Преобразователь зенитного угла при измерении искривления скважины

 

Союз Советских

Соцмапистическмх

Ресмубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»933967 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.05.80 (21) 2920930l22-03 с присоединением заявки ЭЙ (23) П риоритет .Опубликовано 07.06.82. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 07 06.82 (5t)M. Кл.

Е 21 В 47/02 фкудеретеанныб кемнтет

СССР ао доем нзобретеннй н втерытнй (55) УЙК622.243..2(088.8) Г. Н. Ковшов, И.3. Султанов и Н.Н. Солонина ( (72) Авторы изобретения.т

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе, (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗЕНИТНОГО УГЛА

ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к области йромысловой геофизики и может быть использовано для определения зенитного угла скважины в процессе бурения.

Известен прибор для измерения кри« визны буровых скважин, содержащий ук -S репленный в рамке с эксцентричным грузом жидкостный чувствительный элемент, заполненный ртутью, резистивный датчик зенитного угла (1).

Известно также устройство для измето рения зенитного угла скважины, содержащее %opnyc, выполненный в виде тороидальной полости, в которой размещены электроды, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями (2). lS

Недостатками известных устройств являются низкая точность ориентирования рамки в плоскость наклона при малых углах и погрешность от моментов сухо го трения в осях подвеса зенитного маятника.

Указанные устройства не могут быть . использованы для юмерения зенитного угла непосре ястве нно в процессе бурения.

Целью изобретения является повышьние виброустойчивости.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено перегородкой и цилиндрической спиральной трубкой, при этом перегородка перекрывает полость тороида в части, обращенной к забою и размещена между электродами, а выходы трубки введены по разные сто роны от перегородки.

На чертеже представлен преобразователь зенитного угла при измерении искривления скважины, общий вид.

Преобразователь содержит корпус 1, в котором расположена рамка 2 с экс центричным грузом 3, выполненная в форме цилиндрического поплавка, ценрируемая в корпусе 1 опорами 4 и 5. В рамке 2 размещен чувствительный элемент, состоящий из сообщающихся междусобой кольцевого уровня 6 с перегородкой 7 и цилиндрической спиральной трубПреобразователь зенитного угла при измерещщ искривления скважины, содержащий корпус, выполненный в виде торо. идальной полости, в которой размешены электроды, заполненной двумя несмеши50 вающнмИся жИДКостЯМИ, о т Л И ч а юшийся тем, что, с целью повышения внброустойчивости, он снабжен перегородкой и цилиндрической спиральной трубкой, при этом перегородка перекрь

55 вает тороидальную полость в части, об-= ращенной к забою и размещена между электродамн, а выходы трубки выведены по разные стороны от перегородки.

z Рйо 3

3 МЗМ ки 8, заполненный двумя несмешивающимися жидкостями с различной диэлектрической проницаемостью и различными удельными весами. Перегородка 7 предназначена для того, чтобы перемещение жидкости происходило не только в кольцевом уровне 6, а по всему объему чув» ствительного элемента. Трубка 8 и .нижняя половина кольцевого уровня 6 запол иены тяжелой кремнеорганической жид- - 10 костью, а верхняя . половина кольцевого уровня 6 «с глицерином. В кольцевом уровне 6 расположены электроды 9 и 10 емкостного датчика зенитного угла, ко торые через коллектор 11 и узел щеток

12 связаны с герметичным штепсел ным..разъемом 13. Преобразователь работает следующим образом.

При отклонении скважины от вертика- 2о ли рамка 2 под действием эксцентричного груза 3 поворачивается, и чувствительный элемент устанавливается в плоокости наклона скважины, при этом происходит перемешение уровня жидкостей в р5 чувствительном элементе. В зависимос ти от уровня жидкости, принятого за нулевой, происходит изменение емкости датчика зенитного угла. Поскольку ве личина перемещения границ раздела жидкостей определяется величиной зенитногс угла, то снимаемый с датчика зенитного угла электрический сигнал зависит от значения зенитного угла.

Предлагаемый преобразователь зенит 35 ного угла может использоваться для измерения зенитного угла непосредственно в процессе бурения, Спектральный анализ полученных данных вибрации показывает, что максимальнью перегрузки приходятся на интервал частот 2030 Гц. Для работо. способности преобразователя в процессе бурения сопровсждающегося вибрациями, частота собственных колебаний (Юочувсъвительного элемента должна быть значительно меньше частоты вынужденных колебаний. Если частота собственных кол баний 00 не выше 0,5 Гц, преобраэовате виброустойчив и показывает зенитный угол беэ высокочастотных искажений (т. е. Be реагирует на вынужденные кол бания частоты 20-30 Гц).

В преобразователях, где чувствител ным элементом яиляется зенитный маят ник, частота собственных колебаний (Щ определяется

67 4 где P — вес груза, 6 - расстояние от центра тяжести груза до оси врашения, . — момент инерции, В таких преобразователях получить частоту собственных колебаний чувствительного элемента ниже 2 3 Гц щактцчески невозможно, так как габариты преобразователя ограничены диаметром скважины.

Уменьшение частоты собственных колебаний достигается применением преобразователя с жидкостным чувствительным! элементом. Значение частоты собственных колебаний (йо для жидкостного чувствительного элемента определяется

%0-- g, cose где g - ускорение свободного падения, я — длина чувствительного элемента,  — зенитный угол.

Из соотношения (2) видно, что для уменьшения необходимо увеличить длину чувствительного элемента. Например, при длине чувствительного элемента

6 =4 м, М о W,24 Гц и при вибрациях

20-30 Гц и перегрузках до 5g постоянная составляющая погрешности преобразователя зенитного угла составляет менее 1%, тогда как для преобразователей с зенитным маятником - 30%.

Выполнение чувствительного элемента в форме сообщающихся между собой коль цевого уровня с перегородкой и цилиндрической спиральной трубки позволяет увеличить длину чувствительного элемента без увеличения диаметра преобразователя, а следовательно, уменьшить частоту собственных колебаний, что ведет к повышению виброустойчивости преобразователя.

Формула из обре те ния

93396

f0

Составитель И. Карбачинская

Редактор Л. Лукач Техред М, Тепер Корректор Н.Швыцкая

Заказ 388OI20 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чупров В. П и др. Применение автономных приборов с магнитной регистрацией для измерения параметров вибрации буро7 6 вого ннструмейта. Сер. Автоматиэапия и телемеханизация нефтяной промыпщенности; РНТС, 1976, % 6, с. 26-29.

2. Авторское свидетельство СССР

М 628296, кл..Е 21 В 47/02, 1978.