Устройство для определения пространственного положения скважины

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ СКВАЖИНЫ, содержащее два корпуса, в одном из которых, установленном над забойным двигателем, , размещен датчик, апсидального угла,подключенный к токопроводу, а в другом чувствительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения, чувствительный механизм выполнен в виде размещенного под забойным двигателем датчика кривизны скважины который имеет установленный внутри корпуса вал с. зубцами на его внешней поверхности и коаксиально. ему электромагниты, которые укреплены на корпусе, причем в зоне размещения зубцов вал выполнен более жестким, чем корпус, а электромагниты подключены к токопроводу. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью использования для считывания результатов измерений прямоугольной системы координат, угол между осями электромагнитов составляет 90°. 3.Устройство по п. 1, о т л и .чающееся тем, что зубцы на валу выполнены на участке, не превышающем по величине расстояния (Л между двумяближайшими электромагнитами . с 4.Устройство по.,п. 1, отличающееся тем, что магнитопровод электромагнита имеет П-образную форму. 5.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что несколько электромагнитов выполнены с одинакоOi выми межполюсными расстояниями, а один из элемктромагнитов имеет 4i мeжпoJцocнoe расстояние большее,чем межполюсное расстояние электромагнитов на величину, равную одному зубцу вала,

„„SU.„1116147 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК р(д), Е 21 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

) KF.С1ЗЩоКДg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I-,.1 „","" -"":- д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йиьлд:=;( (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ

СКВАЖИНЫ, содержащее два корпуса, в одном из которых, установленном над забойным двигателем, . размещен датчик апсидального угла, подключенный к токопроноду, а н другом чувствительный механизм, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, чувствительный механизм выполнен в виде размещенного под забойным двигателем датчика кривизны скважины который имеет установленный внутри (21) 348lll5/22-03 (22) 06.08.82 (46) 30.09.84. Бюл. К- 36 (72) Н.Н. Гринченко, В. И.Ла-утин и В.Н.Гринченко

1 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти

Всесоюзного научно-производственного объединения "Потенциал" (53) 622.243.7 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 658266, кл. Е 21 В 47/02, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

605948, кл..Е 21 В 47/02, 1975 (прототип). корпуса вал с. зубцами на его внеш ней поверхности и коаксиально ему электромагниты, которые укреплены на корпусе, причем B зоне размещения зубцов вал выполнен более жестким, чем корпус, а электромагниты подключены к токопроводу.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью использования для считывания результатов измерений прямоугольной системы координат, угол между осями электромагнитов составляет 90

3. Устройство по п. 1, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что зубцы на валу выполнены на участке, не превышающем по величине расстояния между двумя ближайшими электромаг нитами.

4. Устройство по.,и. l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что магнитопровод электромагнита имеет П -образную форму.

5. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что несколько электромагнитов выполнены с одинаковыми межполюсными расстояниями, а один из элемктромагнитов имеет межполюсное расстояние большее чем

l межполюсное расстояние электромагнитов на величину, равную одному зубцу вала.

1116147

Изобретение относится к нефтяной промьппленности, в частности к способам исследования скважины в процессе бурения пород произвольной магнитной восприимчивости и в условиях магнитного воздействия масс бурового инструмента.

Известно устройство для определения пространствен.юго положения скважины, содержащее гибкий корпус, кото- 10 рый копирует искривление скважины и,выполнен в виде цилиндра с крышками, внутри которого на подшипниках расположен стержень с противовесом и укрепленные на противовесах основной и дополнительный реостаты с ползунком, причем реостаты выполнены в виде дуги и размещены на концах стержня (1 j.

Недостатками этого устройства являются неточность измерений и невозможность измерять кривизну скважины.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения пространственного положения, содержащее токопровод, два шарнирно соединенных цилиндрических корпуса, в одном из которых, установленном над забойным двигателем, размещен датчик апсидального угла, подключенный к токопроводу, а в другом — чувствительный механизм (21.

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения пространственного положения ствола в скважине, а также невозможность использования для считывания результатов измерений прямоугольной системы координат.

Цель изобретения — повышение точ- 40 ности определения и возможность ис- . пользования для считывания результатов измерений прямоугольной системы координат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения пространственного положения сква. жины, содержащем два корпуса, в одном из которых, установленном над забойным двигателем, размещен датчик апсидального угла, подключенный к токопроводу, а в другом — чувствительный механизм, последний выполнен в виде размещенного под забойным двигателем датчика кривизны скважи- 55 ны, который имеет установленный внутри корпуса вал с зубилами íà его внещ-, ней поверхности и коаксиально ему электромагниты, которые укреплены на корпусе, причем в зоне размещения зубцов вал выполнен более жестким, чем корпус, а электромагниты подключены к токопроводу.

