Индикатор направления искривления наклонных скважин

О СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО урен н. Л(54 3 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(46) 15.07.85. Бюл. В 26 (72) В.С. Щербачев, И.Е. Данильченк А.Г. Андреев и В,И. Божко (71) Днепропетровское отделение Института минеральных ресуРсов (53) 622.242(088.8)(56) 1. Блинов И.Г. и др. Справочник по алмазному б ию геолога- разведочных скважи .: Недра, 197 с. 281-2832. Авторское свидетельство СССР У 735755, кл. Е 21 В 47/022, 1977,)(57) ИНДИКАТОР НАПРАВЛЕНИЯКРИВЛЕНИЯ НАКЛОННЫХ СКВАЖИН,увленный в колонне бурильных т содержащий шарнир с хвостовиком,регистратор и экран,о т л и ч а ю- -щ и й с я тем, что, с целью сокращения затрат времени на проведениезамеров и повыщения ихточности,он снабжен подпружиненным относитель.но колонны поршнем, жестко соединенным с регистратором, другой торец:которого выполнен в виде кольцеобразной камеры со свободно вращающимся внутри нее стальным шаром, приэтом на экране установлен магнит,взаимодействующий с шаром, а экранразмещен с возможностью врешения относительно регистратора, причем хвостовик выполнен в виде штыря с толкателем и подпружиненного колпака,несущего набор меченых игл.1167311 1Изобретение относится к бурению и может бы ь использовано для определения направления искусственных или естественных искривлений наклонных скважин. 5Известны устройства для измерения зенитных и азимутальных углов скважин, включающие источник питания, реле, выключатель, удлинитель, рычаги, апсидальную рамку, арретир 1 О и чувствительный элемент 1 3.Однако указанные устройства. сравнительно сложны в изготовлении и эксплуатации и не обеспечивают проведения замеров в скважинах при 15 небольших зенитных искривлениях. Кроме того, они не могут быть использованы на скважинах желеэорудных месторождений, таккак включают в себя в качестве чувствитель ного элемента компас, реагирующий на магнитную аномалию среды.Известен также индикатор направления искривления наклонных скважин, установленный в колонне бурильных 25 труб, содержащий шарнир с хвостовиком, регистратор и экран 2 . Принцип действия этого прибора основан на получении отпечатка иглы на печати, занимающей определенное положение относительно апсидальной плоскости скважин. Указанный прибор позволяет определять направление и величину искривления скважин, однако точность измерений очень мала эа счетЗ 5 малого диаметра печати, ограниченного внутренним диаметром, и сил трения между дебалансным стержнем и стенками бурильной колонны. К тому же за один спуск-подъем печати можно 4 О провести только один замер. Последующие отпечатки, проводимые эа один спуск стержня и отличающиеся по глубине прокалывания экрана иглой визуально практически не различимы. Действительно. регулировать глубину прокалывания экрана эа счет высоты сбрасывания стержня весьма затруднительно, особенно на больших глубинах, где накачестве отпечатков сказывается ряд косвенных факторов: растяжение троса, различная плотность среды, эашламованность промывочной жидкости и т.д.55 Целью изобретения является сокращение затрат времени на проведение замеров и повышение их точности,Указанная цель достигается тем,что индикатор направления искривления наклонных скважин, установленный в колонне бурильных труб, содержащий шарнир с хвостовиком, регистратор и экран, дополнительно снабженподпружиненным относительно колонныпоршнем, жестко соединенным с регистратором, другой торец которого выпол.нен в виде кольцеобразной камеры сосвободно вращающимся внутри неестальным шаром, при этом на экранеустановлен магнит, взаимодействующийс шаром, а сам экран размещен с возможностью вращения относительно регистратора, причем хвостовик выполненв виде штыря с толкателем и подпружиненного колпака, несущего набор меченых игл.На фиг. 1 схематически приведениндикатор, общий вид; на фиг. 2 -экран и кассета игл во время. укола.Индикатор искривления содержитдва основных узла - индикаторныйшарнир и регистратор,Индикаторный шарнир предназначендля копирования угла перекоса междусоединяемыми ведущими и ведомым:звеньями индикатора и трансформацииэтого угла в линейную величину, атакже для последовательной подачимеченых игл на экран в процессепроизводства замеров,Индикаторный шарнир содержит собственно шаровой шарнир 1 и хвостовик 2. Хвостовик включает в себя штырь 3 с толкателем 4 и подпружиненный колпак 5, в полости которого располагаются меченые иглы 6. При отклонении колонкового набора в ту или иную сторону относительно оси бурильной колонны, хвостовик отклоняется в противоположную сторону. Регистратор предназначен для регистрации положения иглы 6 относительно оси бурильной колонны и апсидальной плоскости скважины и состоит иэ съемной матрицы 7 (например, диск фотопленки), резинового иглодержателя 8, экрана 9 с постоянным магнитом 1 О, стального шара 11, свободно вращающегося в: кольцеобразной камере 12, вала 13 регистратора и пружины 14. Индикаторный шарнир и регистратор крепятся, в корпусу 15, в котором расположены также подпружиненный поршень 16,3 1 жестко связанный с валом регистратора, и шарик 17.