Устройство для определения кривизны скважин

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккк

Соцкалкстическмк

Реслублмк

< 746096

ВПТУ ь !Ц) Д1МА . " 14

J а

Ф

1 г (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.03.78 (21) 2589437/22-03 (51) М. Кл.2 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Е 21 В 47/02

Геоударствеииый комитет

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень №25

Дата опубликования описания 17.07.80 (53) УДК 622.241 .7.05 (088.8) до делам изабретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Б. И. Римарчук, Н. Г. Григорец и В. 3. Семешин

Научно-исследовательский горнорудный институт Министерства черной металлургии Украинской CCP (7l) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИВИЗНЫ

СКВАЖИН

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при определении пространственного положения скважин в любых горных массивах.

Известно устройство для измерения кривизны скважин, содержащее два корпуса — базовый и измерительный, сочлененных шарнирами с дистанционным сьемом показаний на реохордах (1).

Недостатком этого устройства является то, что им нельзя замерять кривизну скважин в породах с высокой магнитной активноСтью, а тажке измерять кривизну скважин с углом наклона больше 45, кроме того, механические детали не достаточно надежны в эксплуатации. Износ, трение отрицательно сказывается на точности измерений.

Известно устройство для определения кривизны скважин, содержащее корпус, в котором установлена измерительная емкость, заполненная рабочим агентом, и регистрирующий элемент (2J. Недостатком этого устройства является то, что емкость со стеклянной крышкой, содержащая реагент-восстановитель, одноразового пользования, так как при измерении угла наклона скважины крышка разбивается. Способ определения угла наклона и азимута точки скважины недостаточно совершенен, что прйводит к невысокой точности измерений. С помощью этого датчика весьма трудоемко определиТь пространственное положение скважины, так как необходимо после измерения каждой точки скважины датчик извлекать из скважины, заливать новый реагент-восстановитель и менять разбитую при измерении крышку емкости.

Цель изобретения — повышение точиос1в ти и надежности работы.

Цель достигается за счет того, что устройство снабжено дополнИтельными измерительными емкостями, причем каждая из измерительных емкостей имеет нагреватель, а в качестве рабочего агента исполь зуют легкорасплавляемое вещество.

На фиг. показано устройство для замера кривизны скважин, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; ата фиг. 3 — изометрическая проекция шарооб о разного сосуда; на фиг. 4 — изометрическая йроекцйя циАййдрического сосуда; на фиг. 5 изометрическая проекция азимутально-углового указателя;""на фиг. 6 ††мо замера кривизны скважины; на фиг. 7 — момент on-, 746096 ределения азимута точки скважины; на фиг. 8 — момент определения угла наклона скважины в данной точке.

Устройство содержит корпус 1, представляющий собой полый цилиндр. Корпус состоит из отдельных навинчивающихся друг на друга цилиндров. На корпусе 1 имеются две крышки 2. Крышки 2 снабжейьГраспорйыми механизмами, предотвращающими осевое вращение устройства в скважине. Распорный механизм состоит из рычага 3, закрепленного на стойке 4, пружины 5 и колесика 6 с резиновым ободом. На каждой крышке 2 имеется по четыре распорных механизма. К верхней крышке 2 прикреплен вертлюг 7, соединенный с тросом 8. Внутри корпуса 1 размещены кассеты 9, закрепленные на выступах 10. В кассетах 9 установлены полые прозрачные сосуды 11. Сосуды

11 могут иметь шарообразную цилиндрическую или любую другую форму. Сосуд 11 состоит из верхней и нижней половин, соединенных с помощью резьбового соединения.

В месте соединения верхней и нижней половины имеется бурник 12. Сосуд 11 запол-нен наполовину легко расплавляемым веществом 13, например парафином, воском и др. В нижней половине сосуда I I закреплен нагревательный элемент 14, имеющий выведенные наружу концы проводов 15. Верхняя половина сосуда,11 имеет тарировку в виде двух взаимно перпендикулярных линий 16 (см. фиг, 3 и 4), обозначенных как

С, Ю, В, 3. Для определения углов наклона и азимутов точек изготовлен азимутальноугловой указатель (см. фиг. 5). Азимутально-угловой указатель состоит из двух скрепленных друг с другом подшипников 17 и 18, Внутренний диаметр большого подшипника 17 соответствует внешнему диаметру малого подшипника !8. К нижнему кольцу малого подшипника 18 крепится азимутальная шкала !9 и стрелка-указатель 20 углов наклона. На внутреннем кольце подшипника 13 имеются фиксаторы 21 для закрепления сосудов 11, К одному из фиксаторов 21 крепится азимутальная стрелка-указатель 22. К внешнему кольцу большого подшипника 17 крепится шкала 23 для ott-. ределения углов наклона.

