УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ
DEVICE FOR MEASURING WELL ZENITH

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, конкретно к бурению скважин и предназначено для измерения зенитного угла искривления скважины. Известно устройство, содержащее рамку-маятник, установленную на опорах, дебаланс, маятники датчика угла, закрепленные на осях, коллектор (А.С. СССР №63680, 1978г.). Недостатком указанного устройства является низкая надежность за счет большого числа подвижных механических элементов и контактов, а также отсутствие возможности непрерывного контроля пространственного положения ствола скважины непосредственного в процессе бурения по беспроводному каналу связи забоя с устьем скважины.
Наиболее близким по технической сути к предложенному устройству является устройство, содержащее поворотную рамку с эксцентричным грузом и электро-механический преобразователь, выполненный в виде камертона с электронной схемой возбуждения, при этом камертон снабжен эксцентричными грузами, шарнирно закрепленными на его ветвях (А.С. СССР №313970, 1971г.).
Технический результат – повышение точности измерения зенитного угла искривления ствола скважины непосредственно в процессе бурения и передачи сигнала по беспроводному каналу связи забоя с устьем скважины.
Он достигается тем, что известное устройство для измерения зенитного угла искривления скважины, содержащее поворотную рамку с эксцентричным грузом и электронно-механический преобразователь, выполненный в виде камертона с электронной схемой возбуждения, снабженного эксцентричными грузами, шарнирно закрепленными на его ветвях, при этом ветви камертона с эксцентричными грузами развернуты относительно друг друга на 180 градусов, снабжено микропроцессором, делителем частоты, преобразователем частота-код и усилителем, при этом вход электронной схемы возбуждения электронно-механического преобразователя, выполненного в виде системы привода и съема колебаний через делитель частоты соединен с выходом тактового генератора микропроцессора, выход системы съема колебаний камертона соединен со входом преобразователя частота-код, а его выход соединен со входом микропроцессора и выход последнего через усилитель связан с каналом связи забоя с устьем скважины.
На чертеже схематично изображено (фиг.1-общий вид) устройство для измерения зенитного угла искривления скважины.
Устройство состоит из камертона 1, эксцентричных грузов 2, располагающихся на ветвях камертона и электронной схемы возбуждения, в которую входят система привода 3 и съема колебаний камертона 4, микропроцессор 5, делитель частоты 6, преобразователь частота-код 7, усилитель 8, источник питания 9. При этом ветви камертона 1 развернуты относительно друг друга на 180⁰, и в них шарнирно закреплены эксцентричные грузы 2, вход системы привода соединен с выходом тактового генератора микропроцессора 5, выход системы съема 4 соединен со входом преобразователя частота-код 7, а его выход соединен со входом микропроцессора 5, и выход микропроцессора через усилитель 8 соединен с каналом связи забоя с устьем скважины.
Устройство помещено в рамке 11, способной поворачиваться в опорах 12 под действием силы тяжести при помощи груза 10.
Устройство работает следующим образом.
K
В момент измерения рамка 11 под действием груза 10, вращается в опорах 12 и устанавливается в плоскости искривления ствола скважины под действием груза 10, эксцентричные грузы 2 в ветвях камертона 1 перемещаются на угол соответствующий углу искривления скважины, причем один груз 2 к точке закрепления камертона 1, при этом частота колебаний этой ветви увеличивается, а другой груз 2 перемещается на этот же угол в сторону от точки закрепления камертона 1 и частота колебаний этой ветви снижается, в результате такого рассогласования добротность камертона снижается пропорционально углу искривления скважины, запускается в работу микропроцессор 5, в систему привода 3 с одного из выходов микропроцессора (с генератора тактовых импульсов) подаются через делитель частоты 6 импульс тока с частотой равной резонансной частоте камертона 1, камертон начинает колебаться в системе съема 4 наводится ЭДС с частотой, пропорциональной углу искривления скважины, которая поступает на вход преобразователя частота-код 7, а с его выхода на вход микропроцессора 5, где по заданной программе строится частотная характеристика камертона, по которой определяется собственная частота колебаний камертона и полоса пропускания 2Δf и вычисляется добротность камертона по формуле , =1÷1,3, пропорциональная зенитному углу искривления скважины, и значения ее в виде кодовых посылок с выхода микропроцессора 5 поступает на вход усилителя 8 и с выхода последнего в канал связи забоя с устьем скважины.
Устройство имеет повышенную точность за счет линейности его характеристики, повышенную чувствительность и высокую надежность, обусловленную использованием в конструкции высоконадежного механического колебательного элемента – камертона, изготовленного из материала с независимым температурным коэффициентом линейного расширения, и электронных компонентов микропроцессора, делителя частоты, преобразователя частота-код и усилителя, выполненных по КНИ_технологии, характеризующихся высокой термостабильностью до 300° и выше и радиационной стойкостью (см. ст. Мордкович, В.Н. Структуры «Кремний на изоляторе» - Новый материал микроэлектроники/ В.Н. Мордкович// Материалы электронной техники. 1998. № 2. С.11-14.).
Положительный эффект – предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения зенитного угла искривления скважины.