Устройство для определения искривлений горизонтальных скважин

 

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано при контроле искривлений горизонтальных и наклонных скважин различного назначения . Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений, а также повышение надежности работы. Устройство содержит корпус в виде двух втулок 1 и 2, соединенных гибкой связью 3, в которых с помощью вращающихся колец 4 и и 5 и игольчатых подвесок закреплены диски 13 и 14 с отвесами 15 и 16, сохраняющие при любом направлении искривления скважины устойчивое взаимно параллельное положение , нормальное к горизонтальной плоскости . На одном из дисков закреплены два датчика 17 и 18, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна 19 и 20 с вырезом в наружной оболочке, в месте которого на поверхность волокна нанесен слой светопоглощэющего материала . Датчики закреплены на плоских упругих пластинах 24, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. При движении устройства по искривленному участку скважины происходит смещение центров дисков 13 и 14 относительно друг друга в направлении изгиба, что вызывает изгиб плоских упругих пластин 24 и, как следствие , деформацию отрезков 19 и 20 оптического волокна, что вызывает изменение интенсивности светового потока, поступающего на фотоприемники приемного блока. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. г (л С ю о со Фиг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 47/022

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794537/03 (22) 26.02,90 (46) 15.03.92. Бюл. N 10 (71) Ижевский механический институт (72) В.Н.Шиляев, В.С.Дородов, А,Б.Соловьев и А.M.Móðòàçèí (53) 622.241.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N872739,,кл. E 21 В 47/022, 1979..

Авторское свидетельство СССР

N- 1148989, кл. Е 21 В 47/022, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ИСКРИВЛЕНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано при контроле искривлений горизонтальных и наклонных скважин различного назначения, Цель изобретения — уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений, а также повышение надежности работы. Устройство содержит корпус в виде двух втулок 1 и 2, соединенных гибкой связью 3, в которых с помощью вращающихся колец 4

„„5U„„1719631 А1 и 5 и игольчатых подвесок закреплены диски

13 и 14 с отвесами 15 и 16, сохраняющие при любом направлении искривления скважины устойчивое взаимно параллельное положение, нормальное к горизонтальной плоскости. На одном из дисков закреплены два датчика 17 и 18, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна 19 и 20 с вырезом в наружной оболочке, в месте которого на поверхность волокна нанесен слой светопоглощающего материала. Датчики закреплены на плоских упругих пластинах 24, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. При движении устройства по искривленному участку скважины происходит смещение центров дисков 13 и 14 относительно друг друга в направлении изгиба, что вызывает изгиб плоских упругих пластин 24 и, как следствие, деформацию отрезков 19 и 20 оптиче-. ского волокна, что вызывает изменение интенсивности светового потока, поступающего на фотоприемники приемного блока. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1719631

Изобретение относится к геологоразведочной.технике и может быть использовано при контроле искривлений горизонтальных и наклонных скважин различного назначения, Известно устройство для измерения искривлений горизонтальных и наклонных скважин, содержащее две втулки, соединенные гибкой связью, в одной из которых закреплен источник света, а в другой— фиксатор отклонения светового луча.

Недостатком известного устройства является невозможность измерения кривизны относительно первоначально заданного направления.

Известно устройство для определения искривления горизонтальных скважин, содержащее рве втулки, соединенные гибкой связью, в которых размещены диски, установленные в игольчатых подвесках и кольцах с возможностью вращения, на одном из дисков. установлен источник света, а на втором фиксатор отклонения светового луча.

Недостатком известного устройства является высокая трудоемкость и низкая точность измерений, связанная с необходимостью периодической замены светочувствительного материала после прохождения определенного участка скважины и ручной обработки результатов измерений.

Кроме того, возможно наложение информации на светочувствительном материале при прохождении искривленных в разные стороны участков скважины. Недостатком также является закрепление игольчатых подвесок в неподвижное кольцо, что при вращении корпуса относительно продольной оси может привести к положению, при котором оси подвесок будут расположены не в горизонтальной плоскости и диски не займут вертикального положения.

Цель изобретения — уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит две втулки, соединенные гибкой связью, в которых с помощью вращающих я колец и игольчатых подвесок закреплены два диска, сохраняющие устойчивое взаимно параллельное положение, а на одном иэ дисков закреплены два датчика, предназначенных для раздельного измерения искривления скважины в вертикальном и горизонтальном направлении, В предлагаемую конструкцию устройства введены две плоские упругие пластины, два датчика, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна, приемный блок и дополнительные кольца, установленные с возможностью вращения в основных кольцах.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг, 2 — вид А на диск с проре5 зями; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1, отрезок оптического волокна; на фиг. 4 — сечение

В-В на фиг. 3, оптическое волокно в месте выреза.

