Визуальный инклинометр
Изобретение относится к технике разведочного бурения и предназначено для определения азимута и угла наклона скважины. Цель - повышение надежности работы, ускорение процесса снятия показаний и расширение возможности применения инклинометра за счет обеспечения измерений при спуске в компоновке с бурильным инструментом и при забросе в бурильный инструмент после спуска. В кожухе 1, связанном с корпусом (К) 2, установлена камера с сильфонами 4, 5. Камера, выполненная в виде прозрачной втулки 6, связанной с упором 7 и К 2, заполнена расположенными одна над другой двумя прозрачными несмешивающимися жидкостями - водным раствором хлористого натрия и керосином. На разделе жидкостей размещен сферический поплавок (П) 8, удельный вес которого больше удельного веса верхней жидкости и меньше удельного веса нижней жидкости. В экваториальной плоскости П 8 установлен магнит 9 и нанесена основная разметка в виде экваториальной линии. Дополнительная разметка выполнена в виде линии, соединяющей северную точку экватора с верхним полюсом П 8. В камере расположены два подвижных шарика (Ш) 15, 16 и два подпружиненных амортизатора 11, 12 с эластичными прокладками 13, 14. Шток 3 с одного конца подпружинен относительно К 2. Другой конец штока 3 размещен снаружи К 2 и снабжен стопором, выполненным в виде совместно или по отдельности установленных на штоке 3 дроссельного затвора 20 и срезаемого от удара штифта 21. Инклинометр оснащен приспособлением для снятия показаний в виде прозрачного прямоугольного параллелепипеда, в котором выполнена цилиндрическая выточка под наружный диаметр втулки 6. На взаимно перпендикулярные боковые грани параллелепипеда нанесены шкалы азимута и угла наклона. При воздействии промывочной жидкости на затвор 20 или срезании штифта 21 при ударе о преграду происходит защемление амортизаторами 11, 12 П 8 и Ш 15, 16, ориентированных в апсидальной плоскости. Снятие показаний осуществляют по взаимному расположению линий на П 8 и Ш 15, 16 относительно шкал азимута и угла наклона. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ.
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (Sl1 4 Е 21 В 47/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4320251/23-03 (22) 04.09.87 (46) 15.07„89. Вюл. И" 26 (71) Всесоюзньп научно-исследовательский институт буровсй техники и Львовская геологоразведочная зкспедиция объединения "Запукргеология (72) А.И.1 .имитращук, Э.Г.Поддубпьп, Я.В.Огар, О.Ю.димитращук и В.И.Шимечко (53) 622.242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Н - 757695, кл. Е 21 В 47/02, 1980.
Авторское свидетельство СССР
В 1090862, кл„ Е 21 В 47/02, 1983, .80„„1493775 А1 (54) ВИЗУЖ1Ы111Й ИПКЛИ110ИЕ P (57) Изобретение относится к технике разведочно < бурения и предназначено для определения азимута и угла наклона скважины. Цель — повьппение надежности работы, ускорение процесса снятия показаний и расширение возможности применения за счет обеспечения измерений при спуске в компоновке с бурильным инструментом и прн забросе в бурильный.инструмент после спуска. В кожухе 1, связанном с корпусом (К) 2, установле-. на камера с сильфонами 4,5. Камера, выполненная в виде прозрачной втулки 6, связанной с упором 7 и К 2, -1493775 пенным в виде совмесTHo или по отдельности ycTalto«.«pfttttfK на п1токе 3 дроссельного затвора 20 и срезаемого от ударя штифта 21. И1.клинометр оснап1ен приспособление11 для снятия показаний в виде г1роэрачиого прямоугольного паряллеле(н111едя, в котором выполнена цилиндрическая выточка под
1(1 1гаружный диаметр втулки 6. Ва взаимIlзобретение относится к технике раз«еде 1ного бурения и предназначено .<0 для определения азимута и угла наклон (1 скl1ажины, Цель изобретения — повышение надежности работы, ускорение 1 роцесся снятия показаний и рас1пирение воз.3 можности применения зя счет обеспе«ения измерен:1й при спуске н компоновке с бурильным,н1струиентом и при забросе в (typft. 11 III.:й 1шструмент после спуска, 4А
II t фиг ° 1 схеь1лт и«но и \ I LL) jt ажг н визуальный инклинометр, Italo,,!;I,Htl."t разрез; на 11 иг. 2 — сферический Hoïлавок; на фиг. 3 — приспособление для снятия показаний; ня фиг. 4 размещение двух визуальных 1п1клинометров в составе бурияьного инструмента.
