Устройство для измерения расстояния между датчиками в скважинах

 

УСТРОЙСТбО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ДАТЧИКАМИ В СКВАЖИНАХ , включающее досылочные штанги , va которых нанесены измерительные шкалы, датчики, закрепленные на концах досылочных штанг, и фиксатор с измерительной шкалой, на котором размешены держатели досылочных штанг, отличаюцеес я тем, что, с целью повышения точности измерений, фиксатор выполнен в виде стержня, а держатели - со сквозными отверстиями для установки досылочных штанг, при этом один держатель закреплен на коице стержня посредством шарнира с возможностью поворота в плоскости, паргшлельной . оси стержня, а второй держатель выполнен в виде шарнира с воз)южностыо поворота в плоскости/ перпендикулярной стержню, и имеет сквозное отСО верстие для стержня, причем шарниры снабжены указателями отсчета углов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) 3(5() Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

Й ABT0PGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3264129/22-03 (22) 18.03.81 (46) 07.12.83. Вюл. )) 45 (72)В.С.Кононенко, Ф.Г.Меденков, В.И.Панин и А.A.Ñìèðíîâ (71) Горный институт ордена Ленина

Кольского филиала им. С.М.Кирова (53) 622.235(088.8) (56) 1 ° Турчанинов И.А °, Панин В.И.

Геофизические методы определения и контроля напряжений в массиве. Л., Недра, 1976, с.33-37.

2. Меденков Ф.Г. Повышение эффективности добычи и переработки комплексных руд. Апатиты, изд-во

КФ АН СССР, 1977 с.8-12.. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ

РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ДАТЧИКАМИ В СКВАЖИНАХ, включающее досылочные штанги, на которых нанесены измерительные шкалы, датчики, закрепленные на концах досылочных штанг, и фиксатор с измерительной шкалой, на котором размещены держатели досылочных штанг, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности измерений, фиксатор выполнен в виде стержня, а держатели — со сквозными отверстиями для установки досылочных штанг, при этом один держатель закреплен на конце стержня посредством шарнира с воэможностью поворота в плоскости, параллельной, оси стержня, а второй держатель выполнен в виде шарнира с воэможностью, .поворота в плоскости, перпендикуляр- g ной стержню, и имеет сквозное отверстие для стержня, причем шарниры снабжены указателями отсчета углов.

1 0 (3 () 1 7 5

Изобретение относится к приб >рам для исследования физических свойств и состояния горных пород в массиве.

Известны устройства для определения состояния горных пород в массиве ультразвуковым способом, включающие скважинные излучатель и приемник ультразвуковых колебаний,. прибор для измерения времени распространения колебаний между датчиками, досылочные штанги и приспособление для измерения расстояния между скважинами flj .

Однако данные устройства обладают низкой точностью всг.едствие 15 значительных погрешностеи определения расстояния между датчиками в случае непараллельных скважин.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения расстоя-. ния между датчиками в скважине, включающее досылочные штанги, на которых нанесены измерительные шкалы, датчики, закрепленные на концах досылочных штанг, и фиксатор с измерительной шкалой, на котором размещены держатели досылочных штанг (2) .

Однако известное устройство харак теризуется низкой точностью определения расстояния между датчиками.

Цель изобретения — повышение точности. измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения ðàñстояния между датчиками в скважинах, включающем досылочные штанги, на которых нанесены измерительные шкалы, датчики, .закрепленные на концах досылочных штанг, и фиксатор с измерительной шкалой; на котором раз- 40 мещены держатели досылочных штанг, фиксатор выполнен в виде стержня, а держатели — co сквозными отверстиями для установки досылочных штанг, при этом один держатель закреплен 45 на конце стержня посредством шарнира с возможностью поворота в плоскости, параллельной оси стержня, а второй держатель выполнен в виде шарнира с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной стержню, и имеет сквозное отверстие для стержня, причем шарниры снабжены указателями отсчета углов.

На фиг.l схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид;. на фиг.2 - разрез A-A на фиг.l.

Устройство состоит из скважинных зондов 1, досылочных штанг 2 с центраторами 3, стержня 4, на котором установлены правый 5 и левый б дер- 60 жатели, и ультразвукового прибора 7.

На фиксаторе 4 установлен пульт 8 управления, к которому по шлангу 9 подведен сжатый воздух. II;льт 8 управления соединен о скнажинными зондами шлангами 1О. Скважин и к. 3(>ll ды 1 соединены с ультр;.звукотню прибором кабелями 11. Правый держатель

5,конструктивно представляющий собой указатель отсчета углов, сог:таит из обоймы 12, сектора 13 со стрелкой 14, установленных с воэможностью поворота в плоскости, параллельной оси стержня 4, на котором жестко закреплен угловой сектор 13 с делениями. Сквозь обойму 12 проходит досылочная штанга 2, которая фиксируется винтом 15. Левый держатель б, также представляющий собой указатель от чета углов, состоит из обоймы 16, установленной с возможностью перемещения вдоль стержня 4.