Устройство содержит корпус в виде двух

10 последовательно установленных втулок 1 и

2, соединенных гибкой связью 3. Во втулках

1 и 2 размещены два основных кольца 4 и 5. в которых выполнены кольцевые канавки, заполненные микрошариками 6, а также ус15 тановлены дополнительные кольца 7 и 8 с отвесами 9 и 10, за счет микрошариков 6 имеющие возможность .вращения в основных кольцах 4 и 5. В дополнительных кольцах 7 и 8 с помощью игольчатых подвесок 11

2р и 12, эксцентрично расположены отнссительно центра колец, закреплены диски 13 .и 14 с отвесами 15 и 16. Эксцентричное крепление дисков 13 и 14 обеспечивает их устойчивое вертикальное положение, а ус25 тановка дополнительных колец 7 и 8 с возможностью вращения в основных кольцах 4 и 5 обеспечивает при развороте корпуса.относительно продольной оси устойчивое горизонтальное положение игольчатых

3р подвесок 11 и 12. К диску 13 прикреплены два идентичных датчика 17 и 18, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков 19 и 20 оптического волокна, уложенных в виде петли и закрепленных на противоположных

35 сторонах плоских упругих пластин 24, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Входные торцы отрезков 19 и 20 оптически связаны с источником 21 света, размещенным на диске 13, а выходные тор40 цы оптически связаны с соответствующими фотоприемниками приемного блока 22, и ричем фотоприемники каждого иэ датчиков включены в мостовую схему, В наружной оболочке оптического волокна каждого дат45 чика выполнен вырез 23, а на волокно в месте выреза нанесен слой светопоглощающего материала. Одни концы упругих пластин 24 жестко закреплены на диске 13, а другие концы размещены с возможностью

50 перемещения в прорезях 25 и 26 диска 14.

Для пластины датчика 17 выполнена горизонтальная прорезь 25, а для пластины датчика 18 — вертикальная прорезь 26.

Устройство работает следующим обра30Ì

При проведении измерений устройство перемещается вдоль скважины. На искривленном участке скважины втулка 2 поворачивается относительно втулки 1. За счет подвижности дополнительных колец 7 и 8 и

1719631 эксцетричного подвеса диски 13 и 14 постоянно сохраняют взаимно параллельное положение, нормальное к горизонтальной плоскости, При отсутствии искривления скважины диски 13 и 14 располагаются соОсно, а пластины 24 датчиков 17 и 18 деформации изгиба не подвергаются. При искривлении скважины, например, в вертикальном направлении диски 13 и 14 при сохранении взаимно параллельного положения смещаются относительно друг друга в вертикальном направлении, что приводит к изгибу пластины 24 датчика 17, плоскость которой нормальна к направлению деформации, а жесткость в направлении деформации минимальна. При этом изгибаются и отрезки 19 и 20 оптического волокна, закрепленные на противоположных поверхностях пластины 24. Деформация оптического волокна в зоне выреза 23 приводит к изменению степени поглощения света на этом участке., в результате чего изменится интенсивность светового потока, поступающего на соответствующий фотоприемник приемного блока 22. Так как каждый датчик содержит два оптических волокна, расположенные по разные стороны пластины 24, и вырезы 23 на них обращены в противоположные стороны, то на одном фотоприемнике датчика сигнал будет изменяться в сторону увеличения, а на другом — в сторону уменьшения, что приведет к рассогласованию мостовой схемы, в которую они включены, величина которого однозначно зависит от степени деформации оптического волокна, т.е. от величины искривления скважины. Знак рассогласования характеризует направление деформации, т.е. направление искривления скважины.

При этом сигнал с датчика 18 останется постоянньв|, так как при чисто вертикальном направлении искривления скважины пластина 24 этого датчика будет перемещаться вдоль прорези 26 диска 14 беэ деформации.

При искривлении скважины в горизонтальном направлении будет работать датчик 18

5 аналогично.

Формула изобретения

1. Устройство для определения искривлений горизонтальных скважин, содержа10 щее корпус в виде двух последовательно установленных втулок, соединенных гибкой связью, размещенные в нем два основных кольца, установленные в основных кольцах посредством игольчатых подвесок два дис15 ка и источник света, прикрепленный к одному иэ дисков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и повышения точности измерений; оно снабжено двумя плоскими упругими пластинами, при20 емным блоком, двумя датчиками, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна, закрепленных на противоположных поверхностях пластин, в одном иэ дисков выполнены прорези, расположен25 ные во взаимно перпендикулярных плоскостях, одни концы упругих пластин закреплены на первом диске, другие концы размещены с возможностью перемещения в прорезях другого диска, входные торцы

30 Оптического волокна связаны с источником света, а выходные — с приемным блоком, а в наружной оболочке оптического волокна каждого датчика выполнен вырез, на волокно в месте выреза нанесен слой светопогло35 щающего материала.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено допблнитепьными кольцами, установленными с

4р воэможностью вращения в основных кольцах, а игольчатые подвески размещены в дополнительных кольцах.

1719Г)31

ЕЛА

Фмг.3

Т9

Фиг.4

Составитель В,Шиляев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М.Кучерявая

Редактор А.Долинин

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 751 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5