Датчик контроля направления ствола наклонно-направленных и горизонтальных скважин

 

О П И С А Н И Е (11) 471427

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свае Сееетсиии

Социалистичесиии

РеспублиК (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.05.71 (21) 1654905/22-3 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.05.75. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 01.09.75 (51) М. Кл. E 21Ь 47 022

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 622.241.7 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

В. Н. Найденов, Д. Л. Шварц и В. Г. Чепелев (71) Заявитель (54) ДАТЧИК КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ СТВОЛА

НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к геофизическим исследованиям.

Известны датчики контроля направления ствола наклонно-направленных и горизонтальных скважин, содержащие герметичный корпус из немагнитного материала, источник света, магнитную стрелку, установленную в направлении магнитного меридиана, подвеску на шарнире, чувствительный элемент, расположенный в зоне действия источника света.

Цель изобретения — повышение точности контроля направления ствола и упрощение конструкции.

Для этого в предложенном датчике источник света жестко связан с магнитной стрелкой, ось вращения которой пересекает ось симметрии источника света.

На фиг. 1 схематически изображен описываемый датчик при отклонении оси вращения его корпуса от заданного направления ствола скважины; на фиг. 2 — зоны действия источника света и путь чувствительного элемента при вращении датчика; на фиг. 3 — положение источника света и путь чувствительного элемента при вращении датчика, когда ось вращения корпуса датчика совпадает с заданным направлением ствола скважины.

С герметичным корпусом 1 датчика, выполненным из немагнитной стали, через подвеску

2 связана рамка 3. В рамке установлены подшипники 4, в которых свободно вращается стержень 5, жестко связанный с магнитной стрелкой 6 и через опору 7 — с источником света 8, создающим зону 9 действия круглого

5 поперечного сечения. B качестве источника света может быть применена, например, электролампа с отражателем и любой из известных оптических систем (на чертеже не показаны), создающих зону 9 действия круглого

l0 поперечного сечения нужного диаметра в плоскости вращения чувствительного элемента 10, например фотодиода. Чувствительный элемент 10 жестко связан с корпусом 1 и смещен по диаметру относительно оси 11 враще15 ния корпуса 1 датчика в скважине.

Сигналы, соответствующие расположению чувствительного элемента 10 внутри или вне зоны 9 действия источника света поданы на выход 12 датчика.

20 Подвеска 2 выполнена из стержня 13, свободно вращающегося относительно оси 11 в подшипниках 14, связанных с корпусом 1, рамки 15, жестко связанной со стержнем 13, и подшипников 16, в которых жестко враща25 ются стержни 17, жестко связанные с рамкой

3. Ось вращения стержней 17 в подшипниках выполнена перпендикулярной к оси 11 и пересекает ее в точке 18, которая является центром вращения подвески 2. Стержень 5 уста30 новлен в подшипниках 4 так, что ось его вра471427 пересекает оса 1 1 также a ro iKe 18.

Угол между осью вращения стержня 5 при его вертикальном положении и прямой, соединяющей точку 18 с центром зоны 9, являющейся осью симметрии источника света, равен заданному углу наклона ствола скважины. Угол между осью симметрии источника света на плоскость вращения магнитной стрелки 6 и направлением «север — юг» стрелки 6 равен заданному азимуту ствола скважш:ы.

При использовании датчика е"о корпус 1 обычно укрепляется ме>кду бурильными трубами и забойным двигателем так, что ось 11 вращения корпуса 1 датчика с помощью центраторов совмещается с осью ствола скважины. При каждом направлении ствола сква>кины корпус 1 датчика вращается относительно оси 11. 3а счет силы тяжести благодаря свободному вращению вала 13 в подшипниках 14 и стержня 17 в подшипниках 16 сохраняет вертикальное положение ось вращения стер>кня 5. Кроме того, магнитная стрелка 6 благодаря вращению стержня 5 в подшипниках 4 устанавливается в направлении магнитного меридиана. Это приводит к тому, что ось симметрии источника света в пространстве сохраняет при работе положение, соответствующее заданному направлению ствола скважины, Когда фактическое направление ствола скважины, совпадающее с направлением оси

11, отклонено от заданного, фиксируемого с помощью зоны 9 действия источника света (см. фиг. 1), при вращении корпуса 1 датчика относительно оси 11 чувствительный элемент

10 совершает свой путь по окружности частично внутри зоны 9 действия источника света, а частично — вне ее (см, фиг. 2) . Это приводит к появлению на выходе 12 на протяжении одного оборота корпуса 1 датчика относительно оси 11 различных сигналов, соответствующих освещенному и затемненному состояниям чувствительного элемента 10. Когда фактическое направление оси ствола сква5 жины совпадает в пространстве с заданным, ось симметрии источника света и ось 11 совмещаются и при вращении корпуса 1 датчика чувствительный элемент 10 совершает свой путь по окружности, внутри зоны 9 действия

10 источника света. При этом сигнал на выходе

12 датчика не меняется (см. фиг. 3). По сигналам на выходе 12 контролируется отклонение фактического направления ствола скважины от заданного. Для повышения точности

15 контроля в датчике может быть установлено несколько чувствительных элементов 10 на различном удалении от оси 11. Для того, чтобы не было потери информации, когда окружность 19 перестает касаться зоны 9 действия

20 источника света, крайние допустимые положения отклонения источника света ограничиваются, например, кольцевым упором (на чертеже не показан) .

Предмет изобретения

Датчик контроля направления ствола наклонно-направленных и горизонтальных скважин, содержащий герметичный корпус из немагнитного материала, источник света, магЗО нитную стрелку, установленную в направлении магнитного меридиана, подвеску на шарнире, чувствительный элемент, расположенный в зоне действия источника света, отл ич а ю шийся тем, что; с целью повышения

35 точности контроля направления ствола скважины и упрощения конструкции, источник света жестко связан с магнитной стрелкой, ось вращения которой пересекает ось симметрии источника света.

471427

Составитель И. Карбачинская

Техред М. Семенов

Корректоры: Л. Корогод и А. Николаева

Редактор А. Бер

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2082/2 Изд. № 728 Тираж 648

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5