Устройство для измерения азимута буровой скважины

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сов етскмк

Социалистически к

Республик

<»>740942 (61) Лополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 20.09.78 (21) 2664178/22-03 (51 ) M. Кд. с присоединением заявки №

F 21 В 47/022

Гасударственный комитет (23) Приоритет ло делам изобретений и открытий

ОпУбликовано 15.06.80. Бюллетень №22 (53) УЛК622 241. .7 (088.8) Лата опубликования описания 1 7 06 80 (72) Авторы изобретения

Р. И. Кривоносов, E. А. Салов, В. Г. Хатунцев и В. В. Мантров

Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (71) Заявитель (54) УСТРОЙ:ТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АЗИМУТА БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к области геофизических исследований скважины и может применяться при инклинометрии скважин, измерении азимута ориентации скважинных приборов и отклонителей в процессе бурения.

Известно устройство для контроля комплекса параметров траектории скважины и направления отклонителя, в котором используется датчик азимута с магнитной

1О стрелкой, выполненный в герметичном кожухе, заполненном непроводящей жидкостью. Чувствительным элементом датчика азимута служит магнитная стрелка, укрепленная на роторе вра1цаю1цегося бесконтакт15 ного преобразователя угла поворота в электрическое напряжение. Ротор снабжен поплавком, разгружающим его опоры.

Магнитная стрелка, взаимодействующая с магнитным полем Земли, поворачивает взвешенный на поплавке ротор на определенный угол в зависимости от азимута скважины.

В зависимости от угла поворота изменяется величина напряжения на выходе преобразователя, с которого снимают и подают на поверхность соответствующий сигнал

pj.

Недостатками указанного устройства являются малая точность при измерении азимута вследствие трения в опорах преобразователя и малая надежность в условиях вибраций и ударов во время транспортировки и измерения, вызывающих быст рый износ ч заклинивание подвижной части.

Известно также устройство для измерения азимута буровой скважины, содержащее поворотный корпус с опорами, поплавок с магнитной стрелкой, вибратор с якорем и феррозонд 2 .

Недостатки указанного устройства — малая точность вследствие остаточного трения в подшипниковых опорах или вибрации струны, а также сложность конструкции, большие габариты и невысокая надежность. Невысокая надежность обусловливается наличием подшипниковых узлов и относительно большой массой взвешиваез 74О9 мого роюора датчика с магнитами. В условиях значительных вибраций при механическом бурении опоры ротора выходят из строя, вызывая, заклинивание подвижной части датчика азимута.

Делью изобретения является повышение точности измерения и надежности работъг устройства.

Дель достигается тем, что устройство снабжено сильфоном, поворотной рамкой с опорами и грузом, при этом сильфон установлен в корпусе и делит его на две герметичные полости, в одной из полостей. расположен вибратор, якорь которого соединен с сильфоном, а в другой — выполненная с воздушной полостью в верхней части поворотная рамка с опорами и грузом, внутри которой размещен поплавок с магнитной стрелкой, а снаружи — феррозонд, причем рамка с поплавком образует полость, сообщающуюся отверстием в нижней части рамки с полостью корпуса, а отверстием в верхней ее части — с воздушной полостью.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит внешнюю поворотную рамку 1 с гермегичной полостью 2, служащей поплавком, и герметичной полостью 3, заполненной жидкостью. Рамка

1 помещена в жидкость, снабжена эксцентричным грузом и может поворачиваться вокруг собственной оси на опорах 4. Герметичная полость 3 отделена от полости

2 сильфоном 5, с которым жестко скреплен якорь 6 электровибратора. Катушка 7 электровибратора закреплена на рамке 1 в полости 2.

Внутри герметичной полости 3 на опо- 0 рах 8 установлена внутренняя поворотная рамка 9, снабженная грузом 10. Внутренняя поверхность рамки 9 выполнена в виде сферы, в которой помещен сферический пустотелый поплавок 11.Полость между рамкой 9 и поплавком 11 частично заполнена жидкостью. В рамке 9 имеется отверстие 12, через которое жидкость может заполнять внутреннюю ее полость и отверстие 13, через которое сферическая по- 50 лость сообгдается с полостью 14, заполненной воздухом или газом. Объем полости 14 намного больше объема, заключенного между двумя сферическими поверхностями (внутренней поверхности рамки 9 и внешней поверхностью поплавка 11).Внутри поплавка 11 жестко закреплены магнитная стрелка 15 и груз 16, Снаружи пово42 ф ротной рамки 9 жестко укреплен кольцевой феррозонд 17.

