Датчик положения отклонителя, азимута и зенитного угла скважины

 

Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин и предназначено для определения положения отклонителя и кривизны скважины. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей датчика за счет измерения третьего параметра - положения отклонителя. Датчик состоит из корпуса с крышкой, рамки эксцентричной массы, полусферических элементов и арретирующих рычагов с захватами. В корпусе датчика расположен привод, обеспечивающий возвратно-поступательное движение периферийных штифтов и центрального штока, взаимодействующего с тягами. Для надежной фиксации полусферических элементов кольцевые захваты и торец рамки снабжены фрикционными прокладками. Рамка эксцентричной массы снабжена указателем, а на корпусе датчика установлена угловая шкала отклонителя, или наоборот. В корпусе скважинного прибора жестко установлена гильза с продольной прорезью, а корпус датчика снабжен подпружиненным фиксатором для взаимодействия с прорезью гильзы. 2 ил.

Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин, а именно к устройствам для определения положения отклонителя и кривизны скважины.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является датчик азимута и зенитного угла скважины, размещенный в скважинном приборе и содержащий корпус, установленную в нем с возможностью вращения рамку эксцентричной массы, полусферические чувствительные элементы азимута и зенитного угла, установленные на рамке, арретирующие рычаги с кольцевыми захватами под чувствительные элементы и привод (1).

Недостатком этого датчика является ограниченный комплекс измеряемых параметров, в частности, отсутствие возможности измерения положения отклонителя, что не позволяет применять его на всех интервалах наклонно направленного бурения, в частности, на интервалах набора кривизны и корректировки траектории ствола скважины.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей датчика за счет измерения третьего параметра - положения отклонителя.

Для решения указанной задачи известный датчик азимута и зенитного угла, размещенный в скважинном приборе и содержащий корпус, установленную в нем с возможностью вращения рамку эксцентричной массы, полусферические чувствительные элементы азимута и зенитного угла, установленные на рамке арретирующие рычаги с кольцевыми захватами под чувствительные элементы, и привод снабжен угловой шкалой отклонителя, указателем и подпружиненным фиксатором, размещенным на корпусе датчика с возможностью взаимодействия с продольной прорезью гильзы, жестко установленной в скважинном приборе, при этом угловая шкала отклонителя размещена на верхней торцевой поверхности корпуса датчика или по окружности в нижней части рамки эксцентричной массы, а указатель соответственно связан с рамкой эксцентричной массы или установлен на корпусе датчика.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен датчик положения отклонителя азимута и зенитного угла скважины, а на фиг. 2 представлен один из вариантов фиксации датчика в скважинном приборе.

Датчик содержит корпус 1 с крышкой 2, рамку 3 эксцентричной массы, полусферические чувствительные элементы 4 и 5 азимута и зенитного угла, арретирующие рычаги с захватами 6 под чувствительные элементы.

В корпусе датчика располагается привод (не показан), обеспечивающий возвратно-поступательное движение периферийных штифтов 7, взаимодействующих с торцевой поверхностью рамки и фиксирующих ее, а также центрального штока 8, взаимодействующего с тягами 9 (фиг. 1, разрез Б).

В предлагаемой конструкции датчика рамка 3 эксцентричной массы выполняет функцию чувствительного элемента угла положения отклонителя и снабжена указателем 10. Угловая шкала 11 отклонителя размещена на верхней торцевой поверхности корпуса (фиг. 1, разрез А). Возможна установка указателя 10 на корпусе датчика и размещение шкалы отклонителя 11 по окружности в нижней части рамки эксцентричной массы.

Корпус датчика 1 снабжен подпружиненным фиксатором 12, посредством которого обеспечивается фиксация датчика в скважинном приборе, исключающая возможность его вращения вокруг оси и допускающая лишь осевые перемещения. Для надежной фиксации чувствительных элементов азимута зенитного угла и положения отклонителя кольцевые захваты и торец рамки снабжены фрикционными прокладками 13 и 14.

В охранном кожухе 15 измерительной секции скважинного прибора установлена гильза 16, в которой непосредственно размещается датчик. Гильза жестко связана с корпусом 17 скважинного прибора и в ней под фиксатор 12 сделана продольная прорезь 18, что и обеспечивает строго ориентированное положение датчика в корпусе скважинного прибора.

Работа предлагаемого датчика заключается в следующем. Помещенный в скважинный прибор датчик доставляется к посадочному узлу, который располагается непосредственно над отклоняющим устройством. Посадочный узел и скважинный прибор оборудованы специальными ориентирующими элементами (не показаны), благодаря которым, во-первых, осуществляется привязка корпуса 17 скважинного прибора к буровому инструменту, во-вторых, обеспечивается такое положение датчика в точке замера, при котором нулевая отметка шкалы 11 отклонителя оказывается сориентированной по направлению действия отклоняющего устройства.

При проведении измерения срабатывает привод, штифты 7 и шток 8 отходят вниз, захваты 6, связанные с тягами 9, расходятся в сторону и происходит одновременное разарретирование чувствительных элементов азимута 4, зенитного угла 5 и угла положения отклонителя-рамки 3. Через определенное время, необходимое для измерения контролируемых параметров, повторно срабатывает привод и происходит арретирование (зажим) чувствительных элементов. Надежность фиксации обеспечивается фрикционными прокладками 13 и 14.

После завершения процесса измерения датчик извлекается на поверхность и осуществляется визуальное считывание значений азимута, зенитного угла и угла, определяющего положение отклонителя.

Причем, при измерении в вертикальных участках скважины или при очень малых зенитных углах, положение отклонителя определяется через его азимут в виде суммы показаний, считанных по шкале 11 отклонителя и шкале азимута датчика.

При наличии зенитного угла указатель 10, связанный с рамкой 3, оказывается расположенным в апсидальной плоскости, а так как нулевая отметка шкалы 11 отклонителя благодаря фиксатору 12, взаимодействующему с прорезью 18 гильзы 16 скважинного прибора, оказывается всегда сориентированной в направлении действия отклоняющего устройства, то отсчет показаний по шкале 11 в этом случае даст значение угла установки отклонителя.

Источник информации 1. Патент Российской Федерации N 2026975, кл. E 21 B 47/02, опубликован 20.01.95 г., Бюл. N 2 (прототип).

Формула изобретения

Датчик азимута и зенитного угла скважины, размещенный в скважинном приборе и содержащий корпус, установленную в нем с возможностью вращения рамку эксцентричной массы, полусферические чувствительные элементы азимута и зенитного угла, установленные на рамке, арретирующие рычаги с кольцевыми захватами под чувствительные элементы и привод, отличающийся тем, что он снабжен угловой шкалой отклонителя, указателем и подпружиненным фиксатором, размещенным на корпусе датчика с возможностью взаимодействия с продольной прорезью гильзы, жестко установленной в скважинном приборе, при этом угловая шкала отклонителя размещена на верхней торцевой поверхности корпуса датчика или по окружности в нижней части рамки эксцентричной массы, а указатель соответственно связан с рамкой эксцентричной массы или установлен на корпусе датчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2