Устройство для определения искривлений горизонтальных скважин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 719631 5)5 Е 21 В 47/О И ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ В СВ ИДЕТ АВТОРС и 5 13 ГОСУДАРСТВЕН)ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Ижевский механический институт (72) В.Н.Шиляев, В,С.Дородов, А,Б.Соловьев и А.М.Муртазин(56) Авторское свидетельство СССР М 872739, кл, Е 21 В 47/022, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1148989, кл, Е 21 В 47/022, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано при контроле искривлений горизонтальных и наклонных скважин различного назначения, Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений, а также повышение надежности работы. Устройство содержит корпус в виде двух втулок 1 и 2, соединенных гибкой связью 3, в которых с помощью вращающихся колец 41 и игольчатых подвесок закреплены дискии 14 с отвесами 15 и 16, сохраняющие при любом направлении искривления скважины устойчивое взаимно параллельное положение, нормальное к горизонтальной плоскости. На одном из дисков закреплены два датчика 17 и 18, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна 19 и 20 с вырезом в наружной оболочке, в месте которого на поверхность волокна нанесен слой светопоглощающего материала. Датчики закреплены на плоских упругих пластинах 24, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. При движении устройства по искривленному участку скважины происходит смещение центров дисков 13 и 14 относительно друг друга в направлении изгиба, что вызывает изгиб плоских упругих пластин 24 и, как следствие, деформацию отрезков 19 и 20 оптического волокна, что вызывает изменение интенсивности светового потока, поступающего на фотоприемники приемного блока. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.2Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использованопри контроле искривлений горизонтальныхи наклонных скважин различного назначения,Известно устройство для измерения искривлений горизонтальных и наклонныхскважин, содержащее две втулки, соединенные гибкой связью, в одной из которых закреплен источник света, а в другой -фиксатор отклонения светового луча.Недостатком известного устройства является невозможность измерения кривизныотносительно первоначально заданногонаправления,Известно устройство для определенияискривления горизонтальных скважин, содержащее рве втулки, соединенные гибкойсвязью, в которых размещены диски, установленные в игольчатых подвесках и кольцах с возможностью вращения, на одном издисков. установлен источник света, а на втором фиксатор отклонения светового луча.Недостатком известного устройства является высокая трудоемкость и низкая точность измерений, связанная снеобходимостью периодической заменысветочувствительного материала после прохождения определенного участка скважиныи ручной обработки результатов измерений.Кроме того, возможно наложение информации на светочувствительном материале припрохождении искривленных в разные стороны участков скважины. Недостатком также является закрепление игольчатыхподвесок в неподвижное кольцо, что привращении корпуса относительно продольной оси может привести к положению, прикотором оси подвесок будут расположеныне в горизонтальной плоскости и диски незаймут вертикального положения.Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений.Сущность изобретения состоит в том,что устройство содержит две втулки, соединенные гибкой связью, в которых с помощью вращающих я колец и игольчатыхподвесок закреплены два диска, сохраняющие устойчивое взаимно параллельное положение, а на одном иэ дисков закрепленыдва датчика, предназначенных для раздельного измерения искривления скважины ввертикальном и горизонтальном направлении,В предлагаемую конструкцию устройства введены две плоские упругие пластины,два датчика, каждый из которых выполненв виде двух отрезков оптического волокна,приемный блок и дополнительные кольца,установленные с возможностью вращения восновных кольцах.На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг, 2 - вид А на диск с проре 5 зями; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, отрезокоптического волокна; на фиг. 4 - сечениеВ-В на фиг. 3, оптическое волокно в местевыреза.Устройство содержит корпус в виде двух10 последовательно установленных втулок 1 и2, соединенных гибкой связью 3. Во втулках1 и 2 размещены два основных кольца 4 и 5,в которых выполнены кольцевые канавки,заполненные микрошариками 6, а также ус 15 тановлены дополнительные кольца 7 и 8 сотвесами 9 и 10, за счет микрошариков 6имеющие возможность .вращения в основных кольцах 4 и 5. В дополнительных кольцах 7 и 8 с помощью игольчатых подвесок 1120 и 12, эксцентрично расположены отнссительно центра колец, закреплены диски 13и 14 с отвесами 15 и 16. Эксцентричноекрепление дисков 13 и 14 обеспечивает ихустойчивое вертикальное положение, а ус 25 тановка дополнительных колец 7 и 8 с возможностью вращения в основных кольцах 4и 5 обеспечивает при развороте корпуса.