Угол между осями электромагнитов составляет 90 а

Зубцы на валу выполнены на участке, не превышающем по величине расстояния между двумя ближайшими электромагнитами.

Магнитопровод электромагнита имеет П -образную форму.

Несколько электромагнитов выпол— иены с одинаковыми межполюсными расстояниями, а один из электромагнитов имеет межполюсное расстояние большее, чем межполюсное расстояние электромагнитов на величину, равную одному зубцу вала.

На фиг. I представлено размещение в устройстве датчика апсидального угла и датчика кривизны, входящих в общую компановку с электробуром; на фиг. 2 — электробур в месте установки датчика кривизны, разрез А — А на фиг. l.

Устройство состоит из электробура забойного двигателя 1, на котором установлено скважинное устройство контроля апсидального угла 2, содер— жащее герметичный контейнер 3 с датчиком апсидального угла 4, подключенным через измерительный преобразователь 5 к токопроводу 6. В нижней части электробура 1 на его валу 7 установлен ротор 8, на внешней цилиндрической поверхности которого выполнены зубцы. Вокруг ротора 8 в корпусе 9 электробура закреплены равноо мерно по окружности 1через 90 ) четыре электромагнита 10 и ll. При этом три электромагнита 10 имеют одинаковые.межполюсные расстояния, а четвер. тый электромагнит ll имеет межполюсное расстояние, большее чем межполюсное расстояние электромагнитов 10 на величину, равную одному зубцу ротора.

Магнитопроводы всех установленных электромагнитов имеют Ц -образную форму 12. Обмотки электромагнитов 10 и 11 подключены между собой параллельно и подсоединены к лобовой части 13 обмотки статора 14 электробура 1.

В зоне размещейия ротора 8 датчика кривизны вал 7 выполнен более жестким, а корпус электробура имеет более гибкий участок.

3 ll

Электромагниты 10 и il датчика кривизны расположены в корпусе 9 электробура диаметрально противоположно по координатным осям прямоугольной системы координат, центр которой лежит на продольной оси кор

,пуса 9.

Устройство работает следующим образом.

При включении электробура 1 обмотки электромагнитов 10 и 11, под-. ключенные к обмотке статора 14, создают в магнитопроводе магнитный поток с частотой силовой сети. При вращении вала 7 с ротором 8 в момент времени, когда зубцовая часть ротора проходит мимо электромагнитов в обмотке последнего наводится ЭДС с частотой, зависящей от скорости вращения и числа зубцов ротора 8.

Величина наводимой ЭДС определяется величиной зазора между зубцами ротора 8 и полюсами электромагнитов 10 и ll. Поскольку зубцовый сектор на роторе 8 выполнен только на части его поверхности, то за каждый оборот вала 7 зубцовый сектор nooseредно проходит мимо каждого иэ электромагнитов и "в токоировод 6 поступают четыре следующие друг эа другом сигнала и соответствующие ЭДС каждого электромагнита. При. этом длительность сигналов, поступающих с электромагнитов 10 имеющих одинаковое межполюсное расстояние, равны, а сигналы от электромагнита

1l отличаются от них по длительности. Это позволяет определить с

16147, 4 какого электромагнита поступил данный сивнал.

При бурении скважины беэ искривления ось вала 7 совпадает с осью корпуса, зазор между зубцами ротора

8 и полюсами всех электромагнитов и амплитуда сигналов, поступающих со всех электромагнитов, одинаковы.

В случае искривления скважины корпус 9 электробура искривляется быстрее чем вал 7, в результате чего появляется несоосность осей вала 7 и корпуса 9 электробура 1. При этом изменяется величина зазора между

15 зубцами ротора 8 и полюсами электромагнитов 10 и 11, что приводит к изменению амплитуды сигналов, поступающих от каждого электромагнита.

Для определения азимута и зенитного угла с помощью предлагаемого

20 устройства электромагнит ll ориенти" руют относительно начала отсчета датчика апсидального угла 4. При бурении скважины без искривления сигнал..с этого электромагнита поступает

25 на наземный регистратор синхронно с сигналом датчика апсидального угла.

Поскольку электромагниты расположены по окружности через 90, соответствуо ющие сигналы фиксируются регистрато-,; ром в прямоугольной системе координат.

Применение предлагаемого устройства повышает точность измерения пространственного положения скважины и эффективность геологоразведочных работ.

I l I6l47

Составитель И.Карбачинская

Редактор В.Ковтун Техред Т.Фанта Корректор И.Иуска

Заказ 6885/24 Тираж 564 Подписное

ВИИ;!ПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал П!П! "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4