Бизуальньп1 инклинометр содержит кожух 1, связанный с корпусом 2, в котором сооспо размещен шток 3. В кожухе 1 установлена камера с сильфонами 4 и 5. Снльфон 4 связывает корпус 2 со штоком 3, образуя ниэ жидкостной камеры. Камера выполнена в виде прозрачной втулки 6, связанной одним концом с упором 7, а другим с корпусом 2. Сильфон 5, установленньп1 на упоре 7, образует верхнюю заполнена рясположеннь1ми од1 а над другой двумя прозрачными несмешивающимися жидкостями — вод111,1м раствором хлористого натрия и керосином.
11а разделе жидкостей ряэмеще11 сферический поплавок (П) 8, удельный вес которого больше удельного веса верхней жидкости и меньше удельного веса нижней жидкости. 1 экваториальной плоскости II S установлен магнит 9 и нанесе1га основная разметка в виде 3KIIятор ьальной лишит. Дополнительная р11зметкя выполнена в ниде линии, соедьп1яющей северную точку экватора с верхним полюсом 118,,В камере рясноложе1пы двя подвижных шарика 011) 15, 16 и дпя поднруж1гненных амортизатора 11,12 с .1лястичнымн прокладками 13,14 . Шток 3 с одного конца подпружинеп относительно К 2.
Другой конец штока 3 раэмещен снаружи К 2 и снабжен стопором, выполI но 11ернендикулярные боковые гр IHH параллелепипеда нанесены шк Ultt азимута и угла наклоня. При воздействии промывочной жидкости на затвор ?О нли срезании штифта 21 нри ударе О преграду про11сходит защемление яморTIf aToPaMIf 11, 12 S lt Ifl 15, l б, HPIIpIf ированнь1х в япсндяльной плоскости Снятие Itoh;l3 II!HI Ос 7 IIsaltt"f о1(у расположе1п(ю л:IHtfi Ita П Я и И 15,16 Относительно шкал -1зимутя If „ гля наклона; 3 э, п. ф !Iht 4 HJI часть 1 идкостной камеры, Кя.toря заполнена расположснными одна над другои двумя прозрачны.п, ItecMelf»f«tt. п11ь111ся жидкостями, на разделе кото-р 1х раз11ещен сферичес1,ий поп11явок 8, «ыпоги1енный в «иде цельногo плас п асСОВОГО 1 !PЯ ° 1ДЫ1ЬНЫ11 1!РС Поlt I 111КЯ больше уделы1ого веса «epxltoit жндкости и; епьше удельного «еса нижней ж:1дкост 1. В качестве несмеши«яющихся жидкостей используется водный раствор хлористого натрия If керосин, бо;1ее:;егкий относ11тельно rl огo р« вора„. В экваториял1ной 1ло -.кости поплавка 8 установлен магнит 9, а в нижней части — отвес 10, В камере расположены два подпружиненных амортизатора 11 12 с эластичными прокладками 13 и 14 нх торцах и два подвижны:, IIIBpttK» ! 5 и Iб, которые дублируют loложенне апсидапьной плоскости скважины. !Ëd— рик 15 расположен между упором 7 и амортизатором 11, который подпружинен относительно упора 7 пружиной 17, Шарик 16 расположен между штоком 3 и амортизатором 12, который подпр;— жинен относительно штока 3 пружиной 18. шток 3 с одного конца нодпружинен Относительно корпуса 2 пру.1493775! се IpTë."è инклинометра выполнены из диамагнитнььх материалов. В экнатoiI»,ë:II!Iol : плоскости сферического ":. з.-. ч (фиг ° 2) нанесена освов35 Il, я nа.:;; тка н нище линии 24, по :;оT эре lr опр(.валяют угол наклона, (o по 1н:-.е I:.ная разметка Hанесена в вид» л1ни:. ; 25 (" Север" ), соединяющей с:: — !.ñðlrórn точку Х экватора и верхний 40 по»ro поплав.,» Я. По линии 25 опр ПЕ:;Я.