SU746094A2

SU746094A2 - Устройство контрол положени забо

Info

Publication number: SU746094A2
Application number: SU762435801A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Мелик-Шахназаров; Валентин Григорьевич Фролов
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1976-12-27
Publication date: 1980-07-07

Description

1

Изобретение относитс к бурению нефт ных и газовых скважин, в частности к кустовому бурению.

По основному авт. св. № 604975 известно устройство контрол положени забо , содержащее датчик азимутального угла, датчик угла наклона, датчик наклонной глубины , подключённые к выходам аналого-цифровых преобразователей,, запоминающий блок, блок регистрации информации, блок пересчета координат и анализатор координат , причем входы блока пересчета коор- ю динат подключены к выходам аналого-цифровых преобразователей, а выходы - к первым , входам анализатора координат и к первым входам запоминающего блока, вторые входы которого соединены с первыми выходами анализатора координат, а выходы- со вторыми входами анализатора координат, выходы которого подключены к блоку регистрации информации.

Однако это устройство не позвол ет определить координаты траектории с высокой 20 точностью, так как в нем отсутствуют аппаратные средства дл изменени параметров с оптимальным шагом дискретизации по траектории, позвол ющие минимизировать

ощибки измерени координат. Кроме того, устройство не имеет средств дл прогнозировани возможного пересечени , что важно дл качественного управлени траекторией скважины. Вместе с тем, в устройстве отсутствуют средства дл сжати информации.

Цель изобретени - повышение точности определени координат забо и повыщение надежности оперативного предупреждени пересечени стволов скважин за счет прогнозировани положени забо .

Дл достижени указанной цели устройство контрол положени забо снабжено блоком вычислени щага дискретизации, блоком сравнени , блоком аппроксимации и блоком экстрапол ции, причем первые входы запоминающего блока подключены к выходы блока аппроксимации, первые входы которого подключены к выходам блока вычислени щага дискретизации, а вторые входы блока аппроксимации подключены к выходам блока пересчета координат, выход которого подключен к первым входам блока вычислени щага дискретизации и первым входам блока экстрапол ции, вторые входы которого подключены к выходам блока вычислени щага дискретизации, при этом выходы блока экстрапол ции подключены к первым входам анализатора координат и вторым входам блока вычислени шага дкскретнзацин, выходы которого соединены с первыми входами блока сравнени , вторые входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразовател наклонной глубины, а выходы - к блоку пере счета координат. На фиг. 1 приведена фунйциШ&лШа схема устройства; на фиг. 2 - функциональна схема блока аппроксимации; на фиг. 3 -. функциональна схема блока экстрапол ции; на фиг. 4 - функциональна схема блока вычислени тага дискретизаций. Устройство контрол положени забо содержит датчик 1 азимутального угла, датчик 2 угла наклона, датчик 3 наклонной глубины, аналого-цифровые преобразова .тели 4, блок 5 пересчета координат, запоминаюцдий блок 6, анализатор 7 координат, блок 8 регистрации информации, блок 9, аппроксимации, блок 10 экстрапол ции, блок 1 вычислени шага дискретизации, блок 1 сравнепи . Блок 9 аппроксимации (фиг. 2) содержит блоки 13-16 регистров, блок 17 вычитани , блок-регистр 8, блок делени 19, блок регистров 20, блок вь1читани 21, блок умножени 22, сумматор 23, блок сравнени . 24, блок, выдачи 25. Блок экстрапол ции 10 (фиг. 3) состоит из блока регистров 26 блока вычитани 27, блока умножени 28, сумматора 29, блока регистров 30, блока делени 31. Блок 11 (фиг. 4) имеет в своем составе блок вычитани 32, блок делени 33, блок 34 возведени в квадрат, блок умножени 35, сумматор 36, блок 37 извлечени квадратного корн 37, блок умножени 38, накапдаёНЮщий сумматор 39. . Устройство работает следующим образбм. Перед запуском устройства, когда датчики наход тс в устье скважины, производитс сброс в нуль регистров и сумматоров блоков. В блоке вычислени шага дискретизации 1 при этом устанавливаетс наклонна глубина и рассто ние до первого измерени . - Сигналы с датчиков 1-3 преобразуютс с помощью аналого-цифровых преобразователей 4 из аналоговой в цифровую форму и принимаютс в блок 5 лишь тогда, когда датчики опускаютс до,.наклонной глубины, равной значений, вычисленному в блоке II, так как блок 12 лищь в этом случае выдает разрешение на пересчет координат и величину шагадискретизации на вход блока 5. iB блоке 5 вь числ ютс значени коор динат rib соотношени м: 4 х1-1.+ . ; Af;sin/icoso i zi. 2f.i-f AE:cos i,

