Устройство для определения азимутального и зенитного углов скважины

(19) 11) 151) Е 21 В 47 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о-.метод научно- а минер а Ш ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Центральная опытн ическая экспедиция Казахского исследовательского институт ального сырья(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 471424, кл. Е 21 В 47/02, 1975.2. Авторское свидетельство СССР М 757695, кл. Е 21 В 47/02, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОГО И ЗЕНИТНОГО УГЛОВ СКВАЖИНЫ, содержащее корпус с обоймой и переходниками, поплавок со шка. лой, расположенной в сферической полости, заполненной жидкостью, и подпружиненный шток, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения чности и надежности устройства,снабжено гидроцилиндром с поршнем и двумя дополнительными подпружиненными штоками, один из которых имеет микрометрический винт, и выполненной из прозрачного материала камерой, а обойма имеет каналы, два из которых связаны с гидроцилиндром, а третий - с переходником, который имеет шарик, при этом гидроцилиндр расположен в корпусе над камерой,в которой над основным размещен дополнительный шток, установленный с возможностью взаимодействия с поршнем, причем поплавок установлен в камере под основным подпружиненным штоком,под ним в камере - дополнительный а ток с микрометрическим винтом.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на наружной поверхности камеры нанесена кольцевая риска.Изобретение относится к раэведочпому бурению и предназначено для иэ" мерения геологоразведочных скважин.Известны инклинометры однократного действия, включающие отвес с эксцентричным грузом, магнитную стрелку и арретирующее устройство. Такие инклинометры сложны по устройству, так как для привода арретирующего устройства используют либо часовой механизм, либо реле времени с авто номным источником питания и не могут быть включены в состав бурового снаряда в процессе бурения, так как вре мя арретирования должно соответствовать времени окончания рейса, что 15 предугадать практически невозможно 1 .Устройство для определения азимутального зенитного углов скважины, содержащее корпус с переходниками, поплавок со шкалой, расположенной в сферической полости, заполненной кидкостью и подпружиненный шток 2 .Этот инклинометр наряду с очевид ной простотой имеет ряд существенных недостатков.Трудно точно подобрать плотность тяжелой жицкости, равную плотности поплавка, Равенство плотностей нарушается при изменении температуры (причем плотность жидкости изменяется примерно на порядок сильнее, чем у твердых тел). Различие в плотности жидкости и поплавка приводит к тому, что поплавок либо всплывает, либо 35 тонет, устраняя зазор между поплавком и оболочкой и снижая тем самым чувствительность датчиков. Наличие тяжелой жидкости, имеющей повышенную вязкость, также снижает чувствитель ность датчиков.Надписи и изображения шкал, нанесенные на наружную поверхность корпуса, не защищены от воздействия промывочной жидкости, обладающей абразивными свойствами, что неизбежно приводит через некоторое время к их уничтожению и, как следствие, невозможности снятия показаний.Наличие рамки, ограничивающей об 50зор шкалы, приводит к затруднению вСнятии показаний по зенитному углу,а невозможность извлечения корпусабез нарушения арретирования приводитк снижению точности в снятии показаний,Во время подъема бурильной колонны при установке ведущей штанги ипоследующих свечей на подкладные вилки возможен упор снаряда в скапливаю Ощий в призабойном участке шлам и выступы скважины, что приводит к разарретированию устройства и не гарантирует достоверность произведенных измерейий, 65 Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства, Указанная цель достигается тем,чтоустройство для определения аэимутального и зенитного углов скважины, содержащее корпус с обоймой переходниками, поплавок со шкалой, расположенной в сферической полости, заполненной жидкостью, и подпружиненный шток, снабжено гидроцилиндром с поршнем и двумя дополнительными подпружиненными штоками, один иэ которых имеет микрометрический винт и выполненный иэ прозрачного материала камерой, а обойма имеет каналы, два иэ которых связаны с гидроцилиндром, а третий с переходником, который имеет шарик, при этом гидроцилиндр расположен в корпусе над камерой, в которой над основным размещен дополнительный шток, установленный с возможностью взаимодействия с поршнем, причем поплавок установлен в камере под основ ным подпружиненным штоком, а под ним в камере - дополнительный шток с мик,рометрическим винтом, а на наружнойповерхности камеры нанесена кольцевая риска.На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, устанавливаемое между колонной бурильных труб и буровымснарядом", на фиг, 2 - датчики; нафиг. 3 - сферический поплавок.