Датчик угла наклона скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6305 51)5 Е 21 8 4 ГОСУДАРСТВ ПО ИЗОБРЕТ ПРИ ГКНТ СС ЫЙ КОМИТЕТЯМ И ОТКРЫТИЯ ТЕНИ яГ) ДАт 57) Исполь кважин с г ребующими енитных угл О ОПИСАНИЕ И(71) Всесоюзный научноинститут нефтепромысл(56) Геофизические мескважин. - Справочник гВ.Н.Запорожца, М.: НедАвторское свидетелИ. 757696, кл. Е 21 В 47 ГЛА НАКЛОНА СКВАЖИНЫ вание: при строительств риэонтальными стволами ысокую точность измерени попадания в продуктивные пасты малой мощности и контроля за прохождением трассы ствола скважины по простиранию пласта. Сущность изобретения: полость корпуса между внешним 1 и внутренним 2 коаксиально расположенными цилиндрическими стаканами заполнена несмешивающимися жидкостями ртутью 3 и вязкой жидкостью 4, внутренний стакан 2 содержит свинцовый экран 5 с коллимационным окном 6 в виде усеченного конуса. по оси которого установлен источник гамма-излучения 7. Детектор гамма-излучения 8 установлен на наружной торцевой поверхности внешнего стакана 1 напротив коллимационного окна 6 и окружен свинцовым экраном 9. Положительный эффект: повышается точность проводки скважин по заданным траекториям за счет более высокой точности измерений углов наклона и надежности в работе. 4 и 4 7 Х Г1776305 20 25 случайным механическим воздействиям, обуславливающая недостаточную точность измерений,Известен датчик угла наклона, включающий заполненную двумя несмешивающимися жидкостями кольцевую полость, образованную двумя коаксиально расположенными цилиндрическими стаканами,где 30 35 зазоре между цилиндрическими стаканами, являющейся аффективным поглощающим экраном на пути прохождения гамма-излучения от точечного источника до детектора. При изменении угла наклона датчика изменяется площадь поперечного сечения . ртути в торцевом зазоре и соответственно пропорционально изменяется интенсивпреобразователя угла наклона. Даже в случае небольшого зазора между электродами емкостного преобразователя (например, при соотношении радиусов ность регистрируемого гамма-излучения При этом чувствительность датчика к изменению угла наклона регулируется исходными соотношениями диаметра круговой полости (и соответственно детектора) и проэлектродов Я 1/Я 2 = 1,1-1,2) и значительной осевой протяженности электродов(0,3- 0,5 м) емкостной преобразователь образует электрическую емкость очень малой 50 тяженности в осевом направлении круговой полости, а также общим количеством ртути в круговой полости. При заданном диапазоне изменений угла наклона путем выбора соотношения масс несмешивающихся жидкостей в круговой полости датчика, соотновеличины (менее 10 пФ). При этом добротность измерительной цепи низка (составляет доли единиц), а резонансная частота очень велика (сотни МГц), что обуславливает "размытость" резонансных кривых, существенное влияние емкостей С 1 - С ем 55 шения геометрических размеров элементов корпуса датчика, расстояния источника от детектора и диаметра детектора может быть костного преобразователя датчика друг на друга, и как следствие, низкую чувстви- достигнута наперед заданная дифференцительность к изменению угла наклона и ация регистрируемых детектором значений Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано при строительстве нефтяных и газовых скважин, в частности, при строительстве сквакин с горизонтальными стволами, требующими высокую точность измерения зенитных углов для попадания в продуктивные пласты малой мощности и контроля за прохождением трассы ствола скважины по простиранию пласта,Известны устройства для определения кривизны скважины, содержащие отвес, расположенный на рамке, которую смещенный относительно оси ее вращения груз совмещает с плоскостью искривления Скважины. Угол искривления скважины равен углу между направлением отвеса и осью прибора, Недостатком этих устройств является их значительная восприимчивость к одна из несмешивающихся жидкостей - электропроводящаяся, а другая - диэлектрик. На внутренних стенках цилиндрических стаканов установлены электроды, имеющие слой диэлектрика. В зависимости от величины перемещения границы раздела жидкостей в кольцевой полости относительно первоначальной происходит изменение электрической емкости, значение которой соответствует углу наклона.Данное устройство является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и принято за прототип,Недостатком устройства является низкая точность измерений, связанная с недостаточной чувствительностью емкостного 5 10 15 соответственно низкую точность измерений,Целью изобретения является повышение точности измерений,Указанная цель достигается тем, что известный датчик угла наклона скважины, содержащий корпус из двух коаксиально расположенных цилиндрических стаканов с образованием между ними герметичной круговой полости, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями, и регистрирующий блок, снабжен размещенным во внутреннем цилиндрическом стакане свинцовым экраном с коллимационным окном и установленным в последнем на его продольной оси источником гамма-излучения, коллимационное окно выпол ено в виде усеченного конуса, большее основание которого расположено на торцевой поверхности внутреннего стакана, а со стороны меньшего основания установлен источник гамма-излучения, регистрирующий блок выполнен в виде радиационного преобразователя с детектором гамма-излучения, установленным на наружной торцевой поверхности внешнего цилиндрического стакана со стороны большего основания коллимационного окна и соасно с ним, а в качестве двух несмешивающихся кидкостей берут ртуть и вязкую жидкость,Интенсивность регистрируемого радиационным преобразователем гамма-излучения при постоянной гамма-активностиисточника зависит от площади поперечного сечения ртути, находящейся в торцевомгамма-излучения от угла наклона, соответственно и точность измерений. Это доказывает достижение цели, поставленной изобретением.