746094 где X;., if i, ж i - декартоиы координаты i точки; Дс - шаг дискретизации при i измерении; Д, -угол наклона и азимут в i точке траектории. Полученные значени координаты поступают в блок 10, где по данному измерению и по предыдущем вычисл ютс экстраполированные значени л,, Uj, 2.3, причем на первые входы блока 10 поступают значени координат, а на вторые - шага дискретизации из блока II. Работа блока 10 может быть основана на принцйп е линейной экстрапол ции по двум последним точкам измерений. При этом экстраполированное значение координаты может быть вычислено дл каждой координаты как: U3 UL+(.Uu )|;-, где УЗ --экстраполированна координата; Ц -- значение координаты в последней точке измерений; Ui.-t -значение координаты в предыдущей точке измерени ; дЕ|-заданный интервал экстрапол ции по траектории скважины; Ail- рассто ние от последней до предыдущей точек измерений по траектории скважины. В исходном состо нии блок регистров 26 сброшен, т.е; значени хранимых в нем координат равны нулю, затем в этом блоке регистров хран тс координа.ты предыдущих точек. При поступлении координат первой точки в блок вычитани 27 последовательно вычисл етс разность координат, которые подаютс на вход блока умножени 28, на другой вход которого поступает частное от делени заданного интервала экстрапол ции на последний шаг дискретизации, выработанное в блоке делени 31. Каждое произведение с выхода блока умножени 28 подаетс на сумматор 29, на другой вход которого поступает соответствующа координата. Полученные значени экстраполированных координат фиксируютс в блоке регистров 30. Экстраполированное значениекоординат траектории и координаты- точки измерений передаютс на второй и первый входы блбка II вычислени щага дискретизации соответственно , где по этим величинам вычисл етс наклонна глубина и рассто ние до следующей точки измерени . В блоке 11 (фиг. 4) определ ютс величины оптимального рассто ни на траектории до следующего измерени , инаклонна глубина следующего измерени . Вь1числение шага дискретизации производитс по соотношени1о (вывод этого соотношени приведен в приложении): T iTTi;

где , бл, б среднеквадратические погрешности измерени наклонной глубины, угла наклона, азимута соответственно. Величина sin определ етс как:

..

где Jij, zj. - экстраполированное итекущее,

значение oopдинaты Z; лЕз- интервал экстрапол ции.

в блоке вычитани 32 определ етс разность Zj и i, котора в блоке делени 33 делитс .на величину ДС. Полученное частное возводитс в квадрат в блоке 34 возведени в квадрат. Полученна величина умножаетс в блоке умножени 35 на(о нараи иваетс набд в сум.маторе 36. Затем из этой величины, поступающей на вход блока извлечени корн 37 извлекаетс квадратный корень, который умножаетс в блоке умножени 38б.. Полученна величина вл етс оптимальным тагом дискретизации до следующего измерени и подаетс на выход устройства, а также на накапливающий сумматор 39, где как сумма шагов дискретизации накапливаетс наклонна глубина следующего измерени , т.е.

1 t + OnniUl I

котора поступает на выход устройства.

Так как траектори наклонно-направленной скважины вл етс сравнительно гладкой кривой, то дл сжати данных может быть применена аппроксимаци ; при этом координаты каждой вычисленной точки поступают в блок аппроксимации 9, на его второй вход. Па его первый вход из блока вычислени тага дискретизации выдаетс величина тага дискретизации At.. Блок аппроксимаций 9 осуществл ет кусочно-линейную аппроксимацию траектории и работает следующим образом. .

При поступлении на вход блока первой координат первой точки траектории их значени вместе- с наклонной глубиной точки занос тс в блок регистров 16 через блоки регистров 13 и 14, и, кроме того, координаты точки передаютс через блок выдачи 25 на выход устройства. При поступлении координат второй точки значени координат вместе с величиной наклонной глубины с выхода блока II записываютс в блоки 15 и 16. Эти-значений подаютс на вход блока вычитани 17, откуда разность глубин заноситс в регистр 18. Затем в блок вычитани 17 поступают попарно значени координат с блоков регистров 15 и 16, разность котоpbix делитс в блоке делени 19 на разность глубин из регистра 18. Полученные частные занос тс в б,лок регистров 20. При поступлении координат и наклонной глубины третьей точки содержимое блока регистров 13 переписываетс в блок регистров 14, а в блок регистров 13 занос тс значени координат и наклонной глубины третьей точки.

Значение координат с выходом блока регистров 13 и блока регистров 15 подаютс попарно на входы блока вычитани 21, с выхода которого полученные разности принимаютс на вход блока умножени 22, где кажда разность координат умножаетс на соответствующее частное из блока регистров 20, где он наращиваетс на величину соответствующей координаты из блока регистров 15. На выходе сумматора 23 получаютс экстраполированные значени координат , которые в блоке сравнени 24 сравниваютс с соответствующими координатами из блока регистров 13. Если все координаты различаютс на величину, меньшую установленной погрешности аппроксимации, то выдачи координат через блок выдачи не производитс , содержимое блока регистров 13 переписываетс в блок регистров 14, а в блок регистров 13 занос тс координаты следующей точки траектории и ее наклонна глубина. Дл этой точки вновь вычисл етс экстраполированное значение координат с помощью блока вычитани 21, блока умножени 22, сумматора 23 и вновь производитс сравнение посредством блока сравнени 24.

