Устройство для определения азимутального и зенитного углов скважины

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОГО И ЗЕНИТНОГО УГЛОВ СКВАЖИНЫ, содержащее корпус с обоймой и переходниками, поплавок со шкалой , расположенной в сферической полости , заполненной жидкостью, и подпружиненный шток, отличающееся тем, что, с целью повьипения точности и надежности устройства, оно снабжено гидроцилиндром с поршнем и двумя дополнительными подпружиненными штоками, один из которых имеет микрометрический винт, и выполненной из прозрачного материала камерой , а обойма имеет каналы, два из которых связаны с гидроцилиндром, а третий - с переходником, который имеет шарик, при этом гидроцилиндр расположен в корпусе над камерой/в которой над основным размещен дополнительный шток, установленный с возможностью взаимодействия с поршнем, причем поплавок установлен в камере под основным подпружиненным штоком, , а под ним в камере - дополнительный j шток с микрометрическим винтом. (Л 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на наружной поверхности камеры нанесена кольцевая риска.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 Е 21 В 47 02. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3556649/22-03 (22) 25.02.83 (46) 07.05.84 ° Бюл. Р 17 (72) Г.И.Лоскутов, О.В.Эстерле и А.Я.Анищенко (71) Центральная опытно=методическая экспедиция Казахского научно-исследовательского института минерального .сырья (53) 622.242(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 471424, кл. E 21 В 47/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 757695, кл. Е 21 В 47/02, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОГО И ЗЕНИТНОГО УГЛОВ

СКВАЖИНЫ, содержащее корпус с обоймой и переходниками, поплавок со шкалой, расположенной в сферической полости, заполненной жидкостью, и подпружиненный шток, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, оно снабжено гидроцилиндром с поршнем и двумя дополнительными подпружиненными штоками, один из которых имеет микрометрический винт, и выполненной из прозрачного материала камерой, а обойма имеет каналы, два из которых связаны с гидроцилиндром, а третий — с переходником, который имеет шарик, при этом гидроцилиндр расположен в корпусе над камерой,в которой над основным размещен дополнительный шток, установленный с возможностью взаимодействия с поршнем, причем поплавок установлен в камере под основным подпружиненным штоком, а под ним в камере — дополнительный щ шток с микрометрическим винтом.

2. Устройство по п. 1, о т ч а ю щ е е с я тем, что на наружной поверхности камеры нанесена коль ( цевая риска.

1090862

Изобретение относится к раэведочпому бурению и предназначено для измерения геологоразведочных скважин.

Известны инклинометры однократного действия, включающие отвес с эксцентричным грузом, магнитную стрелку и арретирующее устройство. Такие инклинометры сложны по устройству, так как для привода арретирующего устройства используют либо часовой механизм, либо реле времени с авто- 10 номным источником питания и не могут быть включены в состав бурового снаряда в процессе бурения, так как вре. мя арретирования должно соответствовать времени окончания рейса, что 5 предугадать практически невозможно (1) .

Устройство для определения азимутального зенитного углов скважины, содержащее корпус с переходниками, 20 поплавок со шкалой, расположенной в сферической полости, заполненной >кид костью и подпружиненный шток (2) .

Этот инклинометр наряду с очевид- 25 ной простотой имеет ряд существенных недостатков.

Трудно точно подобрать плотность тяжелой жицкости, равную плотности поплавка. Равенство плотностей нарушается при изменении температуры (причем плотность жидкости изменяется примерно на порядок сильнее, чем у твердых тел). Различие в плотности жидкости и поплавка приводит к тому, что поплавок либо всплывает, либо тонет, устраняя зазор между поплавком и оболочкой и снижая тем самым чувствительность датчиков. Наличие тяжелой жидкости, имеющей повышенную вязкость, также снижает чувствитель- 40 ность датчиков.

Надписи.и изображения шкал, нанесенные на наружную поверхность корпуса, не защищены от воздействия промывочной жидкости, обладающей абразивными свойствами, что неизбежно приводит через некоторое время к их уничтожению и, как следствие, невозможности снятия показаний.

Наличие рамки, ограничивающей об50 зор шкалы, приводит к затруднению в

Снятии показаний по зенитному углу, а невозможность извлечения корпуса без нарушения арретирования приводит к снижению точности в снятии показаний.

Во время подъема бурильной колонны при установке ведущей штанги и последующих свечей на подкладные вилки возможен упор снаряда в скапливаю- 60 щий в призабойном участке шлам и выступы скважины, что приводит к разарретированию устройства и не гарантирует достоверность произведенных измерейий, .65

Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства.

Указанная цель достигается тем,что устройство для определения аэимутального и зенитного углов скважины, содержащее корпус с обоймой переходниками, поплавок со шкалой, расположенной в сферической полости, заполненной жидкостью, и подпружиненный шток, снабжено гидроцилиндром с поршнем и двумя дополнительными подпружиненными штоками, один иэ которых имеет микрометрический винт и выполненный иэ прозрачного материала камерой, а обойма имеет каналы, два иэ которых связаны с гидроцилиндром, а третий с переходником, который имеет шарик, при этом гидроцилиндр расположен в корпусе над камерой, в которой над основным размещен дополнительный шток, установленный с возможностью взаимодействия с поршнем, причем поплавок установлен в камере под основ ным подпружиненным штоком, а под ним в камере — дополнительный шток с мик1 ,рометрическим винтом, а на наружной поверхности камеры нанесена кольцевая риска.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, устанавливаемое между колонной бурильных труб и буровым снарядом", на фиг. 2 — датчики; на фиг. 3 — сферический поплавок.

