Устройство для измерения положения скважины в пространстве

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iu9262 59 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 02.04.80 (21) 2903310/22 — 03 (53)Я. Кл. с присоединением заявки №

Е 21 В 47!02

Гоеударственный квинтет (28) Приоритет

Опубликовано 07.05.82. Бюллетень № 17 по делам изобретений н втхрыткй (5З) УД К 622.242 (088.8) Дата опубликования описания 07.05.82 (72) Авторы изобретения

Н. А. Бачманов, М. М. Козлов, А. А. Бушигин

Всесоюзный научно-исследовательский институт м и техники разведки (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СКВАЖИНЫ

В ПРОСТРАНСТВЕ

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано для измерения углов положения оси скважины в пространстве, породы которого обладают любыми магнитными свойствами.

Известно устройство, содержащее цилиндрический корпус, на донной части и боковой поверхности которого размещен чувствительный слой, а в верхней части установлен дозатор с жидкостью (1), Этот прибор имеет существенные недостатки. При падении капли на дно цилиндра снижается чувствительность устройства, так как чувствительный слой выполнен плоским в фор. ме диска. С помощью этого устройства можно измерять только зенитные углы скважины. l5

Отсутствие информации об азимуте скважины сильно снижает эффективность его применения в геологоразведочной практике.

Известно устройство для измерения положе10 ния скважины в пространстве, содержащее расположенный в трубе датчик, состоящий из цилиидрического корпуса с размещенным на

ceo донной части и внутренней боковой поверхности чувствительным слоем и установленным над ним дозатором (2!.

Данное устройство измеряет углы отклонения с погрешностью.

Пель изобретения — повышение точности измерения, а также измерения азимутов скважины с вертикальными участками.

Указанная цель достигается тем, что донная часть цилиндрического корпуса выполнена в виде конуса, вершина которого обращена к забою скважины.

Корпус датчика закреплен на оси гироско- . па, дозатор прикреплен к стенкам трубы.

На фиг. 1 представлен датчик, разрез; на фиг. 2 — вариант устройства, позволяющий: определять пространственное положение наклонной скважины; на фиг. 3 — пример расчета углов положения наклонной скважины в пространстве; на фиг. 4 — вариант устройства, позволяющий определять положение оси скважины с вертикальными участками.

Устройство содержит трубу l, в которой расположен датчик, состоящий из цилиндрического корпуса 2 с размещенным на его донной

926259

3 части и внутренней боковой поверхности чувствительным слоем, донная часть цилиндрического корпуса выполнена в виде конуса 3, âeðшина которого обращена к забою, а над корпусом установлен дозатор 4.

Устройство работает .следующим образом.

Дозатор 4 наполняется жидкостью, например чернилами. На внутренней поверхности цилиндра

2 н конуса 3 закрепляется чувствительный слой, например бумага. Дозатор 4 устанавлива- lp ется относительно цилиндра 2 и конуса 3 на фиксированном расстоянии. Прибор опускается в скважину, По команде с пульта управления или с встроенного в прибор реле времени (на .фиг. 1 не показаны) производят воздействие на дозатор. Дозатор формирует каплю жидкости, которая отрывается с его наконечника и п®даст в направлении линии действия отвеса (вертикальной линии) на поверхность конуса

3, На поверхности конуса отмечается место

20 падения капли. Прибор поднимается на поверхность. Иэ него извлекается бумага конуса 3 и разворачивается для отсчета величины зенитного угла скважины. При этом чувствительность, а следовательно, и точность измерении зенитного

25 угла зависит от угла конуса, чем он меньше, тем выше чувствительность устройства. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства для измерения небольших утлов отклонения скважины от вертикали. При этом чувствительность устройства составляет утловые

30 секунды, при высокой точности измерений.

Полученные высокие метрологические параметры устройства позволяют испольэовать

его для измерения азимутов наклонных скважин, пройденных в породах с любыми маг- 55 нитными свойствами. Для этого (фиг. 2) в гибкой трубе располагаются на заданном расстоянии несколько, например три, рассмотренных датчика, 40

Устройство для измерения азимутов скважины (фиг. 2) работает следующим образом.

Перед началом измерений дозаторы жидкости заполняются чернилами, а чувствительный слой закрепляется на внутренней поверхности

45 корпуса каждого датчика. Устроиства крспятся в трубе на фиксированном расстоянии относительно друт друга в соответствии с ожидаемой кривизной скважины на исследуемом участке, Производится прогиб трубы в апсидальной плоскости или ожлонение трубы от вертикали на заданный угол в одной апсидальной плоскости, Воздействуют автономно или с наземного пульта на дозаторы каждого датчика, в результате с каждого доэатора капля падает на поверхность конуса нлн цилиндра, что является 55 отметкой ориентации чувствительных слоев конуса и цилиндра относительно друг друга и тр> бы.

На фиг. 2 приведен пример прогиба в апсилальной плоскости, Когда зенитные углы

6 1 4 Ы g Ф 8 . После этого труба опускается в скважину так, что датчик, размещенный в верхней части трубы, совмещается с точкой оси скважины, азимут которой известен, а два других датчика располагаются на участке оси скважины, положение которой в пространстве неизвестно.