Если же хот бы одна пара координат, поступивша в блок сравнени 24, различаетс на величину, большую погрешности аппроксимации Д, то сигнал с выхода блока сравнени 24 подаетс на блок выдачи 25, разреша прохождение координат предыдущей из поданных на вход устройства точек из блока регистров 14 на выход блока аппроксимации . После этого содержимое блоков регистров 13 и 14 переписываетс соответственно в блоки регистров 15 и 16 и вновь посредством блока вычитани 17, регистра 18, блока делени 19 производитс вычисление частных и занесение их в блок регистров 20.

При поступлении координат следующих точек вновь осуществл етс проверка ранее описанным- методом.

Таким,образом, из блока аппроксимации выдаютс в запоминаюгций блок 6 только координаты концбв аппроксимирующих отрезков , а проверка координат точек осуществ .л егс , по условию (например, дл координаты X);

UjKC-XtkA гделлсс Х + (

-заданна погрепиюсть аппроксимации , причем Xj.i, .XJ - координаты исходного отрезка, хранимЕ.1е н регистрах 15 и 16, с продолжением

которого производитс сравнение текущей координаты Xi;

1. л наклонна глубина

i,j,j-l-точки траектории.

Полученные координаты поступают дл запоминани на первый вход запоминающе-, го блока 6.;

Текущее и экстраполированное значение координат подаетс с выхода блока экстрапол ции 10 на первый вход анализатора координат 7. При поступлении этих координат анализатор координат 7 вырабатывает адреса, которые подаютс на второй вход запоминающего блока 6. При этом адресом из запоминающего блока 6 выбираютс числовые значени координат точек ранее пробуренных скважин, которые принимаютс на второй вход анализатора коорди.нат 7. В процессе перебора координат точек траекторий ранее пробуренных скважин вычисл ютс рассто ни до текущей и экстраполированной точки траектории/ При этом в каждой траектории скважины находитс точка наиболее близка к текущей, и точка ближайща к экстраполирр.ванной. Значени координат обеих точек каждой траектори ранее пробуренной скважины, а также величины рассто ний до текущей и экстраполированной точки соответственно передаютс со вторых выходов анализатора координат на входы блока регистрации информации 8, выполненного на электроннолучевой трубке.

На экране блока 8 регистрации информации в масщтабе экрана отображаютс текуща точка траектории буримой скважины и наибрлее близкие к ней точки стволов ранее пробуренных скважин, а также числовые значени координат текущей точки и рассто ний между текущей точкой и наиболее близкими точками траекторий, либо отображаетс экстраполированна траектори буримой скважины и наиболее близкие к ней точки стволов ранее пробуренных скважин, а также числовые значени координат экстраполированной точки и рассто ний между

текущей точкой и наиболее близких к йей точек стволов ранее пробуренных скважин. По изображению, сформированному на экране блока 8 регистрации информации, оператор имеет возможность оперативно определить положение текущей точки траектории буримой скважины и ранее пробуренных скважин, а также положение прогнозируемой точки траектории относительно ранее пробуренных скважин, что позвол ет в случае необходимости прин ть меры дл предотвращени аварийной ситуации.

Применение предложенного устройства позвол ет повысить точность определени коордннат забо , повысить надежность оперативного предупреждени пересечени стволов скважин.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл контрол положени за- бо по авт. св. № 604975, отличающеес тем, что,, с целью повышени точности определени координат забо и повыщени надежности оперативного предупреждени пересечени стволов скважин за счет прогнозировани положени забо , оно снабжено блоком S вычислени щага дискретизации, блоком сравнени , блоком аппроксимации и блоком экстрапол ции, причем первые входы запоминающего блока подключены к выходу блока аппроксимации, первые входы которого подключены к выходам блока вычислени щага дискретизации, а вторые входы блока аппроксимации подключены к выходам блока пересчета координат, выход которого подключен к первым входам блока вычислени шага дискретизации и первым входам блока экстрапол ции, вторые входы которого подключены к выходам блока вычислени шага дискретизации, при этом вьтходы блока экстрапол ции подключены к первым входам анализатора координат и вторым входам блока вычислени шага дискретизации , выходы .которого соединены с первыми входами блока сравнени , вторые входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразовател наклонной глубины, а выходы - к блоку пересчета координат.

J -- 4 -| J U 1

)4,yi,7.i

tl yr, I f-J Ч I f/. V &