Устройство для оперативного замера искривления скважин

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцналнстнческнк

Республнк ()i)1 002550

-1 (. ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 090781 (21) 3313956/22-03 1}М g 3

Е 21 В 47/022 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий. (23) Приоритет—

Опубликовано 070383.бюллетень ¹ 9

}53} УДК е22. г4г (088. 8) Дата опубликования описания 0703,83

f I " 1 (-иссуедовательскиЪt

Ф

Ю.С. Костин, С.В. Голубки, A. .и В.Ф. Келлер (72) Авторы изобретения

Забайкальский комплексный научи институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ЗАМЕРА

ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к технике измерения зенитных и азимутальных углов буровых скважин и может быть использовано для оперативного контроля за проводкой геологоразведочных скважин.

Известно устройство для замера искривления скважин с использованием жидкостей, наливаемых в сосуд и оставляющих отпечаток, содержащее корпус и индикаторный стержень (lg, Недостатком известного устройства является низкая точность замера искривления скважин вследствие получения нечеткого отпечатка, оставляемого на индикаторном стержне, в связи с тем, что в процессе спуско-подъемных операций происходит постоянный контакт жидкости со стержнем. Кроме того,устройством можно замерять только зенит ный угол.

Известно также устройство для определения искривления скважин, содержащее корпус, патрон и индикаторный стеркень (2).

Недостатком данного усгройства является то, что конструкция его сложна и не обеспечивает необходимой точности замера искривления скважин в виду того, что каждый индикаторный стержень имеет свою нулевую метку, которые необходимо в процессе подготовки устройства к работе совмещать в одной

5 плоскостие

Наличие чадрового механизма и источника питания электрической цепи обуславливает повышенные требования к герметичности устройства и регла1р ментированное время на спуск-его в скважину. Кроме того, автономный принцип работы устройства не позволяет прервать процесс измерения при некоторых обт„ективных факторах (например, поломка бурового оборудования,. отключение электроэнергии, непредвиденные остановки бурового снаряда .в скважине).

Наличие этих факторов прйводит к снижению эффективности работы устроЯства в целом.

Целью изобретения является повышение точности замера искривления скважин различного диаметра.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее корпус, патрон и индикаторный стержень, снабжено щаговыми механизмом, связанныи с индикаторным стержнем.

При этом шаговый механизм может быть выполнен в виде вала с.попереч1002550 ными канавками, соединенного с индикаторным стержнем,и подпружиненного поршня с цанговой втулкой, взаимодействующей с валом,или в виде поршня,вэаимодействукщего с набором подпружиненных колец,имекщих внутренние конусные уступы и расположенные между корпусом и индикаторным стержнем, причем в верхней части поршня укреплена цанговая втулка.

Кроме того, цанговая втулка размещена во внутренней полости поршня, между патроном и корпусом установлена манжета, охватывающая по наружной поверхности индикаторный стержень.

Устройство снабжено также центрирующими втулками, расположенными на поверхности корпуса.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — 20 то же, что на фиг. 1; на фиг ° 4 — се,чение Б-Б на фиг. 3.

Устройство(фиг. Цсодержит нижний переходник 1, корпус 2, во внутренней полости которого расположены патрон 3, манжета 4, индикаторный стержень, состоящий из двух частей; нижней 5, выполненной из нейтрального материала по отношению к жидкости, и верхней б, на наружной поверхности которой фик- 30 сируется отпечаток и нанесены продольные риски, например, через 5 .

К верхней части индикаторного стержня крепится вал 7, имеющий попереч-. ные канавки и два продольных шпоноч- 35 ных паза. Между валом 7 и корпусом 2 установлен поршень 8, во внутренней полости которого расположена цанговая втулка 9, ниже поршня установлена пружина 10. Для ограничения хода пор-40 шня 8 служит кольцевая шайба 11.

Шпонки 12 используются для устранения поворота вала 7 относительнo корпуса 2, в котором они установлены. Для подсо динения устройства к колонне 45 бурильных труб служит верхний переходник 13. Составные части индикаторного стержня 5 и б и вал 7 имеют соответственно центральные каналы В и Г для прохода промывочной жидкости. на наружной поверхности корпу- 50 са 2 в его нижней и верхней частях установлены центрирующие втулки 14, а к нижнему переходнику 1 крепится породоразрушающий инструмент 15.

