Устройство для определения азимутального и зенитного углов скважины

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОГО И ЗЕНИТНОГО УГЛОВ СКВАЖИНЫ , включающее корпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенками , заполненную прозрачной жидкостью , в которой свободно плавает сферический поплавок с вмонтированными в нем датчиками азимутального и зенитного углов, выполненными в виде отвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом промывочной жидкости , отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, оно снабжено кольцеобразными , покрытыми окисной пленкой электродами, расположенными на поверхности сферической камеры, заполненной электрореологической жидкостью , и соединенными с высок эвольтным преобразователем напряжения, подключенным к источнику питания через нормально замкнутый контакт, взаимодействующий с установленным в нижд, ней части корпуса подпружиненным S поршнем, связанным с каналом промы (Л вочной жидкости, причем корпус вьтолнен из электроизоляционного материас: ла, а шкала корпуса имеет съемную герметичную крышку.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН амSUцп

3(59 Е 21 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ """, ц

1 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АЗИМУТАЛЬНОГО И ЗЕНИТНОГО УГЛОВ CKBAEHHbI, включающее корпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенками, заполненную прозрачной жидкостью, в которой свободно плавает сферический поплавок с вмонтированными

К АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 3556650/22-03 (22 ) 25.02.82 (46 j 07.05. 84. Бюл. 9 17 (72) Г.И.Лоскутов, П.П.Подгорный, О.В.Эстерле и A.Ï.Ïîëòîðàöêèé (71) Центральная опытно-методическая экспедиция Казахского научно-исследовательского института минерального сырья (53) 622.242(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 471424, кл..Е 21 В 47/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 757695, кл. Е 21 В 47/02, 1980. в нем датчиками азимутального и зенитного углов, выполненными в виде отвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом промывочной жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, оно снабжено кольцеобразными, покрытыми окисной пленкой электродами, расположенными на поверхности сферической камеры, заполненной электрореологической жидкостью, и соединенными с высоковольтным преобразователем напряжения, подключенным к источнику питания через нормально замкнутый контакт, взаимодействующий с установленным в нижней части корпуса подпружиненным В поршнем, связанным с каналом промывочной жидкости, причем корпус выполнен из электроизоляционного материала, а шкала корпуса имеет съемную герметичную крышку.

1090863

Изобретение относится к разведочному бурению и предназначено для измерения кривизны геологоразведочных скважин.

Известен инклинометр однократного действия, включающий отвес с эксцентричным грузом, магнитную стрелку и арретирующее устройство (1) .

Однако такой инклинометр сложен, так как для привода арретирующего устройства используют либо часовой механизм, либо реле времени, и не может быть включен в состав бурового снаряда в процессе бурения, так как время арретирования должно соответствовать времени окончания рейса, что практически невозможно предугадать.

Известно устройство для определения аэимутального и зенитного углов: скважины, включающее корпус, имею- 20 щий сферическую камеру с прозрачными стенками, заполненную прозрачной жидкостью, в которой свободно плавает сферический поплавок с вмонтированными в нем датчиками азимутально- 25 го и зенитного углов, выполненными в отвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом для промывочной жидкости. Фиксация положения датчиков осуществляется при подъеме снаряда gg на поверхность. При этом упругая оболочка сжимается между рамкой и упором, фиксируя положение сферического поплавка j2$ .

Однако известное устройство имеет 33 низкую точность, так как в процессе арретирования возможно смещение поплавка, происходящее вследствие неодновременности его касания упругой оболочки в двух взаимноперпендикулярных точках. При подъеме бурильной колонны н исключено смещение поплавка вследствие малой площади арретирования. Шкала корпуса не защищена от воздействия промывочной жидкости, обладающей абразивными свойствами, что неизбежно приводит через некоторое время к ее уничтожению. Кроме того, устройство не гарантирует достоверность показаний, поскольку во время подъема бурильной колонны, при установке ведущей штанги и последующих свечей на подкладные вилки, возможен упор снаряда в скапливающийся в призабойном участке шлам и выступы скважины, что приводит к раэаррети- 55 рованию устройства.

