Устройство для определения пространственного положения скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЯСПУБЛИК 7 А 1), Е 21 В 47/О 1 Що 1% "д 1 м ГЩ;: 1 Л.с ИСАНИЕ ЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ тем, что магнитоп вод элект ную форму5. Уст ч а ю щ е ройст о и, 1, о т л им, что несколько е с я лектромагнитовыми межполюсным ыпогн е ны с одинак асстояния один из элемкт досное рас осное рас межпо жп чи он на а. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ С 8(71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро попогружному электрооборудованию длябурения скважин и добычи нефтиВсесоюзного научно-производственнообъединения "Потенциал"(56) 1. Авторское свидетельство ССР 658266, кл. Е 21 В 47/02, 1977,2. Авторское свидетельство СССРР 605948,кл,.Е 21 В 47/02, 1975(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ СКВАЖИНЫ, содержащее два корпуса, в одном из которых, установленномФнад забойным двигателем размещен датчик апсидального угла, подключенный к токопроноду, а н другом чувствительный механизм, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, чувствительный механизм выполнен в виде размещенного под забойным двигателем датчика кривизны скважинь который имеет установленный внутри корпуса вал с. зубцами на его внешней поверхности и коаксиально ему электромагниты, которые укреплены корпусе, причем в зоне размещения зубцов вал выполнен более жестким, чем корпус, а электромагниты подклю чены к токопроводу.2, Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью использования для считывания резул татов измерений прямоугольной сист мы координат, угол между осями эле тромагнитов составляет 903. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что зубцы на валу выполнены на участке, не превышающем по величине расстояния между двумя ближайшими электромагнитами.4. Устройство пои. 1, о т л и ч а ю щ е е с я Р магнита имеет П -обра магнитов имеет тояние большее,чем тояние электромагниравную одному зубцу20 Изобретение относится к нефтянойпромьппленности, в частности к способам исследования скважины в процессебурения пород произвольной магнитнойвосприимчивости и в условиях магнитного воздеАствия масс буровогоинструмента.Известно устройство для определения пространствен.юго положения скважины, содержащее гибкий корпус, кото Орый копирует искривление скважиныи,выполнен в виде цилиндра с крышками, внутри которого на подшипникахрасположен стержень с противовесоми укрепленные на противовесах основной и дополнительный реостаты с ползунком, причем реостаты выполнены ввиде дуги и размещены на концахстержня11.Недостатками этого устройстваявляются неточность измерений и невозможность измерять кривизнускважины.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определенияпространственного положения, содержащее токопровод, два шарнирно соединенных цилиндрических корпуса, водном из которых, установленном надзабойным двигателем, размещен датчик апсидального угла, подключенныйк токопроводу, а в другом - чувствительный механизм2.Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения пространственного положенияствола в скважине, а также невозможность использования для считываниярезультатов измерений прямоугольнойсистемы координат,Цель изобретения - повышение точности определения и возможность использования для считывания результатов измерений прямоугольной системы координат.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для определения пространственного положения скважины, содержащем два корпуса, в одном из которых, установленном надзабойным двигателем, размещен датчик апсидального угла, подключенныйк токопроводу, а в другом - чувствительный механизм, последний выполненв виде размещенного под забойнымдвигателем датчика кривизны скважины, который имеет установленный внутри корпуса вал с зубцами на его внещ-,ней поверхности и коаксиально ему электромагниты, которые укреплены на корпусе, причем в зоне размещения зубцов вал выполнен более жестким, чем корпус, а электромагниты подключены к токопроводу.Угол между осями электромагнитов составляет 90аЗубцы на валу выполнены на участке, не превышающем по величине расстояния между двумя ближайшими электромагнитами.