Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 1055205 Ц 9) 21 ЕТЕНИЯ ЕЛЬС а ний; ог ной рабИзве непрерыв ниченность времени ы (числом кадров). также датчик зен имеющий корпус истоцн й оптиче волокон для изменжин тно ла ск приемк свекой ппот- ого ения к обладает низзенитного угрнистостью маптицеской пло цего на выхо ергии создае ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЩБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАН И К АВТОРСКОМУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский. институт по креплениюскважин и буровым растворам(56). В,Х.Исаченко. Системы контроляза траекторией ствола скважин зарубежом, серия "Бурение", ИВНИИОЭНГ, 1980, с. 12-13.Авторское свидетельство СССРРф 543742, кл, Е 21 В 47/022, 1977,.(54)(57) 1, УстРОйство Для измеРенияЗЕНИТНОГО УГЛЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН,содержащее корпус, отражатель,источ"ник и приемник лучистой энергии, о тИзобретение относится к техникебурения скважин, а именно к глубинной измерительной аппаратуре для определения зенитного угла при проводкескважин и проведении геофизических исследований,Известно устройство, состоящее изкорпуса, источника лучистой энергии,прозрацного стержня-световода, поплавка.и Фотографического диска.К недостаткам устройства относятсяневозможность получения непрерывнойинформации в процессе исследованияскважины, необходимость специальнойфотеобработки материалов исследова 2лицающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения зенитного угла, оно снабжено кольцевым магнитом с магнитной жидкостью, внутри которого установлен отражатель, снабженный диафрагмой переменного диаметра, при этом корпус выполнен телескопическим, в его неподвижной части размещены кольцевой магнит с магнитной жидкостью, отражатель с переменным сечением и диафрагма, а в подвижной его части расположен приемник лучистой энергии, причем последний имеет установленный коаксиально с ним непрозрачный цилиндрический экран,2. Устройство по и,1, о т л и ч ю щ е е с я тем, что,с целью обеспечения устойчивости, отражатель имеет.переменное сечение, . ник лучистои энергиита, диск с переменноностью, отвес в видесветовода и фиксаторего длины,Однако этот датциточностью измеренияла, обусловленной 3риала с переменнойностью, в результатприемника лучистойся фон помех, снинающий чувствительность и точность работы датчика,зоной нечувствительности при переходе от участка экрана с низкой к5участку с высокой оптической плотностью, малой кратностью измененияоптической плотности экрана в направлении от центра. к периферии, вследствие чего практически невозможнополучить участок полностью прозрач-ный или полностью непрозрачный, хаотическим изменением оптической плотности экрана под действием температуры и других дестабилизирующих факторов в скважинных условиях эксплуатации, восприимчивостью к случайныммеханическим воздействиям, что сильно затрудняет или делает невозможнымпроцесс измерения при движении датчи ка по скважине, обратно пропорцио 1 нальной зависимостью .между точностью,измерений и мощностью выходного сигнала. Так, для повышения точностиизмерений поперечное сечение прием 25ного конца световода должно быть минимальным, что приводит к снижениюмощности выходного сигнала,Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерениязенитного .угла.Поставленная цель достигается тем,что устройство для измерения:зенитного угла искривления скважины, со"держащее корпус, отражатель, источ" 35ник и приемник лучистой энергии,, этом корпус выполнен телескопическим, в его неподвижной части размещены кольцевой. магнит с магнитнойжидкостью, отражатель с переленным45сечением и диафрагма, а в подвижнойего части расположен приемник лучистой энергии, причем последний имеетустановленный коаксиально с ним непрозрачный цилиндрический экран, аотражатель ичеет переменное сечение,На фиг. показано устройство, продольное сечение, на фиг,2 - расположение цилиндрических коаксиальйыхэкранов на рабочей поверхности приемника лучистой энергии,В немагнитный телескопический корпус 1 помещен источник 2 лучистойэнергии, расположенный в Фокусе немагнитного отражателя 3 с переменнымсечением, плавающего на поверхностикольца магнитной нидкости ,.