ч, а iИЛ1Ут .IIÂàæÈHII. Пн...,пнол1е rp оснащен прнспособле>и:.»:: ?6 для снятия показаний (фиг. . ), которое выполнено из проз Э 45 речного м 1териала в виде прямоугольпого параллелепипеда. На одной из бь»<овыx граней параллелепипеда нанесена шкала 27 азимута, а на перпендикулярной ей грани нанесена шка50 ла 28 угла наклона и размещена стрелка 29„ В параллелепипеде перпендикулярно грани, содержащей шкалу 27 азимута, выполнена цилиндическая выточка под наружный диаметр прозрач55 ной втулки 6 (фиг. 1) . При использовании двух спаренных инклинометров, они соединяются диамагнитной трубой 30 (фиг. 4). жиной 19. Пру ой конец штока 3 раз— мешен снаружи корпуса 2 и снабжен стопором, ус."тановленным с воэможностью orраниченпя перемещения штока 3 в осевом направлении и удержания его в оттянутом положении. Стопор выполнен в виде совмегтно или но отдельности установленных на штоке 3 дроссельного затвора 20 и срезасмого от удара штифта ?1. При использовании и»клин метра как бросового аппараra, стопор выполнен толь,î в виде среэаемого от удара штифта 21, закрепленного на I, IroI 3. 1 ри компоновке инклинолн- тра в буриль,lo.. и летрументс с пом",щью пере .o,, .IHI:ÿ 22 стопор ныполнеlr в виде дроссельного затвора 20, жестко связанногo с i штоком 3 или установлеrlното с воз1:ожностью or ðëør÷!Iííoã", перел1ешенпя по штоку 3 с фиксацией срезаемым Uròи >том 23, При од Ior ременном использовании двух сll...р. нных инклинометров, стопор i ынопнен н ниде совместно установленных:.а штоке 3 дроссельного затвор,J 20 и срезаемогo от удара штифта Визуальный инклинометр работает следующим образом. При использовании его как бросового аппарата, инклипометр забрасывают внутрь бурильных труб при оттянутом штоке 3, которь1й зафиксирован стопором только в виде срезаемого от удара штифта 21 (фиг. 1). В этом положении пружина 19 сжата, а пружины 17 и 18 разжаты. Поплавок 8 и ш .ðèêè 15 н 16 находятся в разарретированном положении, Шарики 15 и 16 занимают положение нижней точки в апсидальной плоскости скважины, а поплавок 8 на разделе двух жидкостей занимает определенное положение относительно магии ного меридиана и угла наклона скважины. При ударе штока 3 о преграду произойдет срез штифта 21. Усилием освобожденной пружины 19 шток 3 будет подниматься совместно с амортизатором 1? и шариком 16. Иа эластичной прокладке 14 поплавок 8 будет поднят до защемлепия в эластичную прокладку 13 верхнего амортизатора 11. Дальнейше". поднятие штока 3 пруж ной 19 приведет к осевому перемещению амортизаторов 11 и 12, сжатию пружин 17 и 18 и фиксации шариков 15 и 16. После поднятия инклинометра на поверхность отворачивают кожух 1 и берут виз1 альные отсчеты положения апсндальной плоскости, азимута и угла скважины. Для этого приспособление 26 пакладывают на прозрачную втулку 6 таким образом, чтобы положение шариков 15 и 16 на шкале 27 соответствовало отметке 180 . В таком положении направление скважины будет соответствовать отметке 0 . Угол между положен.1ем линии 25 (" Север" ) и отметкой Оо будет соответствовать азимуту с(скважины (или 360 — о(). Стрелку 29 устанавливают по наклону линии 24 экватора и по шкале 28 берут отсчет угла с наклона скважины. Применение инклинометра возможно также при включении его в бурильную колонну через переходник 22,. Для этого шток 3 устанавливается торцом к поверхности, а упор 7 — к забою. При достюкении необходимой глубины скважины в бурильные трубы эабрасывается груз, который при ударе по штоку 3 срезает штифт 21 и 1493775 Во втором случае шток 3 оборудуется дроссельным затвором 20, который установлен с воэможностью осевогс перемещения по штоку 3 вниз. Дроссельный затвор 20 фиксируется в проточном