Устройство для измерения искривления скважины

 

ОП ИСАНИЕ 866149

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски и

Социапистичесмии

Рес убпии (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 12,10.79 (21) 2827030/22-03 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 23.09,81. Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 25 .09. 81. (5I)M. Кл.

Е 21 В 47/022

lbc ÀIÐåòâàéíûÈ комитет

СССР ао лелем изебретеиий и отерыти11 (53) УДК 622.243..7(088.8) 1

Е. А. Салов, P. И, Кривоносов, В, В. Мант ов и А. Н. Русин

-л м (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский инс нефтепромысловой геофизики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ

СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике и может быть использовано для непрерывного измерения азимута и зенитного угла скважины.

Известен инклинометр, который предназначен для непрерывного измерения азимута и зенитного угла скважины, состоящий из герметичного корпуса, в котором закреплены датчики азимута и зенитного угла. Датчик азимута состот0 ит из ферроэонда, жестко закрепленного на валу электропривода, и горизонтального маятникового механизма с постоянным магнитом. Для демпфирования колебания горизонтального маятни15 ка он помещен в емкость, заполненную вязкой жидкостью. При отклонении оси инклинометра от вертикали горизонтальный маятник перемещает постоянный

20 магнит в плоскость наклона. При вращении феррозонда электроприводом он реагирует 1 на магнитное поле Земли и пон п .тоя>111ого маг нита, при этом,его сигнал записывается регистрато:poM, Сигнал с выхода феррозонда представляет собой синусоиду, на которой имеются изменения при прохождении ферроэонда над постоянным магнитом. По расположению этих изменений на синусоиде определяют азимут наклона скважины.

Существенным недостатком этого инклинометра является его малая точность и надежность при непрерывном измерении, так как при движении инклинометра в скважине на датчики непрерывно действуют толчки, вызванные рывками кабеля и ударами инклинометра о стенки скважины. Как показала практика непрерывного измерения кривизны скважины, степень демпфирования датчиков эа счет помещения их в вязкую жидкость недостаточна, поэтому под действием этих толчков горизон- . тальный маятник отклоняется от плоскости наклона, а поплавок датчика зенитного угла — от горизонтального по866149!

0 !

2$

4$

$0

$$ ложения, за счет чего в показаниях датчиков появляются ошибки. Кроме того, под действием этих толчков маломоментные опоры датчиков быстро выходят из строя.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения кривизны скважины, которое также предназначено для непрерывного измерения в процессе бурения скважины.

Устройство состоит из корпуса с верхней и нижней крьппками, связанными через опоры с поплавковой рамкой с эксцентричными грузами, расположенной в жидкости, датчика зенитного угла и азимута, кольцевых трансформатоt ров и расположенного в нижней части корпуса сильфона. Подвод питания и съем сигналов с датчиков осуществляется посредством бесконтактной трансформаторной передачи. Демпфирование колебаний рамки и поплавка датчика зенитного угла осуществляется также за счет вязкой жидкости. При отклонении скважины от вертикали рамка под действием эксцентричного груза разворачивается вокруг оси вращения так, что ось вращения поплавка датчика зенитного угла устанавливается перпендикулярно плоскости наклона. Прн этом .электрические сигналы, снимаемые с соответствующих датчиков, будут пропорциональны зенитному углу скважины и углу отклонителя (2 )

Так как в известном устройстве демпфирование датчиков осуществляется за счет вязкой жидкости, а маломоментные опоры не защищены от толчков, возникающих при непрерывном измерении, то оно имеет также малую точность и надежность.

Цель изобретения — повышение надежности за счет исключения ударов в процессе эксплуатации.

Указанная цель достигается тем,что устройство снабжено дополнительными сильфонами, установленными в верхней части корпуса, кольцевыми и осевыми амортизаторами, которые соответственно расположены на верхней и нижней крышках корпуса, причем сильфоны заполнены газом.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус l,çàполненный вязкой жидкостью, в котором в опорах 2 и 3 установлена поплавковая рамка 4 с эксцентричным грузом 5.

На рамке 4 закреплены датчики зеннт,,ного угла 6 и азимута 7, Опоры 2 и 3 закреплены в крьппках 8 и 9 с амортизирующими кольцами 10-13. Крьппка 8 прикреплена к корпусу 1 при помощи; амортизирующих пружин 14-17. На крьпп» ке 8 закреплен статор 18, а на оси поплавковой рамки 4 — ротор 19 кольцевого трансформатора. Сильфоны 20 и 21 закреплены в корпусе 1 таким образом, что один расположен по одну сторону поплавковой рамки 4, а другой — по другую.

Устройство работает следующим образом.