Цель изобретения — повышение точности и надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения ази- 60 мутального и зенитного углов скважины, включающее корпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенками, заполненную прозрачной жидкостью, в которой свободно плавает сферический поплавок с вмонтированными в нем ,цатчиками аэимутального и зенитного углов, выполненными в виде отвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом промывочной жидкости, снабжено кольцеобразными, покрытыми окисной плечкой электродами, расположенными на поверхности сферической камеры, заполненной электрореологической жидкостью, и соединенными с высоковольтным преобразователем напряжения, подключенным к источнику питания через нормально замкнутый контакт, взаимо-,,действующий с установлеьным в нижней части корпуса подпружиненным поршнем, связанным с каналом промывочной жидкости, причем корпус выполнен из электроизоляционного материала, а шкала корпуса имеет съемную герметичную крышку.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — вид

А на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса, включающего в себя стакан 1 и полусферы 2 и 3, изготовленные иэ электроиэоляционных материалов. Полусфера

3 имеет проэрачные стенки. Полусферы 2 и 3 имеют между собой неподвижное герметичное соединение и образуют сферическую полость, в которую помещен с зазором сферический поплавок 4. Зазор между сферическим поплав. ком 4 и полусферами 2 и 3 заполнен электрореологической прозрачной суспензией 5, обладающей в свободном состоянии низкой вязкостью и пред"тавляющей собой неполярную дисперсионную среду и твердую дисперсионную фазу °

Внутри сферического поплавка 4 вмонтированы отвес и магнитная стрелка, являющиеся датчиками зенитного и азимутального углов, а на наружной поверхности нанесена шкала 6 азимута.

Шкала 6 и магнитная стрелка расположены в экваториальной плоскости поплавка, перпендикулярной его оси отвеса. Для создания наибольшей чувствительности плотность гоплавка 4 подбирается равной плотности электрореологической суспенэии 5. На сферической поверхности полусферы 2 заподлицо с поверхностью вмонтированы кольцеобразные электроды 7, покрытые окисной пленкой толщиной 30-70 мкм.

Электроды могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов {например AK-4).

Стакан 1 имеет разъемное герметичное соединение с полусферой 2. В стакане

1 установлены высоковольтный преобразователь 8 напряжения, подсоединенный через нормально замкнутый контакт 9 к источнику 10 питания, и поршень 11 с пружиной 12. Электроды 7 объединены в две группы и подсоединены к выходу высоковольтного преоб1090863 раэователя 8 напряжения. Поршень 11 имеет кинематическую связь с контактом 9. В стакане 1 имеется отверстие

13 для доступа промывочной жидкости к рабочей поверхности поршня 11.

На наружной поверхности полусферы 3 нанесены шкала 14 и кольцевые риски 15, совпадающие с делениями шкалы 14, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси устройства. Полусфера 3 закрыта от воздействия промывоч. ной жидкости съемной герметичной крышкой 16.

Работа устройства основана на известном свойстве электрореологичес.ких суспензий обратимо изменять свою вязкость при наложении электрического поля постоянного или переменного потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в буровом снаряде так, что его центральная ! ось совпадает с центральной осью бурового снаряда и имеется доступ промывочной жидкости к поршню 11 через отверстие 13. После спуска бурового снаряда с устройством в скважину подают промывочную жидкость и производят бурение. При этом поршень 11 под давлением промывочной жидкости перемещается вверх и, преодолевая сопротивление пружины 12, размыкает контакт 9, который разрывает цепь питания преобразователя 8. В результате этого напряжение на электродах 7 отсутствует, и электрореологическая суспензия находится в жидком состоянии, а поплавок 4 имеет свободу перемещения в сферической полости, т.е. происходит разаретирование поплавка. В случае необходимости проведения измерения прекращают бурение, а поплавок занимает строго определенное положение относительно сторон света и оси скважины, а затем прекра. щают подачу промывочной жидкости.

При этом пружина 12, преодолевая сопротивление столба промывочной жидкости, перемещает поршень 11 вниз до упора, в результате чего замыкается контакт 9 и включается преобразователь 8, с которого напряжение подается на электроды 7, между которыми образуется электрическое поле требуемой напряженности. Электрореологи15 ческая. суспензия 5, контактирующая

c oêèñíûìè пленками электродов 7 . непрэводящими полусферами 2 и 3 и сферическим поплавком 4, "схватывается", фиксируя положение сферического поплавка относительно полусфер 2 и 3, т.е. происходит арретирование поплавка 4. После извлечения устройства на поверхность снимается крышка 16 и по взаимному расположению шкал 6 и 14 считываются зенитный и азимутальный углы скважины. При необходимости устройство может быть установлено в более точное угломерное устройство.

Применение предлагаемого устройства в практике геологоразведочных работ позволяет повысить по сравнению с базовым устройством в 2-3 раза точность измерения, так как процесс арретирования поплавка происходит практически мгновенно и по всей поверхности, и надежность работы устройства, так как его работа не зависит от взаимодействия механических частей бурильной колонны.

1090863

<РАЙ. 2

Составитель И.Карбачинская

Редактор С.Саенко Техред Т.Маточка

Корректор И.Эрдейи

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, 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