По команде с наземного пульта нли с встро. енного в трубу программного устройства (на фиг. 2 не показаны) срабатывают дозаторы и капельки жидкости падают на бумагу цилиндров илн конусов всех трех датчиков и оставляют следы падения.

Труба поднимается на поверхность земли.

Бумага каждого датчика разворачивается и наклеи..астся друг под другом в соответствии с отметками ориентации чувствительных слоев относительно друг друга. Следы первых капель, полученных на поверхности при отклонении трубы на заданный угол и являющихся отметкой ориентации чувствительных слоев относительно друг друга и трубы, совмещаются по одной вертикальной линии,.По месту падения капель

s скважине берется отсчет зенитных углов и азимутов скважины в заданных точках.

На фиг. 3 приведен пример обработки чувствительных слоев с отметками места падения капель ориентации и капель измерения углов в скважине, На фиг. 3 сверху расположена бумага первого датчика, располагаемого в точке скважины, азимут которой С4 . . А под ней бумага второго и третьего датчиков. При наклейке бумаги датчиков на лист совмещены места падения капель ориентации с вертикальной линией листа. Места падения капель ориентации в данном случае совпадают также с линией симметрии чувствительных слоев, располагаемых на цилиндре и конусе.

Иэ фиг. 3 следует, что зенитные утлы точек, в которых расположены датчики, определяются расстояниями В, g < и gy а азимуты этих точек соответственно определяются расстояниями Сг. 4, (и 0 причем азимут и . известен.

Если скважина имеет вертикальные участки, ro для определения азимута скважины при выходе иэ вертикального участка можно использовать крепление чувствительных слоев цилиндра и конуса, например, на внешней оси гироскопа или другого устройства, обеспечивающего ориентированное относительное азимутальное направление.

Пример конструктивного выполнения такого устройства показан на фиг. 4. Он содержит, как и устройство на фиг. 1, дозатор жидкости

4, цилиндр 2 с донной частью в виде конуса 3.

926259

Па внутренней поверхности цилиндра 2 и конуса 3 размещен чувствительный слой. llo затор жидкости при этом прикреплен к стенкам трубы 1, а конус 3 закреплен на оси ориентированного объекта, например, гироскопа 5.

Устройство работает следующим образом.

На поверхности земли скважинный прибор (фиг. 4) наклоняется на фиксированнь1й угол внаправлении,,азимут которого точно известен (относительный азимут). Ориентирующее устройство, например гироскоп, приводится в действие, что обеспечивает неизменное положение чувствительного слоя относительно выбранного азимута. Срабатывает дозатор 4, выпускает первую каплю жидкости, которая падает на чувствительный слой цилиндра 2 или конуса 3 и оставляет след относительного азимута. После этого прибор опускают в скважину. По команде с наземного пульта или с автономного программного устройства, встроенного в прибор (на фиг. 4 не показан) срабатывает дозатор и вьптускает вторую каплю жидкости, которая падает на бумагу цилиндра 2 или конуса 3 и оставляет след для отсчета зенитного угла н азимута скважины. Побор поднимают на поверхность. Извлекают бумагу и по расстоянию места падения второй капли от доэатора. определяют зенитный угол, а по расстоянию между первой и второй каплями рассчитывают истинньй азимут скважины.

Использование предлагаемого устройства для измерения азимутов скважин, пройденных в любых магнитных средах, особенно эффективно при малых зенитных углах, так как при этом достигается очень высокая чувствительность и точность измерения пложения скважины в пространстве. Простота конструкции, отсутствие трущихся механических частей обеспечивают устройству высокую надежность работы в сложных подземных условиях эксплуатации.

При подсчете экономического эффекта за

5 базу сравнения был выбран лучший отечественный.одноточечный инклинометр ОК вЂ” 40У, стоимость которого 1010 руб. Предлагаемое устройство, в отличии от ОК вЂ” 40У, может изготовляться из магнитных материалов. Оно проще но устройству и технологичнее в изготовлении. Поэтому стоимость его не выше стоимости ОК—

40У.

l5

Формула изобретения

1. Устройство для измерения положения скважины в пространстве, соцсржащее расположенньй в трубе датчик, состоящий из циN линдрического корпуса с размещеннь1м на его . донной части и внутренней боковой поверхности чувствительным слоем и установленным над ним дозатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, донная часть цилиндрического корпуса выполнена в виде конуса, вершина которого обращена к забою скважины.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с ятем,,что, с целью измерения азимутов эв скважин с вертикальными участками, корпус датчика закреплен на оси гироскопа, а дозатор прикреплен к стенкам трубы.

Источники информаппи, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 620590, кл. Е 21 В 17/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке

Н 2894020, кл. Е 21 В 47/02, 06.02.80.

926259

Составитель И. Карбачинская

Техред М. Гергель

Корректор H. Швыдкая

Редактор А. Козориз

Подписное

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

Заказ 2922/22 Тираж 624

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д. 4/5