистором типа металл-диэлектрик-полупроводник. В результате повышаются характеристики датчика Холла такие как, удельная магнитная чувствительность, диапазон рабочих температур, отношение сигнал/шум, энергопотребление, пороговая магнитная чувствительность.
Известно, что зависимость выходного сигнала от датчика Холла напряженности внешнего магнитного поля, созданная постоянным магнитом линейная, следовательно, и статическая характеристика предлагаемого устройство для измерения зенитного угла искривления скважин, построенное на основе ПДХ также линейная и в связи с этим устройство обладает повышенной точностью.
Используемые в устройстве аналого-цифровой преобразователь, преобразователь кода в частоту импульсов и делитель частоты также выполнены по КНИ технологии и сохраняют работоспособность до 300÷400°С (см. ст. Мокрушин А.Д., Омельяновская Н.М., Леонов А.В., Мордкович В.Н., Пажин Д.М. Радиационные эффекты в КНИ магнито-чувствительных элементах при различных условиях облучения, ВАНТ. Вып. 1-2, М., 2001, с. 36-42). Это соответствует температуре на забое сверхглубоких скважин.
Предложенное устройство отличается высокой надежностью и точностью за счет повышения чувствительности при измерении малых углов искривления скважин, и также возможностью контроля зенитного угла искривления скважины в процессе бурения по беспроводному электрическому каналу связи забоя с устьем скважины.
Claims (1)
- Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины, содержащее корпус, рамку-маятник с эксцентричным грузом, в которой расположены маятниковый датчик больших углов и блок маятниковых датчиков малых углов, включающий два реостатных преобразователя, взаимодействующих с заключенными между неподвижными упорами маятниками большой длины, оси качания которых перпендикулярны оси вращения рамки-маятника, отличающееся тем, что в рамке-маятнике установлен дополнительно источник питания - аккумулятор, преобразователь датчика больших углов выполнен в виде полевого датчика Холла, жестко закрепленного в рамке-маятнике, взаимодействующего с магнитным полем постоянного магнита, жестко закрепленного на свободном конце маятника датчика больших углов, холловские электроды полевого датчика Холла соединены со входом жестко закрепленного в рамке-маятнике аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом преобразователя кода в частоту импульсов, а его выход соединен со входом делителя импульсов, выход которого через коллектор соединен с каналом связи, преобразователь датчика малых углов также выполнен в виде дополнительного датчика Холла, при этом его маятник снабжен дополнительным постоянным магнитом, жестко закрепленным на его свободном конце, и его магнитное поле воздействует на дополнительный полевой датчик Холла, жестко закрепленный в рамке-маятнике, холловские электроды которого соединены параллельно с холловскими электродами основного полевого датчика Холла, при этом длина маятника датчика малых углов в два раза больше длины маятника датчика больших углов, а датчики Холла установлены возле упоров.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115323A RU2692365C1 (ru) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115323A RU2692365C1 (ru) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2692365C1 true RU2692365C1 (ru) | 2019-06-24 |
Family
ID=67038086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018115323A RU2692365C1 (ru) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2692365C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110424952A (zh) * | 2019-08-24 | 2019-11-08 | 大连理工大学 | 一种基于霍尔元件的新型磁感测斜仪及测量方法 |