Экран выполнен совместно с осью, которая свободно посажена на подшипники (не показаны), расположенные в осевом отверстии торца вала регистратора, т.е. экран имеет возможность свободно вращаться. относительно регистратора.Шар 11 расположен в непосредственной близости от поверхности экрана 9 с возможностью взаимодействия с магнитом 10, смещенным относительно оси экрана. Корпус вала регистратора и экран выполнены из немагнитного материала.Вал 13 поршня и поршень 16 имеют отверстия для прохода промывочной жидкости.Индикатор направления искривления входит в состав бурового снаряда между бурильной колонной и колон- . ковой трубой и на протяжении всего рейса располагается в скважине, причем между колпаком 5 и матрицей 7 за счет пружины 14 образуется зазор.Принцип действия индикатора нап равления искривления заключается в следующем.После проведения искусственного искривления в скважине опускают технологический снаряд, в состав которого включен индикатор направления искривления.После проведения отбурочных операций по искривлению в бурильные трубы бросают шарик 17, который перекрывает промывочное отверстие поршня. Затем устанавливают колонну таким образом, чтобы верхняя часть (до шарнира) находилась в стволе с известными азимутальным и зенитным углами, а нижняя в , в стволе с новым направлением. При этом шар, свободно расположенный у экрана регистратора занимает нижнее положение относительно центральной оси, устанавливая в определенное положение экран за счет магнитных сил взаимодействия шара и магнита - дебаланса. После включения бурового насоса поршень с экраном движется вниз, достигает колпака, который под действием экрана тоже опускается, и матрица 7 натыкается на иглу 6, которая в свою очередь удерживается резиновым иглодержателем 8. К этому време 167311 4 ни экран уже занял определенное положение относительно апсидальной плос кости. Затем давление снижается и экран под действием пружины 14 возвращается в исходное положение. После очередного поднятия и опускания реги стратора очередная игла вонзается в иглодержатель экрана, пронзая. матрицу.На поверхности индикатор разбйрают и рассматривают матрицу экрана. В. резиновом иглодержателе экрана находится определенное количество меченыхигл, соответствующее числу точек замера искривления скважины. Так какмечение иглы располагаются в колпаке5 хвостовика 2 в определенном, заранее фиксированном порядке, то нетрудно определить последовательностьзамера координат скважины ипо нимпостроить трассу искривленного участкаИетить иглы можно, например,окраской в разные цвета.Расстояние от места укола, до центра матрицы соответствует полноиуиглу искривления относительно старого ствола, а зеркальное изображениерасположения укола - направлению нового ствола.Если на матрицу 7 нанести координат.ную сетку, выраженную в градусах, 30то координаты места укола дадут приращения аэимутального и зенитногоуглов со,знаком "плюс" или "минус"в зависимости от расположения местаукола на матрице.35 При проведениинескольких замеровколонну каждый раз устанавливаюттак, чтобы шарнир 1 находился в стволе скважины на том месте, где припредыдущем замере находился породоразрушающий инструмент.В предлагаемом индикаторе, посравнению с пр 6 тотипом, экран расположен автономно в колонковой трубеи приводится в поступательное движение по команде с поверхности засчет реализации мощности насоса, Впрототипе экран подвешен на гибкомтроссе, периодически, опускаетсявнутрь колонны бурильных труб, чтотребует дополнительных затрат времени. Кроме того, размещение экранавнутри колонковой трубы, внутреннийдиаметр которой в 2,5-3,0 раза больше внутреннего диаметра труб, позволяет увеличить диаметр экрана,т.е,масштабность трансформации угловыхвеличин в линейные, а следовательно,повысить точность замеров.1167311 Я 2 Составитель А. ЦветковТехред Л.Мартяшова Коррект илиал ПППедактор Н. Швыдкааказ 4397/32 ВНИИПИ по де 113035, М12 11 Тираж сударстве м изобрет ква, Ж40 . Подписноеного комитета СССР ии и открытийРаушская наб., д. 4/5 Ужгород. ул. Проектная,