Устройство для определения азимутального и зенитного углов скважины

(59 Е 21 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Центральная опытноэкспедиция Казахского надовательского институтасырья8.8) дгорный, цкий етодическа чно-иссле- минеральног(53) 622,242(08 (56) 1. Авторск 9 471424, кл, .Е2. Авторское М 757695, кл. Е тво СССР1975,о СССР1980. е свидетель 21 В 47/02, свидетельст 21 В 47/02,(54)(57) УСТРОЙСТ АЗИИУТАЛЬНОГО И 3 ЗИНЫ, включающее рическую камеру с нами, заполненную тью, в которой св рический поплавок О ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯНИТНОГО УГЛОВ СКВАорпус, имеющий сфепрозрачнымипрозрачной жбодно плаваес вмонтирова стенидкост сфенными ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ в нем датчиками азимутального и зенитного углов, выполненными в видеотвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом промывочной жидкости, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности инадежности работы, оно снабжено кольцеобразными, покрытыми окисной пленкой электродами, расположенными наповерхности сферической камеры, заполненной электрореологической жидкостью, и соединенными с высоковольтным преобразователем напряжения, подключенным к источнику питания черезнормально замкнутый контакт, взаимодействующий с установленным в нижней части корпуса подпружиненным Впоршнем, связанным с каналом промывочной жидкости, причем корпус выполнен из электроизоляционного материала, а шкала корпуса имеет съемнуюгерметичную крышку.Изобретение относится к разведочному бурению и предназначено для измерения кривизны геологоразведочныхскважин.Известен инклинометр однократногодействия, включающий отвес с эксцентричным грузом, магнитную стрелку иарретирующее устройство 1 .Однако такой инклинометр сложен,так как для привода арретирующегоустройства используют либо часовоймеханизм, либо реле времени, и не может быть включен в состав буровогоснаряда в процессе бурения, так каквремя арретирования должно соответствовать времени окончания рейса, 15что практически невозможно предугадать.Известно устройство для определения аэимутального и зенитного углов,скважины , включающее корпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенками, заполненную прозрачнойжидкостью, в которой свободно плавает сферический поплавок с вмонтированными в нем датчиками азимутального и зенитного углов, выполненными вотвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом для промывочной жидкости. Фиксация положения датчиковосуществляется при подъеме снаряда З 0на поверхность. При этом упругая оболочка сжимается между рамкой и упором; Фиксируя положение сферическогопоплавка 2 .Однако известное устройство имеет Зэнизкую точность, так как в процессеарретирования возможно смещение поплавка, происходящее вследствие неодновременности его касания упругойоболочки в двух взаимноперпендикулярных точках, При подъеме бурильнойколонны н исключено смещение поплавка вследствие малой площади арретирования. Шкала корпуса не защищена отвоздействия промывочной жидкости,обладающей абразивными свойствами,что неизбежно приводит через некоторое время к ее уничтожению. Крометого, устройство не гарантирует достоверность показаний, поскольку вовремя подъема бурильной колонны, при 50установке ведущей штанги и последующих свечей на подкладные вилки, возможен упор снаряда в скапливающийсяв призабойном участке шлам и выступыскважины, что приводит к раэаррети- э 5рованию устройства,Цель изобретения - повышение точности и надежности работы.Указанная цель достигается тем, что устройство для определения ази мутального и зенитного углов скважины, включающее корпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенками, заполненную прозрачной жидкостью, в которой свободно плавает сферичес кий поплавок с вмонтированными в нем,цатчиками аэимутального и зенитногоуглов, выполненными в виде отвеса имагнитной стрелки, и переходник с каналом промывочной жидкости, снабженокольцеобразными, покрытыми окиснойплечкой электродами, расположеннымина поверхности сферической камеры,заполненной электрореологической жидкостью, и соединенными с высоковольтным преобразователем напряжения, подключенным к источнику питания черезнормально замкнутый контакт, взаимо-,,действующий с установлеьным в нижнейчасти корпуса подпружиненным поршнем,связанным с каналом промывочной жидкости, причем корпус выполнен изэлектроизоляционного материала, ашкала корпуса имеет съемную герметичную крышку.На Фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на Фиг, 2 - видА на Фиг. 1,Устройство состоит из корпуса, включающего в себя стакан 1 и полусферы 2 и 3, изготовленные иэ электроиэоляционных материалов. Полусфера 3 имеет проэрачные стенки. Полусферы 2 и 3 имеют между собой неподвижное герметичное соединение и образуют сферическую полость, в которую помещен с зазором сферический поплавок 4, Зазор между сферическим поплав ком 4 и полусферами 2 и 3 заполнен электрореологической прозрачной суспензией 5, обладающей в свободном состоянии низкой вязкостью и представляющей собой неполярную дисперсионную среду и твердую дисперсионную фазуВнутри сферического поплавка 4 вмонтированы отвес и магнитная стрелка, являющиеся датчиками зенитного и азимутального углов, а на наружной поверхности нанесена шкала 6 азимута. Шкала б и магнитная стрелка расположены в экваториальной плоскости поплавка, перпендикулярной его оси отвеса. Для создания наибольшей чувствительности плотность гоплавка 4 подбирается равной плотности электрореологической суспенэии 5, На сферической поверхности полусферы 2 заподлицо с поверхностью вмонтированы кольцеобразные электроды 7, покрытые окисной пленкой толщиной 30-70 мкм. Электроды могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов (например АК. Стакан 1 имеет разъемное герметичное соединение с полусферой 2. В стакане 1 установлены высоковольтный преобразователь 8 напряжения, подсоединенный через нормально замкнутый контакт 9 к источнику 10 питания, и поршень 11 с пружиной 12. Электроды 7 объединены в две группы и подсоединены к выходу высоковольтного преоб 1090863раэователя 8 напряжения. Поршень 11 имеет кинематическую связь с контактом 9. В стакане 1 имеется отверстие 13 для доступа промывочной жидкости к рабочей поверхности поршня 11.На наружной поверхности полусферы 3 нанесены шкала 14 и кольцевые риски 15, совпадающие с делениями шкалы 14, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси устройства. Полусфера 3 закрыта от воздействия промывоч ной жидкости съемной герметичной крышкой 16.Работа устройства основана на известном свойстве электрореологичес.ких суспензий обратимо изменять свою вязкость при наложении электрического поля постоянного или переменного потенциала.Устройство работает следующим образом.Устройство устанавливают в буровом снаряде так, что его центральнаяось совпадает с центральной осью бурового снаряда и имеется доступ промывочной жидкости к поршню 11 через отверстие 13. После спуска бурового снаряда С устройством в скважину подают промывочную жидкость и производят бурение. При этом поршень 11 под давлением промывочной жидкости перемещается вверх и, преодолевая сопротивление пружины 12, размыкает контакт 9, который разрывает цепь питания преобразователя 8. В результате этого напряжение на электродах 7 отсутствует, и электрореологическая суспензия находится в жидком состоянии, а поплавок 4 имеет свободу перемещения в сферической полоСти, т.е, происходит разаретирование поплавка, В случае необходимости проведения измерения прекращают бурение,а поплавок занимает строго определенное положение относительно сторонсвета и оси скважины, а затем прекращают подачу промывочной жидкости.При этом пружина 12, преодолевая сопротивление столба промывочной жидкости, перемещает поршень 11 вниз доупора, в результате чего замыкаетсяконтакт 9 и включается преобразователь 8, с которого напряжение подается на электроды 7, между которымиобразуется электрическое поле требуемой напряженности. Электрореологи ческая, суспензия 5, контактирующаясокисными пленками электродов 7,. непрэводящими полусферами 2 и 3 и сферическим поплавком 4, "схватывается",фиксируя положение сферического по- О плавка относительно полусфер 2 и 3,т,е. происходит арретирование поплавка 4. После извлечения устройства наповерхность снимается крышка 16 и повзаимному расположению шкал 6 и 14считываются зенитный и азимутальныйуглы скважины. При необходимости устройство может быть установлено в более точное угломерное устройство. Применение предлагаемого устройства в практике геологоразведочных работ позволяет повысить по сравнению с базовым устройством в 2-3 раза точность измерения, так как процесс арретирования поплавка происходит практически мгновенно и по всей поверхности, и надежность работы устройства, так как его работа не зависит от взаимодействия механических частей бурильной колонны.1090863 Составитель И.КарбачинскаяРедактор С.Саенко Техред Т.Маточка Корректор И.Эрдейи дписно 4/5 лиан ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,аказ 3032/30 ТирВНИИПИ Госудапо делам иэ113035, Москв 564венноетениЖ,комитета ССи открытий аушская наб.,