котораяудерживается кольцевым магнитом 5.Через диафрагму 6 с переменным диаметром проходит пучок параллельныхлучей 7, который достигает рабочейповерхности приемника 8 лучистойэнергии, установгенного таким образом, что его рабочая поверхностьперпендикулярна оси устройства.Устройство работает следующимобразом,Отражатель 3 Формирует пучокпараллельных лучей 7 от источника 2лучистой. энергии., который проходитчерез диафрагму 6 с переменным диаметром и достигает рабочей поверх"ности приемника 8 лучистой энергии,создавая. выходной электрическийсигнал в пог еднем,С помощью диафрагмы 6 диаметр пучка параллельных лучей 7 устанавливается равным диаметру рабочейповерхности приемника 8 лучистойэнергии,.При зенитном угле искривленияскважин, равном нулю, угол паденияпучка параллельных лучей 7 на рабочую поверхность приемника 8 лучистойэнергии равен 90, освещенность еемаксимальна и экранирующее действиенепрозрачных коаксиальных цилиндрических экранов 9 отсутствует, Выходной электрический сигнал приэтом имеет максимальную величину,Изменение угла искривления скважин приводит к тому, что част.ь пучка параллельных лучей 7 смещаетсяэа пределы рабочей поверхности приемника 8 лучистой энергии, уголпадения их становится отличным от90 и проявляется экранирующее действие коаксиальных цилиндров 9образуется "тень" в зоне А (фиг 2),В результате совместного действияэтих Факторов выходной электрический сигнал уменьшается в Функцииугла искривления скважины,Корпус 1 выполнен телескопичес.ким, что позволяет изменять расстояние от источника до приемника лучистой энергии, а также уменьшить габариты устройства в транспортномположении, Расстояние от источникадо приемника лучистой энергии, высота экранов и их количество выбирается иэ условия получения требуемойчувствительности устройства в заданном диапазоне зенитных углов,Наличие магнитноЙжидкости 4,сконцентрированной вокруг постоянногомагнита 5 кольцевой формы, позволяетвыполнить отражатель плавающим, причем он удерживается в .определенномположении эа сцет выполнения его спеременным сечением и сил поверхностного натяжения магнитной жидкости,Благодаря тому, что контакт внешней поверхности отражателя и магнитной жидкости осуществляется по окружности и механическое трение практически отсутствует, отражатель 3очень точно ориентируется относительно направления действия сил гравитации,Степень демпфирования отражателя3 для быстрых и медленных механицеских возмущений различна, Это.происходит благодаря тому, что изменениеположения корпуса 1 относительно вер-..тикали приводит к образованию наповерхности отражателя 3 пленки магнитной жидкости, которая, сжимаясьпод действием магнитных сил, препятствует быстрым изменениям положенияотражателя 3 относительно корпуса 1.Все это позволяет получить высокуюточность измерения зенитного углацдже при малых его знацениях,Таким образом, повышается устойчивость к воздействию толчков и вибрации, столь частых в скважинных условиях что позволит использовать предложенное устройство в процессе бурения,Так как максимальное значение 1 О выходного электрического сигнала соответствует нулевому значению зенитного угла, предлагаемое устройство может быть использовано в автоматизированных системах, управляющих 15 процессом бурения, кроме того, ис-пользование в качестве истоцникалучистой энергии радиоактивных изотопов, а в качестве приемника детектора ионизирующих излучений позволит 20 .преобразовать значение зенитногоугла в число импульсов.Технико-э конами чес кий эффект соэдается за сцет более раннего обнаружения искривления скважины, что позволит уменьшить непланируемые затраты на проводку скважины.Кроме того, данное устройствопозволяет проворить геофизические исследования по замеру кривизны скважины одновременно с процессом бурения, поэтому отпадает. необходимость в подготовке ствола скважины к геофизическим измерениям и в вызове З 5 геоФизических партий..дактор Т,Шарганова ректо ри ГКНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро Гагарина, 10 каз 1315ИИПИ Государственного113035 омитета по изо осква, Ж; Р Подписноетениям и открытия ская наб., д. 4/5