Устройство работает следующим образом.

В наклонной скважине рамка 1 разворачивается на опорах 4 так, что плоскость качания рамки 9 устанавливается в апсидальную плоскость, а плоскость феррозонда 17 — приблизительно в горизонт. На катушку 7 электровибратора подается переменный ток, под действием которого якорь

6 перемещается, изменяя через сильфон 5 ,объем герметичной полости 3. При уменьшении обьема герметичной полости 3 (ход якоря вниз) давление жидкости возрастает и жидкость поступает через отверстие 12 в полосгь между двумя сферическими поверхностями, вьггесняя из нее воздух через отверстие 13 в полость 14. Поплавок

11 всплывает и центрируется. Движение поплавка происходит до тех пор, пока он полностью не отцентрируется и не перекроет отверстие 13, при этом магнитная стрелка 15 под действием груза 16 приблизительно устанавливается в горизонт и по направлению магнитного поля Земли.

B этот момент движение якоря прекращается, так как жидкость практически несжимаема.

При движении якоря в обратную сторону давление жядкости внутри герметичной полости 3 уменьшается. Уровень жидкости в полости между двумя сферическими поверхностями снижается и поплавок начинает движение вниз, не касаясь стенок внутренней сферической поверхности рамки 9, При этом поплавок более точно устанавливает магнитную стрелку по направлению горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. движение поплавка вниз происходит до тех пор, пока он не перекроет отверстие 12. движение якоря

6 прекращается. Затем начинается новый цикл и т,д.

В результате магнитная стрелка точно устанавливается по направлению горизонтальной составляющей магнитного поля

Земли. движение поплавка под действием вибраций электровибратора способствует также снижению трения в опорах 8 и более точной установке плоскости феррозонда 17 в горизонт, По показаниям феррозонда регистрируется положение плоскости искривления скважины относительно плоскости магнитного меридиана (положение магнитной стрелки). Высокой точности установки плоскости феррозонла в ropnao r не требуется.

5 74094

В связи с тем, что сферический поплавок с магнитной стрелкой в определенные моменты не имеет опор, трение сводится к минимуму (только за счет вязкости жидкости), улучшается демпфирование и точность ориентирования по внешнему магнитному полю. Отсутствие вращающихся опор у поплавка с магнитной стрелкой и облегченный поплавок в условиях вибраций при механическом бурении не могут привести к выходу из строя чувствительногоэле2

Фор мула

6 изобретения мента датчика направления магнитного поля Земли. Тем самым резко увеличивается надежность устройства.

Могут быть и другие варианты выполне-15 ния устройства, например в качестве вибратора может быть использован маятник, приводимый в колебания за счет вибраций при механическом бурении. Полость между сферическим поплавком и вто-20 рой рамкой может быть частично заполнена жидкостью, а отверстие 12 закрыто дополнительным сильфоном или мембраной, предотвращающей вытекание или загрязнение жидкости, 25

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого устройства при максимальном использовании в народном хозяйстве составляет ориентировочно 500000р. в год. 30

Устройство для измерения азимута буровой скважины, содержащее поворотный корпус с опорами, поплавок с магнитной стрелкой, вибратор с якорем, феррозонд, отличающееся тем,что,с целью повышения точности измерения и надежности работы, оно снабжено сильфоном, поворотной рамкой с опорами и гру зом, при этом сильфон установлен в корпусе и делит его на две гермети юные полости, в одной из которых установлен вибратор, якорь которого соединен с сильфоном, а в другой - выполненная с воздушной полостью в верхней части поворотная рамка с опорами и грузом, внутри которой размещен поплавок с магнитной стрелкой, а снаружи — феррозонд, причем рамка с поплавком образует полость, сообщающуюся отверстием в нижней части рамки с полостью корпуса, а отверстием в верхней ее части — с воздушной полостью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP

N. 285860, кл. Б 21 В 47/02, 05.08 70. . 2. Авторское свидетельство СССР

N 262805, кл. Е 21 B 47/02, 04.11.70.

UHHHTIH Заказ 3174/36

Тираж 626 Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4