относительно продольной оси устойчивое горизонтальное положение игольчатых30 подвесок 11 и 12. К диску 13 прикрепленыдва идентичных датчика 17 и 18, каждый изкоторых выполнен в виде двух отрезков 19и 20 оптического волокна, уложенных в видепетли и закрепленных на противоположных35 сторонах плоских упругих пластин 24, расположенных во взаимно перпендикулярныхплоскостях, Входные торцы отрезков 19 и 20оптически связаны с источником 21 света,размещенным на диске 13, а выходные тор 40 цы оптически связаны с соответствующимифотоприемниками приемного блока 22, и ричем фотоприемники каждого иэ датчиковвключены в мостовую схему, В наружнойоболочке оптического волокна каждого дат 45 чика выполнен вырез 23, а на волокно вместе выреза нанесен слой светопоглощающего материала. Одни концы упругих пластин 24 жестко закреплены на диске 13, адругие концы размещены с возможностью50 перемещения в прорезях 25 и 26 диска 14,Для пластины датчика 17 выполнена горизонтальная прорезь 25, а для пластины датчика 18 - вертикальная прорезь 26.Устройство работает следующим обра 55 зом,При проведении измерений устройствоперемещается вдоль скважины. На искривленном участке скважины втулка 2 поворачивается относительно втулки 1. За счетподвижности дополнительных колец 7 и 8 иэксцетричного подвеса диски 13 и 14 постоянно сохраняют взаимно параллельное положение, нормальное к горизонтальной плоскости, При отсутствии искривления скважины диски 13 и 14 располагаются соосно, а пластины 24 датчиков 17 и 18 деформации изгиба не подвергаются. При искривлении скважины, например, в вертикальном направлении диски 13 и 14 при сохранении взаимно параллельного положения смещаются относительно друг друга в вертикальном направлении, что приводит к изгибу пластины 24 датчика 17, плоскость которой нормальна к направлению деформации, а жесткость в направлении деформации минимальна, При этом изгибаются и отрезки 19 и 20 оптического волокна, закрепленные на противоположных поверхностях пластины 24. Деформация оптического волокна в зоне выреза 23 приводит к изменению степени поглощения света на этом участке, в результате чего изменится интенсивность светового потока, поступающего на соответствующий фото- приемник приемного блока 22. Так как каждый датчик содержит два оптических волокна, расположенные по разные стороны пластины 24, и вырезы 23 на них обращены в противоположные стороны, то на одном фотоприемнике датчика сигнал будет изменяться в сторону увеличения, а на другом - в сторону уменьшения, что приведет к рассогласованию мостовой схемы, в которую они включены, величина которого однозначно зависит от степени деформации оптического волокна, т.е. от величины искривления скважины, Знак рассогласования характеризует направление деформации, т.е, направление искривления скважины. . При этом сигнал с датчика 18 останется постоянньв, так как при чисто вертикальном направлении искривления скважины пластина 24 этого датчика будет перемещаться вдоль прорези 26 диска 14 беэ деформации.При искривлении скважины в горизонтальном направлении будет работать датчик 18 5 аналогично. Формула изобретения 1. Устройство для определения искривлений горизонтальных скважин, содержа щее корпус в виде двух последовательноустановленных втулок, соединенных гибкой связью, размещенные в нем два основных кольца, установленные в основных кольцах посредством игольчатых подвесок два дис ка и источник света, прикрепленный к одному иэ дисков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и повышения точности измерений; оно снабжено двумя плоскими упругими пластинами, при емным блоком, двумя датчиками, каждый изкоторых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна, закрепленных на противоположных поверхностях пластин, в одном иэ дисков выполнены прорези, расположен ные во взаимно перпендикулярных плоскостях, одни концы упругих пластин закреплены на первом диске, другие концы размещены с возможностью перемещения в прорезях другого диска, входные торцы 30 оптического волокна связаны с источникомсвета, а выходные - с приемным блоком, а в наружной оболочке оптического волокна каждого датчика выполнен вырез, на волокно в месте выреза нанесен слой светопогло щающего материала.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено допблнитепьными кольцами, установленными с 40 воэможностью вращения в основных кольцах, а игольчатые подвески размещены в дополнительных кольцах.1719 Г 31 ЕЛА иг оставитель В,Шиляевехред М. Морген гал Корректор М,Кучерява едактор А.Долин ТС изводственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 10 каз 751 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобре 113035, Москва, Ж, Рауш