Устройство состоит из переливного клапана, предназначенного для предотвращения иэливания промывочной жид- кости на поверхность при подьеме бурильной колонны и включающего в себя переходник 1, корпус 2, клапан 3 и пружину 4, шарика 5, предназначенного для переключения потока промывочной жидкости при арретировании, обоймы 6, установленной фиксированно относительно корпуса 2 и имеющей радиально расположенные каналы 7 для прохода промывочной жидкости к буровому снаряду и каналы 8 и 9 для прохода промывочной жидкости к поршню 10 гидро- цилиндра, встроенного в обойму (на чертеже не обозначен,предназначенному для включения механизма арретирования, кожуха 11, датчика, установленного неподвижно в обойме 6 при помощи решетки 12 и переходника 13 и предназначенного для регистрации положения устройства в скважине.Датчик состоит иэ цилиндрическогокорпуса 14, имеющего сферическую полость с прозрачными стенками, заполненную жидкостью, обладающей низкой вязкостью, например водным раствором спирта, в которой свободно плавает сферический поплавок 15, являющийся чувствительным элементом датчика,арретирующего механизма, предназначенного для фиксации положения поплавка 15 относительно корпуса 14 и вклю1090862 3035 40 45 чающего в себя поршень 16, шток 17,пружины 18 и 19 и пружинный Фиксатор20, взаимодействующий при арретировании с кольцевой проточкой 21, расположенной на наружной поверхности штока 17, механизма стабилизации и регулирования давления жидкости в сферической полости корпуса, состоящего из.поршня 22, пружины 23 и микрометрического винта 24. На наружной поверхности датчика нанесена кольцевая риска 25, лежащая в плоскости, проходящей через центр сферической плоскостикорпуса 14 и пермендикулярной центральной оси датчика. Поплавок 15 состоит из полой сферической оболочки 1526, изготовленной из упругого материала, например, пластмассы, внутрикоторой неподвижно укреплены отвес27, центр тяжести которого смещенотносительно геометрического центра оболочки и магнитная стрелка 28,лежащая в экваториальной плоскостипоплавка, перпендикулярной его осиотвеса.йа наружной поверхности поплавка нанесена кольцевая риска 9 25 с делением, лежащая в экваториальной плоскости поплавка. На риске 29 имеется метка 30, совпадающая с северным полюсом магнитной стрелки. Полусферы поплавка, разделенные кольцевой риской 29, окрашены в различныецвета для определения направлениясилы тяжести поплавка, Для приданияпоплавку взвешенного состояния егоплотность подбирается таким образом,чтобы она была равна плотности жидкости, в которой он плавает. Это достигается изменением давления жидкости в сферической полости сосуда привращении регулировочного винта 24Давление жидкости, воздействуя напоплавок, вследствие упругости егооболочки изменяет его объем и, следовательно, его среднюю плотность. Для исключения влияния на магнитную стрелку все детали устройства изготавливаются иэ немагнитных материалов,Устройство работает следующим образом. При работе бурового снаряда в уст ройстве нет шарика 5 и промывочнаяжидкость по радиально расположеннымканалам 7 свободно поступает к.буровому снаряду, а по каналам 8 и 9к поршню 10, который благодаря разности площадей все время поджатвверх. Перед подъемом бурового снаряда при необходимости измерения кривизны скважины вовнутрь бурильнойколонны бросается шарик 5, который,дойдя до упора в корпусе 2 перекрывает каналы 7, при этом на поршень10 передается давление промывочнойжидкости толька через канал 9, в результате чего поршень 10 перемещается.вниз до упора и толкает шток 17,который сжимает пружину 19 и, дойдядо упора, фиксируется при помощипружинной защелки 20, попадающей вкольцевую проточку 21. При перемещении штока 17 усилие от него черезпружину 18 передается на поршень 16,который, перемещаясь, прижимает поплавок,15 к внутренней сферическойповерхности корпуса 14 и тем самымосуществляет арретирование поплавка,Наличие пружины 18 позволяет исключить повреждение поплавка при арретировании, При перемещении поршня 15давление через жидкость передаетсяна поршень 22, который, перемещаясь вниз, сжимает пружину 23 и тем самым компенсирует перемещение поршня 16,После поднятия устройства на поверхность оно отсоединяется.от бурильныхтруб и снаряда и иэ него после отворачивания переходника 13 извлекаетсядатчик. Датчик устанавливается в угломерное устройство и по взаимномурасположению рисок 25 и 29 считывается зенитный угол и азимут скважины. Для приведения датчика в рабочее положение достаточно отжать пружинный стопор 20, при этом пружина 19 возвратит поршень 16 и шток 14 в исходное положение и тем самым разарретирует поплавок. После приведения датчика в рабочее положение он устанавливается в устройство, а само устройство после извлечения из него(-) шарика снова готово к работе. Предлагаемое устройство имеет простое управление, надежно в эксплуатации и может быть использовано с любым видом бурового снаряда, так как для его применения нет необходимости изменять конструкцию бурового снаряда, Устройство наиболее эффективно при направленном бурении, позволяя повысить его производительность на 5-10% по сравнению с использованием серийных электрических инклинометров. Применение предлагаемого устройства позволяет постоянноконтролировать напраление скважиныи тем самым поддерживать качествопроизводимых работ,ректор И.Эрдей Заказ одлисное 2/30 Тираж 564 ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыт 113035, Москва, 3-35, Раушская