Под действием эксцентричного груза

5 поплавковая рамка 4 устанавливает плоскости качания маятников датчиков азимута и зенитного угла в плоскость наклона скважины и они измеряют азимут и зенитный угол скважины. При движении прибора в скважине корпус прибора испытывает толчки н удары как в осевом, так и в радиальном направлении. Так как поплавковая рамка 4 закреплена в корпусе 1 в осевом направлении при помощи осевых амортизаторов, например пружин 14-17, а в радиальном направлении — при помощи амортизирующих колец 10-13, то она имеет некоторую свободу перемещения относительно корпуса за счет деформации амортизаторов и сильфонов;Поэтому при действии возмущающих снл корпус 1 перемещается, а поплавковая рамка 4 за счет сил трения стремится сохранить свое прежнее положение.

При этом она перемещается внутри корпуса 1, заполненного несжимаемой вязкой жидкостью.

При действии осевого удара, например снизу, происходит перемещение поплавковой рамки 4 вниз, при этом в нижней части корпуса 1 повышается дав. ление жидкости, так как из-за малого поперечного сечения и большой длины демпфирующего зазора жидкость практически не успеет перетечь в верхнюю часть корпуса 1. Под действием давления жидкости гаэ внутри сильфона 21 сжимается и объем его уменьшается.

Давление в верхней части корпуса 1 соответственно уменьшается и объем газа в снльфоне 20 возрастает. Таким образом происходит перемещение поплавковой рамки 4 без перетока жидкости через демпфирующий зазор. В случае отсутствия сильфонов, заполненных гаsoM> амортизация поплавковой рамки

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 355338, кл. Е 21 В 47/02, 1972.

2 ° Авторское свидетельство СССР

У.402640, кл. В21 В 47/022, 1973 (прото тип1.

S 86614 в осевом направлении была бы невозможна так как параметры демпфирующе1

ro зазора выбираются не из условия максимальной скорости перетока жидкости, а из условия оптимальной степе- ни демпфирования поплавковой рамки 4 и ее конструкции. Для того, чтобы при заданном наружном диаметре поплавковой рамки 4 получить максимальный устанавливающий момент и достаточную для разгрузки опор 2 и 3 выталкивающую силу жидкости, необходимо, чтобы длина поплавковой рамки превышала ее диаметр в несколько раэ. При этих параметрах демпфирующего зазо- 1 ра. при кратковременных ударах перетока жидкости практически не будет и поплавковая рамка 4 будет испытывать через несжимаемую жидкость эти удары без ослабления. 20

При действии радиальных ударов поплавковая рамка 4 перемещается за счет деформации амортизирующих колец

10-13 к боковой стенке корпуса 1.

При этом происходит переток жидкости 25 вокруг поплавковой рамки 4, причем путь перетока жидкости s этом случае определяется ее диаметром и во много раз меньше, чем при осевом ударе.Поэтому в радиальном направлении проис- 30 ходит достаточная амортизация без применения каких-либо специальйых мер;

Необходимо только конструктивно обеспечить, чтобы при сильных ударах поплавковая рамка 4 ие касалась боко- З вой стенки корпуса 1, так как в этом случае опоры 2 и 3 испытывают возрастающую нагрузку только до соприкосновения поплавковой рамки 4 с корпусом

1, затем нагрузка на них остается <о постоянной, а вся остальная сила удара придется на поплавковую рамку 4 и закрепленные на ней датчики. А так .

Л как основная задача амортизацииуменьшение возмущающих воздействий 4S на датчики, то такая работа амортизаторов недопустима.

Применение осевой и радиальной амортизации блока датчиков позволит

9 Ь существенно повысить Надежность инклинометра, а также точность измерения в непрерывном режиме. Это техническое решение заложено в конструкцию непрерывного цифрового инклинометра типа ИН1-721. Проведенные скважинные испытания макета инклинометра с амортизированйым блоком датчиков показали, что величина толчков, действующих на датчики, уменьшилась за счет амортизации примерно в два раза.

Это позволило увеличить скорость непрерывного измерения до 1000 м/ч и сократить время инклинометрических измерений скважины глубиной 2000 м в три раза по сравнению с точечным режимом измерения.

Внедрение инклинометра в промьппленность даст годовой экономический эффект 31,7 тыс. руб. на один комплект, Устройс во для измерения искривления скважины,. содержащее корпус, заполненный вязкой жидкостью, поплавковую рамку с эксцентричным грузом и датчиками азимута и зенитного угла, кольцевые трансформаторы и сильфоны, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и скорости непрерывного измерения, а также надежности устройства, оно снабжено дополнительными сильфонами, осевыми и радиальными амортизаторами, при помощи которых поплавковая рамка закреплена в корпусе, а сильфоны заполнены газом и установлены по торцам корпуса по обе стороны поплавковой рамки.

866149 -:1 ч 8029/51 Тираж 630

1 11ИИ11И (осударственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

111035, Москва Ж-35 Раушская наб. д 4/5 й.

Полли< но 1tiëè. .-t 1И1П "Патен1", r. Ужгород, ул. Проев гнан.

Составитель И, Карабачинская редактор R. Лазаренко Техред Т.Маточка