Скважинный прибор для измерения параметров траектории ствола скважины в процессе бурения

Полезная модель относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначена для контроля забойных параметров при бурении и геофизических исследованиях скважины.
Известен автономный инклинометрический прибор для измерения параметров траектории ствола скважины в процессе бурения, содержащий блок питания, блок генератора тактовых импульсов, соединенный с блоком формирования питающих импульсов датчика, блоком запуска силовых вентилей и блоком микропроцессорного устройства, который в свою очередь соединен с блоком измерительных преобразователей, блоком синхронизации и привязки к генератору и блоком запуска силовых вентилей, который соединен с силовыми вентилями, в котором блок измерительных преобразователей, блок формирования питающих импульсов, блок микропроцессорного устройства и блок запуска силовых вентилей имеют параллельное соединение с блоком питания, при этом упомянутые блоки выполнены с использованием микросхем, резисторов и конденсаторов в виде SMD компонент (патент RU на ПМ №37524).
Недостатком известного автономного инклинометрического прибора является ограниченность скорости обработки замеряемых параметров из-за попеременно-последовательной коммутации каждого из параметров, а следовательно, точность измерения параметров кривизны скважины так же ограничена.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является автономный инклинометрический прибор, содержащий генератор, соединенный со схемой формирования питающих импульсов датчика, схему запуска силовых вентилей и микропроцессорное устройство, которое в свою очередь соединено с силовыми вентилями, которые соединены с блоком синхронизации и привязки к генератору таким образом, что сигналы зенитного угла, угла отклонителя и азимутального угла с датчика измерителя поступают на схему формирования питающих импульсов, выполненную в виде трех параллельно соединенных устройств формирования указанных сигналов, выходы устройств соединены с входом микропроцессорного устройства, которое соединено с дополнительным микропроцессорным устройством по последовательному каналу связи, при этом дополнительное микропроцессорное устройство соединено с силовыми вентилями через усилительные устройства, блок синхронизации работы силовых вентилей соединен своим входом с сильноточной обмоткой генератора переменного тока, другая обмотка которого соединена через блок питания со схемой прибора (патент RU на ПМ №56952).
Недостатком известного автономного инклинометрического прибора является ограниченная скорость обработки информации, низкий ресурс работы, высокая стоимость ремонта и обслуживания.
Задачей полезной модели является повышение надежности, ремонтопригодности, увеличение ресурса работы скважинного прибора. Возможности применения модулей инклинометрии и гамма-каротажа различных конструкций и производителей. Применение современных схемотехнических решений увеличивает надежность, минимальные затраты при эксплуатации скважинного прибора. Возможность хранения значительного объема информации во внутренней FLASH памяти (по принципу «черного ящика»), делающего возможности анализа процессов, происходящих в скважинном приборе во время бурения.
Поставленные цели достигаются тем, что скважинный прибор разработан на современной элементной базе. Конструктивно состоит из функционально законченных модулей, электрически объединенных между собой стандартным CAN интерфейсом. Применена FLASH память с объемом в 1 Гбайт, что позволяет записывать данные в реальном масштабе времени. Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена функциональная схема скважинного прибора.
Скважинный прибор 3 (фиг. 1) подключен к турбогенератору 1 через кабельную секцию (диэлектрический разделитель) 2, а также к скважинному прибору 3 подключены датчик инклинометрический 4 и модуль гамма-каротажа 5.
Скважинный прибор 3 включает в себя силовой модуль 6, датчик тока 7, микроконтроллер управления силовым модулем 8, датчик температуры 9, источник вторичного электропитания 10, модуль управления питанием 11, аккумуляторы 12, микроконтроллер регистратора данных 13, FLASH-память 14, скоростной USB контроллер 15, CAN интерфейс 16, соединитель USB 17, 8-разрядная шина данных 18.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Скважинный прибор 3 в верхней части подключается через кабельную секцию 2 с генератором 1. В нижней части скважинный прибор 3 соединен с инклинометрическим модулем 4 и модулем гамма-каротажа 5. При подаче бурового раствора в скважину генератор 1 вырабатывает два питающих напряжения: силовое, питающее силовой модуль 6, и напряжение, питающее источник вторичного электропитания 10. Напряжение с источника вторичного электропитания 10 подается на модуль управления питанием 11. Модуль управления питанием 11 вырабатывает необходимые питающие напряжения, которые подаются на микроконтроллер управления силовым модулем 8, микроконтроллер регистратора данных 13, датчик инклинометрический 4, модуль гамма-каротажа 5. При появлении питания микроконтроллер регистратора данных 13 и микроконтроллер управления силовым модулем 8 начинает работать по программе, хранящейся в их Flash-памяти.
Модуль управления питания 11 управляется микроконтроллером регистратора данных 13, обеспечивает контроль заряда-разряда аккумуляторов 12, при достижении полного заряда аккумуляторов заряд отключается. Текущие параметры аккумулятора - напряжение, ток заряда-разряда, записываются во FLASH-память 14.
Микроконтроллер регистратора данных 13 обеспечивает сбор и хранение во FLASH-памяти 14 информации, получаемой от:
датчика инклинометрического 4,
модуля гамма-каротажа 5,
датчика тока 7,
датчика температуры 9.
Для обмена информацией между микроконтроллером регистратора данных 13, FLASH-памятью 14 и скоростным USB контроллером 15 используется 8-разрядная шина данных 18.
Обмен информацией между модулями скважинного прибора осуществляется по CAN интерфейсу 16.
Для чтения FLASH-памяти 14 используется скоростной USB контроллер 15. Скоростной USB контроллер 15, через соединитель USB 17, соединяется с персональном компьютером (ПК) пользователя (на схеме не показан). Программирование скважинного прибора для различных режимов работы в скважине осуществляется через USB подключение.
Для работы с прибором используется программное обеспечение ПО Inclinity, позволяющее настраивать параметры скважинного прибора: частоту сигнала электромагнитного канала, форматы кадров и другие.
ПО Inclinity позволяет считывать содержимое FLASH-памяти скважинного прибора, отображать, отфильтровать данные, сохранить их в файл, читать данные из файла, строить простейшую диаграмму по выбранным данным, копировать данные.
Силовой модуль 6 работает под управлением микроконтроллера 8.
Полезная модель позволяет повысить надежность, ремонтопригодность, увеличить ресурс работы скважинного прибора. Применять модули инклинометрии и гамма-каротажа различных конструкций и производителей. Современные схемотехнические решения увеличивают надежность прибора. Возможность хранения значительного объема информации во внутренней FLASH памяти (по принципу «черного ящика») обеспечивают возможность анализа процессов, происходящих в скважинном приборе во время бурения.