Устройство состоит из переливного клапана, предназначенного для предотвращения иэливания промывочной жид- кости на поверхность при подъеме бурильной колонны и включающего в себя переходник 1, корпус 2, клапан 3 и пружину 4, шарика 5, предназначенного для переключения потока промывочной жидкости при арретировании, обоймы 6, установленной фиксированно относительно корпуса 2 и имеющей радиально расположенные каналы 7 для прохода промывочной жидкости к буровому снаряду и каналы 8 и 9 для прохода промывочной жидкости к поршню 10 гидроцилиндра, встроенного в обойму (на чертеже не обозначен,предназначенному для включения механизма арретирования, кожуха 11, датчика, установленного неподвижно в обойм 6 при помощи решетки 12 и переходника 13 и предназначенного для регистрации положения устройства в скважине.

Датчик состоит иэ цилиндрического корпуса 14, имеющего сферическую полость с прозрачными стенками, заполненную жидкостью, обладающей низкой вязкостью, например водным раствором спирта, в которой свободно плавает сферический поплавок 15, являющийся чувствительным элементом датчика, арретирующего механизма, предназначенного для фиксации положения поплавка 15 относительно корпуса 14 и вклю1090862

40

45 чающего в себя поршень 16, шток 17, пружины 18 и 19 и пружинный фиксатор

20, взаимодействующий при арретировании с кольцевой проточкой 21., расположенной на наружной поверхности штока 17, механизма стабилизации и регулирования давления жидкости в сферической полости корпуса, состоящего из. поршня 22, пружины 23 и микрометричес. кого винта 24. На наружной поверхности датчика нанесена кольцевая рис- 10 ка 25, лежащая в плоскости, проходящей через центр сферической плоскости корпуса 14 и пермендикулярной центральной оси датчика. Поплавок 15 состоит из полой сферической оболочки 15

26, изготовленной из упругого материала, например, пластмассы, внутри которой неподвижно укреплены отвес

27, центр тяжести которого смещен относительно геометрического цент- 70 ра оболочки и магнитная стрелка 28, лежащая в экваториальной плоскости поплавка, перпендикулярной его оси отвеса.На наружной поверхности поплавка нанесена кольцевая риска ?9 с делением, лежащая в экваториальной плоскости поплавка. На риске 29 имеется метка 30, совпадающая с северным полюсом магнитной стрелки. Полусферы поплавка, разделенные кольцевой риской 29, окрашены в различные цвета для определения направления силы тяжести поплавка. Для придания поплавку взвешенного состояния его плотность подбирается таким образом, чтобы она была равна плотности жидкости, в которой он плавает. Это достигается изменением давления жидкости в сферической полости сосуда при вращении регулировочного винта 24 °

Давление жидкости, воздействуя на поплавок, вследствие упругости его оболочки изменяет его объем и, следовательно, его среднюю плотность. Для исключения влияния на магнитную стрелку все детали устройства изготавливаются иэ немагнитных материалов.

Устройство работает следующим образом.

При работе бурового снаряда в уст- 50 ройстве нет шарика 5 и промывочная жидкость по радиально расположенным каналам 7 свободно поступает к.буровому снаряду, а по каналам 8 и 9 к поршню 10, который благодаря разности площадей все время поджат вверх. Перед подъемом бурового снаряда при необходимости измерения кривизнь. скважины вовнутрь бурильной колонны бросается шарик 5, который, дойдя до упора в корпусе 2 перекрывает каналы 7, при этом на поршень

10 передается давление промывочной жидкости толька через канал 9, в результате чего поршень 10 перемещается,вниз до упора и толкает шток 17, который сжимает пружину 19 и, дойдя до упора, фиксируется при помощи пружинной защелки 20, попадающей в кольцевую проточку 21. При перемещении штока 17 усилие от него через пружину 18 передается на поршень 16, который, перемещаясь, прижимает поплавок .15 к внутренней сферической поверхности корпуса 14 и тем самым осуществляет арретирование поплавка.

Наличие пружины 18 позволяет исключить повреждение поплавка при арретировании. При перемещении поршня 15 давление через жидкость передается на поршень 22, который, перемещаясь вниз, сжимает пружину 23 и тем самым компенсирует перемещение поршня 16.

После поднятия устройства на поверхность оно отсоединяется.от бурильных труб и снаряда и иэ него после отворачивания переходника 13 извлекается датчик. Датчик устанавливается в угломерное устройство и по взаимному расположению рисок 25 и 29 считывается зенитный угол и азимут скважины.

Для приведения датчика в рабочее положение достаточно отжать пружинный стопор 20, при этом пружина 19 возвратит поршень 16 и шток 14 в исходное положение и тем самым разарретирует поплавок.

После приведения датчика в рабочее положение он устанавливается в устройство, а само устройство после извлечения из него(-)шарика снова готово к работе.

Предлагаемое устройство имеет простое управление, надежно в эксплуатации и может быть использовано с любым видом бурового снаряда, так как для его применения нет необходимости изменять конструкцию бурового снаряда. Устройство наиболее эффективно при. направленном бурении, позволяя повысить его производительность на 5-10% по сравнению с использованием серийных электрических инклинометров. Применение предлагаемого устройства позволяет постоянно контролировать напраление скважины и тем самым поддерживать качество производимых работ.

Составитель И.Карбачинская

Редактор Н.Пушненкова Техред А.Ач

Корректор И.Эрдейи

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 3032/30 Тираж 564

ВНИИПИ Государственного комитЕта СССР по делам изобретений и открытий

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