За мер кривизны производится следующим образом.

Определяют необходимое количество сосудов 11, в зависимости от требуемой точности измерения кривизны скважины. В соот ветствии с этим определяют количество на винчивающихся друг на друга цилиндров, из которых составляют корпус 1 устройства для измерения (cM, фиг. 6). Опытным путем устанавлйвают время расплавления и остывания легко -расплавляемого вещества 13 в прозрачном сосуде 11, Сосуды 11; помещаемые в кассеты 9, нумеруют в соответствии с порядковым номером каждой замеряемой точки и располагают таким образом, чтобы линии 16 были направлены в одном направлении. При определении кривизны

3 скважин, пробуриваемых с поверхности, линии 16 можно ориентировать по сторонам света, а при определении кривизны скважин в шахтных условиях линии 16 ориентируют на какую-нибудь маркшейдерскую базисную точку или любую другую, координаты о котброй потом необходимо вычислить. На верхней крышке 2 устройства проводим линию, параллельную какой-нибудь из ориентированных линий 16,сосуда. 11. Нагревательные элементы 14 каждого установленного в устройство сосуда 11 соединены проводами с выключателями, которые смонтированы на пульте. Каждый выключатель имеет такой же порядковый номер, как и соответствующий сосуд 11 Затем устройство вводят в скважину, сохраняя заданное нап26 равление линии на крышке 2 устройства.

Продвигая устройство по скважине с помощью свинчи в ающихся механических штанг или опуская его с помогцью металлического троса 8, останавливают его каждый раз в заданной точке и в момент остановки включают нагревательный элемент 14 сосуда 11 с порядковым номером, соответствующим порядковому номеру замеряемой точки. За время, установленное ранее, парафин расплавится, займет горизонтальное по30 ложение и после выключения нагревательного элемента затвердвет. Замерив таким образом даннуюточку, продвигаем устрой ство до следующей заданной точки. После замера точек по всей скважине устройство извлекают из скважины и вынимают все сосуды 11. Для определения азимутов и углов наклона скважины в каждой замеренной точке помещают поочередно каждый сосуд 11 во внутреннее кольцо малого подшипника

18. Сосуд 11 закрепляют с помощью фикса о тбров 21. Линия 16 С вЂ” Ю на сосуде 11 должна совпадать с нулевой отметкой азимутальной шкалы 19. Для определения азимута точки необходимо смотреть на сосуд 11 по направлению линии Ю вЂ” С и линия визирования должна быть на уровне осевой линии сосуда 11. Вращаем сосуд 11 по часовой стрелке до тех пор, пока мы не будем видеть ребро застывшей плоскости парафина 13. В этом случае плоскость угловой шкалы 23 будет делить плоскость застывшего го зеркала парафина пополам. Причем, в правой части сосуда 11 должны быть верхняя часть застывшего зеркала парафина (см. фиг. ?). Азимут точки определяют по формуле:

А = 270- of, где с(— угол, который показывает азимуталь ная стрелка-указатель 22.

746096

Еслй 4 )270, тогда азимут определяют по формуле:

А = 270-с + 360.

Угол наклона точки относительно вертикальной линии определяют поворотом внутреннего подшипника 18 вместе с сосудом I I до тех пор, пока застывшее зеркало парафина не займет горизонтальное положение, т.е. между отметками 0--180 угловой шка лы 23. Вертикальное расстояние первой замеряемой точки от устья скважины определяют по формуле об А где h — вертикальное расстояние;

8 в расстояние, на которое продвинуто устройство по скважине, определяют с помощью меток на тросе или свинчивающихся штангах; с — угол наклона скважины в данной точке.

Вертикальное расстояние последующей точки от устья скважины определяют по формуле:

f Н=-h + - — —, е

СозА где — расстояние межлу первой и второй точкой в скважине.

Зная азимуты точек, вертикальные расстояния и угол наклона можно легко построить профиль скважины.