Устройство (фиг. 3) содержит ниж- 55 ний переходник 1, корпус 2, внутри которого расположены патрон 2, манжета 4, пружина 5, кольцевая шайба 6, набор колец 7 с конусными уступами и индикаторный стержень 8, состоящий Q) иэ двух частей и имеющий продольные риски, например, через 5@.

К верхней части индикаторного стержня крепится цанговая втулка 9. Поршень 10 установлен коаксиально относительно индикаторного стержня 8, во внутренней полости которого размещен ограничитель поворота 11, представляющий собой вал с двумя шпоночными паза ми, в которых размещаются соответствующие выступы индикаторного стержня 8.

Этот вал имеет центральный канал "Е" для прохода промывочной жидкости. Для соединения устройства с колонной бурильных труб служит верхний переходник 12, Ва поверхности корпуса 2 установлены центрирующие втулки 13, а к нижнему переходнику 1 крепится породоразрушающий инструмент 14.

Устройство для оперативного замера искривления скважин работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину до заданной отметки с известными параметрами первоначально заполняют половину объема патрона 3 жидкостью, например, раствором медного купороса.

В момент спуска и дохождения устройства до заданного интервала жидкость в патроне 3 контактирует с нижней частью 5 индикаторного стержня, выполненной иэ неактивного металла.

После окончания спуска под определенным давлением прокачивают промывочную жидкость, часть которой через

t! I! !! !1 каналы В и Г стержней 5 и б и вала 7 поступает в скважину, а другая часть жидкости, проходя через отверстия Д в корпусе 2, создает перепад давления на поршне 8. Поршень 8 вместе с цаповой втулкой 9 перемеща-. ется, сжимая пружину 10, при этом лепестки цанговой втулки, которые размещены в поперечной канавке вала 7 смещают его вместе с индикаторным стержнем на величину, соответствующую ходу поршня 8 с ограничением кольцевой шайбой 1l. Ход поршня 8,а соответственно и ход индикаторного стержня является шаговым йеремещением. При этом шпонка 12 служит направляющей,препятствуя проворачиванию индикаторного стержня, тем самым исключается возможная погрешность в измерении. Часть индикаторного стержня б заходит в патрон 3, вступая в контакт с жидкостью, а манжета 4 во время перемещения стержня снимает с его поверхности налипшие частички шлама и грязи, обеспечивая при этом благоприятные условия для получения более четкого отпечатка, и повышает долговечность работы уплотнений патрона 3. Затем ° сбрасывают давление промывочной жидкости, пружина 10 разжимается, поднимая поршень 8 с цангой 9 до упора в шпонку 12. В момент этого движения цанга 9 последовательно набегает на конусную и цилиндрическую части вала 7 с последующим размещениеМ лепестков этой цанги в поперечных канавках вала. В дальнейшем устройство выдерживают определен1002550 ное время (в зависимости от концентрации раствора) в заданной точке скважины для получения отпечатка на индикаторном стержне, после чего снова создают давление и шаговый механизм перемешает индикаторный стержень 5 на следующий шаг. При этом часть стержня, на котором получен отпечаток, выходит из патрона 3 и не контактирует с жидкостью, находящейся в патроне, а следовательно, этот отпечаток не 10 размывается ею при спуске на следующую отметку. Затем снова сбрасывают давление, шаговый механизм возвращается в исходное положение и устройство опускают до посгедующей отметки 15 глубины скважины,. а отпечаток, погучаемый во время этого спуска при расшифровке данных измерений в расчет не берется, т.е. он образуется нечетким и может нести некоторую погрешность.

Последующие измерения запроектированных точек скважины производятся в описанном порядке.

При подаче промывочной жидкости (фиг.3) часть ее поступает в скважину, а часть, воздействуя на поршень 10, перемещает набор колец 7, индикаторный стержень 8, цангу 9, сжимая при этом пружину 5. Ход поршня 10, а следовательно,и индикаторного стержня 8, ограничивается шайбой 6 при упоре в нее набора когец 7 и равен шаговому перемещению. После сброса промывочной жидкости пружина 5 разжимается, возвращая в исходное положение набор колец 7. 35

Во время этого движения стержень 8 остается в том погожении, в какое он был перемещен при ходе поршня 10, а набор колец 7, двигаясь вверх, первым40 конусным уступом набегает на цанговую втулку 9, разжимая ее лепестки, проскакивает через нее. При перемещении движение индикаторному стержню передается через цанговую втулку 9, которая45 своим верхним торцом упирается в нижний торец первого конусного кольца.