канале переходника 22 с помощью штифта 23. Инклинометр, как н в нервом случае, спускается в скважину в арретированном положении. После включения промывки дроссельный затвор 20 оттянет шток 3 вниз, раэарретируя поплавок 8 и шарики 15 и 16. Прн установке штока 3 на упор корпуса 2 и дальнейшего воздействия потока промывочной жидкости на дроссельный затвор 20 произойдет срез штифта 23. Шток 3, освободившись от дроссельного затвора 20, поднимается вверх, арретнруя поплавок 8 и шарики 15 и 16. После окончания рейса 50 фиксирует тем самым положение поплавка 8 и шариков 15 и 16„ При спуске в скважину в компоновке с бурильным инструментом на пере5 ходнике 22, инклинометр включается 13 работу в зависимости от требуемых условий бурения, а именно — арретированием поплавка 8 и шариков 15 и 16 при включении промывки или в момент включения циркуляции промывочной жидкости. В первом случае шток 3 оборудуется стопором в инде дроссельного затвора 20, жестко связанного со штоком 3 и установленного в проточном канале переходника 22, В исходном положении прн спуске в скважину поплавок 8 и шарики 15 и 16 эафикс рованы, Во время подачи промывочной 20 жидкости дроссельный затвор 20 продвигается вниз до открытия промывочных каналов, увлекает за собой шток 3 и сжимает пружину 19. При этом освобождаются от защемления попла- 25 вок 8 и шарики 15 и 16, которые фиксируют инклинометрические данные скважины. Защемляются поплавок 8 и шарики 15 и 16 при выключении промывки, ког- 30 да дроссельный затвор 20 совместно со штоком 3 поднимается в исходное положение. В этом случае подъем инклинометра производят с перекрытием промывочного канала на переходни35 ке 22. На поверхности, сняв защитный кожух 1, с помощью приспособления 26 берут инклинометрические отсчеты конечной глубины бурения. бурения, инклинометр поднимают на поверхность и сняв защитный кожух 1 берут инклинометрические отсчеты начальной глубины бурения с помощью приспособления 26. При использовании двух спаренных визуальных инклинометров, расположенных в параллельном или противоположном направлении, возможно различное сочетание расположений срезаемых штифтов 21 и 23 и дроссельных затворов 20. Например, на фиг. 4 показаны визуальные инклинометры, расположенные в противоположные стороны„ При этом нижний инклинометр, оснащенный только дроссельным затвором 20, находится в зафиксированном положении, а верхний инклинометр, шток 3 которо-. го оснац|ен дроссельным затвором 20 и среэаемым штифтом 21, находится в расфиксированиом положении. При подаче промывочной жидкости на верхний дроссельный затвор 20 во время начала бурения произойдет срез штифта 21 чем будет зафиксирован верхний инклинометр. В то же время произойдет расфиксация нижнего инклийометра, который зафиксируется только в конце бурения при выключении промывки. Если выше установить еще инклинометр сбрасываемого исполнения, то за один рейс можно получить инклинометрические данные начала бурения, промежуточного интервала при забросе груза и конечного интервала бурения. Если шток 3 нижнего инклинометра оборудовать только срезаемым штифтом 21, то спаренные визуальные инклинометры можно использовать для замера реактивного момента турбобуров при забросе их внутрь бурильных труб. При ударе штока 3 нижнего инклинометра в шпиндель турбобура (или другую преграду) произойдет фиксация его шариков 15 и 16 (не показано), а при включении