Для определения кривизны горизонтальных скважин целесообразно использовать цилиндрические сосуды (см. фиг. 4). В корпусе 1 сосулы необходимо располагать под острым углом к оси корпуса 1. В этом случае, если угол наклона будет везде одинаков, то отклонение скважины влево или вправо будет фиксироваться изменением направления застывшего зеркала парафина 13 относительно линий !6 на верхней части сосуда 11., Использование остывающей жидкости для фиксации координат точек позволяет изготовить простое и надежное в эксплуатации устройство. Достижение надежности и точности замеров достигается за счет эффекта легкорасплавляемого вещества всегда, независимо ни от каких условий, занимать строго горизонтальное положение. Точность отсчета показании »а азнмутально-угловом указателе зависит от точности разбивки на градусы азимутальной и угловой шкале и может быть достигнута 0,05 — О,! согласно данным лабораторных исследований.

Изготовление предложенного устройства потребует значительно меньших средств, чем изготовление известных устроиств, так как в его конструкции нет сложных электрических элементов типа реохордов, реостатов, :вращающихся трансформаторов, гироскопов и др. Такое устройство можно изготовить в любой мастерской иэ подсобных материалов. Специального изготовления требуЭ=(Pc% Р )A Ц

34 де P,ò

Рн т

А расход ВВ на вторичное дробление по старой технологии = 96г/т; расход ВВ на вторичное дробление по новой технологии = 65 г/т; годовой объем добычи руды с отбойкой глубокими скважинами на рудниках Кривбасса =

= 30200 тыс.т; цена 1 т патронированного ВВ (аммонит № 6ЖВ), который применяется на вторичном дроблении = 315py6. за I т.

° 4

Э =(0,000096 - 0,000065) 30200000 ° 315 =

= 294900 руб/год.

Кроме того, применение данного устройства повысит точность и надежность ведения шахтной геологической разведки, проходки восстающих способом секционного

54

-- Применение этого устройства возможно на всех подземных и открытых рудниках, где применяется отбойка руды глубокими скважинами. Суммарный эффект от применения предлагаемого устройства на всех рудниках Союза не может быть определен иэза отсутствия данных о расходе ВВ на вторичное дробление н объеме добываемой руды с отбойкой глубокими скважинами, ио ют лишь сосулы I I, азимутйльная шкала 19 и угловая шкала 23.

Сведения. о кривизне скважин позволяет получать точные данные о местонахожлении рудных тел. Зная истинное положение скважин в разбуренном рудном массиве, можно точнее рассчитать параметры взрывных работ, что положительно сказывается на дроблении руды и улучшении показателей извлечения рулы.

Улучшение параметров буровзрывных ра54 бот вызовет уменьшение расхода ВВ на вторичное лробление.

На горнорудных предприятиях Кривбасса из-за несоблюдения параметров буровзрывных работ расходуется в среднем 96 г/т

55 иа вторичное дробление. Применение предлагаемого устройства лля измерения кривизны скважин позволит правильно скорректировать параметры буровзрывных работ и снизить расход ВВ на вторичное дробление до 60 — 65 г/т, т.е, до уровня расхода ВВ на з4 вторичное дробление, которое получается при хорошем взрыве. Таким образом, можно получить экономический эффект за счет экономии ВВ порядка 30 г/т расходуемого на вторйчное дробление.

На подземных рудниках Кривбасса добывается руда с отбойкой глубокими скважинами в среднем 30200тыс. т. Следовательно, годовой экономический эффект для

Кривбасса составит:

746096 этот суммарный эффект будет значительно

Формула иэобретекия

Устройство для определения кривизны скважин, содержащее корпус, в котором установлена измерительная емкость, заполненная рабочим агентом и регистрирующий элемент, отличающееся тем, что,с целью повышения точности и надежности измерения,оно снабжено дополнительными измерительными емкостями, причем каждая из измерительных емкостей имеет нагреватель, а в качестве рабочего агента используют легкорасплавляемое вещество.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 252978, кл, Е 21 В 47/02, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

to № 325356, кл. Е 21 В 47/02, 1972 (прототип).

746096

Составитель И. Карбачинская

Редактор С. Титова Техред К.Шуфрич Корректор В. Синицкая

Заказ 39!3/23 . Тираж 626 Подписное

Ц!!ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 3035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул, Проектная, 4