При последующей работе цанговая втуг; ха пос гедов атель но перескакивает черЕз конус ные уступы остальных колец с упором в их нижние торцовые поверхности, когда совершается шаговое перемещение индикаторного стержня.

Во время движения индикаторного стержня грязь или шлам с его поверхности удаляется манжетой 4. Для исключения погрешности измерения внутри индикаторного стержня 8 размещен вал 11, жестко скрепленный с корпусом 2 и имеющий два шпоночных паза, по которым скользят выступы, выполненные . 60 з верхней части стержня 8, исключая его проворот. Вся последовательность операций замера искривления скважин, а следовательно, и порядок работы устройства аналогичен приведенному. 65

После проведения всего цикла изме. рений в заданных точках скважины устройство поднимают на поверхность, разбирают, извлекая индикаторный стержень для расшифровки результата измерения по полученной серии отпечатков . Расшифровка результатов измерения производится по известной методике.

При эксплуатации устройства в скважинах различного диаметра применяют сменные центрирующие втулки, позволяющие занять ему истинное положение,исключая его перекос относительно оси скважины, что обеспечивает получение достоверных результатов измерения.

Применением в конструкции устройства породоразрушающего инструмента достигается совмещение технологических операций — бурения и измерения.

Использование предлагаемого уст-. ройства для оперативного замера искривления скважин при геологоразведочном бурении позволяет значительно повысить .эффективность работы и точность замеров по сравнению с известными аналогичными устройствами. Наличие шагового механизма в конструкции устройства обеспечивает получение на одном индикаторном стержне серии четких отпечатков и исключает размывание этих отпечатков в момент спуско-подъемных операций. Наличие отмеченных положительных качеств предлагаемого устройства в целом предопределяет повышение производительности труда при производстве контроля за проводкой скважин. условную годовую экономию от внедрения устройства для оперативного замера искривления скважин можно подсчитать следующим образом. При производстве замеров искривленных интервалов скважин известным устройством (многопатронным измерителем Радченко) возможна погрешность результатов проведенных измерений в виду неточности совмещения нулевых меток индикаторных стержней. Неточное измерение приводит к необходимости проведения дополнительных циклов искривления.

Формула изобретения

1. Устройство для оперативного замера искривления скважин, содержащее корпус, патрон и индикаторный стержень, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности замера искривления скважин, оно снабжено шаговым механизмом, связанным с индикаторным стержнем.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что шаговый механизм выполнен в виде вала с поперечными канавками, соединенного с индикаторным стержнем, и подпружиненно1002550

ro поршня с цанговой втулкой, взаимодействующей с валом.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е.с я тем, что шаговый механизм выполнен в виде поршня, взаимодействукщего с набором подпружинен- 5 ных колец, имеющих внутренние конусные уступы и расположенных между корпусом и индикаторным стержнем, причем в верхней части поршня укреплена цанговая втулка. 0

4. Устройство по пп. 2-3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что цанговая втулка размещена во внутренней полости поршня °

5, Устройство по пп,1-3, о т л и .ч а ю щ е е с я тем, что между патроном и корпусом установлена манжета, охватывакщая по наружной поверхности индикаторный стержень.

6. Устройство по пп. 1-3, о т л нч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения замера искривления скважин различного диаметра, оно снабжено пентрирующими втулками, располо,женными на поверхности корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сулакшин С.С. Методическое руководство по. направленному бурению геолого-разведочных скважин. М",1978, с. 327-331.

2. Сулакшин С.С. Искривление скважин. M., Госгеолтехиэдат, 1960, с. 116119, 1 С02550.

Составитель И. Карбачинская

Редактор А. Гулько Техред Л. Пекарь

Корректор M. демчик

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Уигород, ул. Проектная, 4

Эакаэ 1486/5 Тирам 601 .

ВНИИПИ Государственого комитета СССР по делам иэобретений и открытнй

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5