CN116255134A (zh) * | 2023-01-17 | 2023-06-13 | 中国地质大学(北京) | 一种卡针式井斜仪 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU222309A1 (ru) * | Всесоюзный научно исследовательский институт горной геомеханики | Гироскопический инклинометр | ||
SU798279A1 (ru) * | 1978-07-12 | 1981-01-23 | Malyuga Anatolij G | Инклинометр |
SU1082939A1 (ru) * | 1982-04-23 | 1984-03-30 | Специальное Конструкторское Бюро Электрофотографических Аппаратов Государственного Промышленного Объединения По Производству Средств Оргтехники | Инклинометр |
SU1134705A1 (ru) * | 1983-05-18 | 1985-01-15 | Специальное Конструкторское Бюро Электрофотографических Аппаратов Г.Грозный | Инклинометр |
WO1985004708A1 (en) * | 1984-04-05 | 1985-10-24 | Clift Electronics Pty. Ltd. | Level sensor |
RU2111454C1 (ru) * | 1995-10-09 | 1998-05-20 | Мельников Андрей Вячеславович | Инклинометр |
-
2018
- 2018-04-24 RU RU2018115323A patent/RU2692365C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU222309A1 (ru) * | Всесоюзный научно исследовательский институт горной геомеханики | Гироскопический инклинометр | ||
SU798279A1 (ru) * | 1978-07-12 | 1981-01-23 | Malyuga Anatolij G | Инклинометр |
SU1082939A1 (ru) * | 1982-04-23 | 1984-03-30 | Специальное Конструкторское Бюро Электрофотографических Аппаратов Государственного Промышленного Объединения По Производству Средств Оргтехники | Инклинометр |
SU1134705A1 (ru) * | 1983-05-18 | 1985-01-15 | Специальное Конструкторское Бюро Электрофотографических Аппаратов Г.Грозный | Инклинометр |
WO1985004708A1 (en) * | 1984-04-05 | 1985-10-24 | Clift Electronics Pty. Ltd. | Level sensor |
RU2111454C1 (ru) * | 1995-10-09 | 1998-05-20 | Мельников Андрей Вячеславович | Инклинометр |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110424952A (zh) * | 2019-08-24 | 2019-11-08 | 大连理工大学 | 一种基于霍尔元件的新型磁感测斜仪及测量方法 |
CN116255134A (zh) * | 2023-01-17 | 2023-06-13 | 中国地质大学(北京) | 一种卡针式井斜仪 |
CN116255134B (zh) * | 2023-01-17 | 2024-05-28 | 中国地质大学(北京) | 一种卡针式井斜仪 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2692365C1 (ru) | Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины | |
US20150007650A1 (en) | Sensors for measuring temperature, pressure transducers including temperature sensors and related assemblies and methods | |
CN104089571B (zh) | 用于钻孔地形变测量的钻孔形变仪的远程校准装置 | |
CN109489532B (zh) | 一种磁悬环尺巷道变形监测预警装置 | |
RU2649187C2 (ru) | Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины | |
CN101526394B (zh) | 低频振动测量装置 | |
CN111795640A (zh) | 一种基于磁栅传感器的倾角计及其测量方法 | |
CA2968574A1 (en) | Motor power section with integrated sensors | |
CN108533250B (zh) | 一种用于井斜测量的低边测量装置及其测量方法 | |
RU2626865C2 (ru) | Устройство для измерения параметров бурения | |
CN204064231U (zh) | 用于钻孔地形变测量的钻孔形变仪的远程校准装置 | |
US2868012A (en) | Flowmeter | |
CN110470419B (zh) | 一种钻孔全方向应力测量装置及方法 | |
CN210487770U (zh) | 测量装置 | |
RU2713842C1 (ru) | Устройство для измерения температуры в скважине | |
KR101776931B1 (ko) | 비분극 전극장치 | |
Kamble et al. | Structural health monitoring of river bridges using wireless sensor networks | |
WO2006045873A1 (es) | Dispositivo y sistema de medición de un campo electroestático externo, y sistema y método de detección de tormentas | |
RU2469337C1 (ru) | Датчик угловых ускорений с жидкостным ротором | |
CN210051718U (zh) | 一种新型持水仪及阻抗式持水传感器 | |
SU823565A1 (ru) | Скважинный расходомер | |
CN212390961U (zh) | 土体3d位移测量装置 | |
SU1102915A1 (ru) | Устройство дл определени угла наклона скважины | |
RU2184845C1 (ru) | Устройство для определения углов искривления скважины и положения отклонителя при бурении | |
RU2594035C2 (ru) | Датчик угловых ускорений с жидкостным ротором |