Внутри обоймы 16 имеется втулка 17, имеющая возможность поворота относительно обоймы 16. Втулка 17 снабжена угловым сектором 18 с делениями и шпонкой 19, скользящей по пазу 20 стержня 4. На обойме 16 имеется стрелка 21. Сквозь обойму 16 проходит досылочная штанга 2, которая фиксируется винтом 22.

Устройство работает следующим образом.

Досылочные штанги 2 с установленными на них скважинными зондами 1 и центраторами 3 фиксируются винтами 15 и 22 в обоймах 12 и 16 так, чтобы скважинные зонды находились друг против друга. Затем зонды подаются в скважины на необходимую глубину. Через пульт управления 8 по шлангам 10 в зонды 1 подается сжатый воздух. Зонды закрепляются в скважинах и благодаря центраторам

3 занимают осевое положение. При этом штанга 2 поворачивает обойму 12 на некоторый угол ф,, что фиксируется положением углового сектора 13 относительно стрелки 14. Другая штанга 2 поворачивает обойму 16 вокруг оси втулки 17 на некоторый угол что фиксируется положением углового сектора 18 относительно стрелки 21 Кроме того, обойма 16 вместе с втулкой 17 перемещается вдоль стержня 4 и фиксируется на некоторопе расстоянии от обоймы 12, которое определяется взаимным положением скважин и положением зондов в скважинах. Втулка 17 не може повернуться вокруг оси фиксатора 4 иэ-эа наличия шпонки 19, которая вместе с втулкой перемещается по пазу 20.

Поскольку правый 5 и левый б держатели имеют воэможность поворачиваться только во взаимно ортогональных плоскостях, а перемещаться вдоль фиксатора 4 может только обойма 16, происходит самоустановка устройства.

В зафиксированном положении оператор осуществляет лроэвучивание массива, снимая при этом показания по прибору времени распростране йич

1059175 сигнала и считывая показания углов и расстояния между обоймами. Затем сжатый воздух стравливается в атмосферу, зонды перемещаются на очередную позицию и операции повторяются.

Скорость расчространения упругой волны рассчитывают по формуле

V - =—

1

10 время распространения сигнала1

Ь вЂ” расстояниЕ между обоймами;

0 — расстояние между зондами и продольной осью фиксато- 15 ра;

К, - углы, считываемые соответственно с правого и левого указателей отсчета углов., где

Принятая в соответствии с выражением (1) система отсчета углов

iK и Р, безразлична к знаку угла и предусматривает для угла К знак + в случае сходящихся скважин и знак - для расходящихся.

Определить точную величину относительной погрешности выражения (1) не представляется возможным, однако максимально возможная относительная погрешность определения скОрости упругих волн может быть оценена из выражения

30 д1(д ЦВм((сОЬ ф-сО Р) hЧ дХ (2)

"- — Ф 1 — 35

М т 1+Я,(< 2Я Я(Выражение (2 ) получено в предположении, чтоаЪ = 50= дк, а дC.= =4(= мр.

Таким образом, в выражении (2) вели; 40 и чина — представляет собой относиФ, тельную погрешность измерения времени распространения сигнала, второе слагаемое определяет погрешность измерения угловых величин и третье — линейных т е величин а и b, В предлагаемом устройстве точность определения линейных величин определяется лишь абсолютным значением и точностью определения величины Ь, поскольку величийа а фиксирована. При использовании известных устройств, максимально возможная погрешность -- определяется дх х точностью, с которой определяется положение зондов как относительно друг друга, так и по длине скважин.

Иными словами, возникает необходимость вычислять величину а, а это как минимум на порядок увеличивает дх величину --, поскольку при вычислех ниях используется величина шага измерений (шага перестановки зондов), которая на порядок меньше, чем сама величина а. Однако на практике погрешность определения величины а гораздо выше и значение †. — сравнимо дх .х по величине со вторым слагаемым в выражении (2).

Таким образом, предлагаемое устройство значительно повышает точность измерений скоростей распространения упругих волн, осуществляемых методом прозвучивання массива между двумя некомпленарно расположенными скважинами, поскольку устраняет ошибки вычислений, связанных с неточностью определения положения зондов как относительно друг друга, так и по длине скважин. Кроме того, эа счет совмещения операций по установке зондов, определения времени распространения сигнала и определе ния расстояния между зондами обеспечивается высокая производительность измерений.

/5

Составитель С.Потапов

Редактор С.Патрушева Техред 1:.Тепер Корректор Г.Решетник .,Заказ 9777/33 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэо >peòåíèé и открытий

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

Филиал НПП Патент, г. Ужгород, ул„ Проектная, 4