промывки и работе турбобура зафиксируются шарики верхнего инклинометра. Сопоставленная разность положения шариков 15 верхнего и нижнего инклинометров даст величину реактивного угла эак— ручивания, что особенно важно знать при наклонно направленном бурении. Помимо перечисленных возможных областей применения визуальных инклннометров они могут использоваться как! 493775 ориентирующие >feханизмы для отбора ориентирова1ьн(го керна при соедицении их с маркирующими керноприемными устройствами, а также клк устройство для визироняííué ус гановки отклоняющих систем при дооборудовании штока !1ечятьн>. Ф о р и у л я и з г Г> р е т е и и я 1, Визуяльнь«й инкл1!нг метр, содержащийй ко ух, связа!ьнь;и с кор!>усом, размещенный соосно в корпусе шток, г!Одпружине!1 !ый с опного к .ii,!я относительно копну(.л, установленную в кожухе камеру с сьц>!1.фо!!!!!.!и,;аиоли Р1!ную Г! роз рячной жи !к г>с тью 11 Бы полненную 33 виде грозрячной цтулк1, связанной одни « концом с упороь«, а другим — с корг усом, рязыег!ь >!нь.ff C (f» . T) H I C C K I I I f II O I! I .! > I(, эк !«ЯтОР3!.- IьнОЙ пло(кО сти E. A 17>IEÎÃО установ«!ен магнит и нанесена основняя рязметь я I«в!!де эк. -:торияльной лин!!! o т л и "; к. Ii и с я Te! i, чт(, С ЦЕЛЬК ПО!«ЬГ!ЕН«!Я НЛДЕжно(.ти рябо-.if> ускорения процесса снятия I;o,(ззан!!й и р «c!>1!1p(н!!!! воз3!О>к!«ости применения зя гчст обеспече" ия i-:çffcðPIl>f пр.,1 -пуске 13 кo frf..— нонке с бу(EIII!bi!EL! if!icтру !ен "o>f и г!!>и «ябрг се в бурильный Ifffcтрумент после пуска, оц снабжен при(.пособление.>,".ля снят«я показан!!й и расположенными в камере д «умя подпружпнен1!ыми амортизаторами с эластичными прокля;!клмн íà I?: торцах и двумя подвижными шариками, один из которых расположен между упором и амортизя гором, подпр -. !!!!(::«ц!и отногите:..E iin упор,:, я другой шлр;1к рлс40 дроссельного затвора и срезаемого от ударя штифта. 4„ Инклинометр по и. 1, о т л и ч л ю щ и и г я тем, что в качестве несмешиваюц>ихся жидкостей используется водный рас вор >!Ористого натрия и керосин. положен между штоком и ям(>ртизатором, подпружиненным относителЬно штока, другой конец которого pasMeщен сн(!ружи корпуса и снабжен стопором, установленным с возможностью ограничения перемещеция штока в осевом направлении, при этом на сферическом поплавке нанесена дополнительная разметк< н вид(.. линии, соединяющей северную точку экватора и верхний полюс поплавка, а клмера заполнена расположенными одна над другой двумя нес!!е!««ивлю»!1мися жидкостями, причем удел!.ный вес сферическогo IloIIJI7E«E:Il больше удельного веса !«ерхней жидкости и меньше удельного IIcсл нижней жидкости, 2„Инклинсмс.тр i:о и. 1, v т л ив 20 ч :! ю шийся те!1, что приспособление для сня гиi! показа>!иш выполнено чз прозрач1«ого мяте! илла в виде пря-! («угопьного пярял«!елепипедя, на одной из боковьх гранеи которого наъ" ii(сена г!кл;.я азимута, а на перпеиц«к:улярно1! е«! г!>яви нанесена шкала у гля наклона и размещена стрелка, пр!! том в параллелепипеде перпенд!ц(улярно его грани, содержащей шка30 лу азимута, выполнена цилиндрическая виточка ° 3. Инкли:!ометр по и. 1, о т л и ч я и щ и Й с я тем, что стопор выполнен в виде говместно или по отдельности уст; новленных нл штоке 1493775 15 ЗО Редактор Ю. Середа Закав 4079/33 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 3 го Составитель А, Цветков Техред Л.Кравчук Корректор М. Шароши