Магнитопровод электромагнита имеет П -образную форму.Несколько электромагнитов выполНены с одинаковыми межполюсными расстояниями, а один из электромагнитов имеет межполюсное расстояние большее, чем межполюсное расстояние электромагнитов на величину, равную одному зубцу вала.На фиг. 1 представлено размещение в устройстве датчика апсидального угла и датчика кривизны, входящих в общую компановку с электробуром; на фиг. 2 - электробур в месте установки датчика кривизны, разрез А - А на фиг. 1.Устройство состоит из электробура забойного двигателя 1, на котором установлено скважинное устройство контроля апсидального угла 2, содержащее герметичный контейнер 3 с датчиком апсидального угла 4, подключенным через измерительный преобразо. ватель 5 к токопроводу 6. В нижней части электробура 1 на его валу 7 ус. тановлен ротор 8, на внешней цилиндрической поверхности которого выполнены зубцы. Вокруг ротора 8 в корпусе 9 электробура закреплены равноо мерно по окружности 1 через 90 )четыре электромагнита 10 и 1. При этом три электромагнита 1 О имеют одинаковые.межполюсные расстояния, а четвер тый электромагнит 1 имеет межполюсное расстояние, большее чем межполюсное расстояние электромагнитов 10 на величину, равную одному зубцу ротора. Магнитопроводы всех установленных электромагнитов имеют П -образную форму 12. Обмотки электромагнитов 10 1 и 11 подключены между собой параллельно и подсоединены к лобовой части 13 обмотки статора 14 электробура 1. В зоне размещения ротора 8 датчика кривизны вал 7 выполнен более жестким, а корпус электробура имеет более гибкий участок.3 1Электромагниты 10 и 11 датчика кривизны расположены в корпусе 9 электробура диаметральнопротивоположно по координатным осям прямоугольной системы координат, центр которой лежит на продольной оси кор. опуса 9.Устройство работает следующим образом.При включении электробура 1 обмотки электромагнитов 10 и 11, под-. ключенные к обмотке статора 14, создают в магнитопроводе магнитный поток с частотой силовой сети. При вращении вала 7 с ротором 8 в момент времени, когда зубцовая часть ротора проходит мимо электромагнитов в обмотке последнего наводится ЭДС с частотой, зависящей от скорости вращения и числа зубцов ротора 8, Величина наводимой ЭДС определяется величиной зазора между зубцами роФо.ра 8 и полюсами электромагнитов 10 и 11, Поскольку зубцовый сектор на роторе 8 выполнен только на части его поверхности, то за каждый оборот вала 7 зубцовый сектор пооче.редно проходит мимо каждого иэ электромагнитов и "в токоировод 6 поступают четыре следующие друг за другом сигнала и соответствующие ЭДС каждого электромагнита. При. этом длительность сигналов, поступающих с электромагнитов 10, имеющих одинаковое межполюсное расстояние, равны, а сигналы от электромагнита 11 отличаются от них по длительности. Это позволяет определить с 1 Ь 147, 4какого электромагнита поступилданный сигнал.При бурении скважины беэ искривления ось вала 7 совпадает с осьюкорпуса, зазор между зубцами ротора8 и полюсами всех электромагнитов иамплитуда сигналов, поступающих совсех электромагнитов, одинаковы.В случае искривления скважиныкорпус 9 электробураискривляетсябыстрее чем вал 7, в результате чегопоявляется несоосность осей вала 7и корпуса 9 электробура 1. При этомизменяется величина зазора между15зубцами ротора 8 и полюсами электромагнитов 10 и 11, что приводит кизменению амплитуды сигналов, поступающих от каждого электромагнита.Для определения азимута и зенитного угла с помощью предлагаемого20устройства электромагнит 11 ориенти"руют относительно начала отсчетадатчика апсидального угла 4. Прибурении скважины без искривления сигналс этого электромагнита поступает25на наземный регистратор синхронно ссигналом датчика апсидального угла.Поскольку электромагниты расположеныпо окружности через 90 , соответству.оющие сигналы фиксируются регистрато-,ром в прямоугольной системе координат,Применение предлагаемого устройства повышает точность измерения прост. З 5 ранственного положения скважины иэффективность геологоразведочных работ.1116147 ставитель И.Карбачинскаяхред Т.Фанта тор И,Иуска овтун ед записное акя и роектная, 4 город ж 5 б 4твенноретениЖ,6885/24 Тир ВИ:1 ПИ осудар иоделам изо 11303.5, Москва