Предлагаемый датчик угла наклона отличается от прототипа тем, что он снабжен размещеннымво внутреннем цилиндрическом стакане свинцовым экраном с колли- мационным окном и установленным в последнем на его продольной оси источником гамма-излучения, коллимационное окно выполнено в виде усеченного конуса, большее основание которого расположено на торцевой поверхности внутреннего стакана, а со стороны меньшего основания установлен источник гамма-излучения, регистрирующий блок выполнен в виде радиационного преобразователя с детекто,ром гамма-излучения, установленным на наружной торцевой поверхности внешнего цилиндрического стакана со стороны большего основания коллимационного окна и соосно с ним, а в качестве двух несмешивающихся жидкостей берут ртуть и вязкую жидкость.На фиг.1 и 2 приведен общий вид предлагаемого устройства в варианте, предназначенном для измерения углов наклона стволов скважин близких к горизонтальному (на фиг,1 датчик расположен горизонтально, на фиг.2 датчик расположен под некоторым углом к горизонтальной плоскости); на фиг.3 и 4 - соответствующие разрезы А-А на фиг.1 и 2,Датчик угла наклона содержит корпус, выполненный в ниде двух коаксиально расположенных цилиндрических стаканов: внешнего 1 и внутреннего 2, с образованием между ними герметичной круговой полости, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями, а в качестве одной из которых использована ртуть 3, а в качестве другой - вязкая жидкость 4, например, трансформаторное масло.Ртуть является хорошим гамма-поглощающим экраном и служит рабочей жидкостью, а трансформаторное масло является амортизирующей жидкостью и практически не поглощает гамма-излучение на пути его прохождения от источника до детектора,Во внутреннем стакане 2 размещен свинцовый экран 5, имеющий коллимационное окно, выполненное в виде усеченного конуса. большее основание которого расположено на торцевой поверхности стакана 2,По оси коллимационного окна б со стороны меньшего основания установлен источник гамма-излучения 7. На наружной5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Формула изобретенияДатчик угла наклона скважины, содержащий корпус из двух коаксиально располокенных цилиндрических стаканов с образованием между ними герметичной круговой полости, заполненной двумя неторцевой поверхности внешнего стакана 1 напротив коллимационного окна б свинцового экрана 5 соосно с ним установлен детектор гамма-излучения 8 представляющий собой кристалл Ма (Те), диаметр которого близок к диаметру внутреннего стакана 2, С целью уменьшения вклада естественного гамма-излучения пород и рассеянного гамма-излучения от источника 7 детектор 8 окружен свинцовым экраном 9.Расстояние между торцами внешнего и внутреннего цилиндрических стаканов выбирают в зависимости от энергии источника гамма-излучения таким образом, чтобы слой ртути 3 практически полностью поглощал прямое гамма-излучение от источника 7, Так, при энергии гамма-излучения источника 7 порядка 100 кэВ вполне достаточен слой ртути в полости между торцами цилиндров толщиной 5 - 7 мм,Датчик угла наклона работает следующим образом.Глубинный прибор, в котором вдоль оси размещен датчик, опускают в скважину на каротажном кабеле и устанавливают его неподвижно для проведения измерений угла наклона ствола скважины последовательно в каждой иэ точек наблюдения.В зависимости от изменения величины зенитного угла будет устанавливаться на такой же угол уровень 10 ртути 3 относительно оси датчика, При этом будет изменяться площадь поперечного сечения слоя ртути 3 в торцевом зазоре и соответственно будет изменяться интенсивность прямого гамма- излучения, зарегистрированного детектором 8.Во ВНИИнефтепромгеофизике (г. Уфа) изготовлен экспериментальный образец датчика угла наклона в варианте, предназначенном для измерения углов наклона стволов скважин, близких к горизонтальному, с геометрическими характеристиками, изображенными на фиг.1-4.В качестве источника гамма-излучения применен кадмий(Сб ), энергия излу 109чения которого составляет 87 КэВ, период полураспада 1,3 года. Для нормальной работы датчика используется источник очень малой активности, порядка 0,005 мг-экв,Я, а не требующий специальных мероприятий по его учету, хранению и соблюдению условий техники безопасности.1776305 Составитель Д.БернштейнТехред М.Моргентал тор орректор М,Шарош аказ 4048 ПодписноеВНИИПИ Госуда ретениям и открытиям при ГКНТ СССшская наб 4/5 Тиражрственного комитета по изоб 113035, Москва. Ж, Рау Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 10 смешивающимися жидкостями, и регистрирующий блок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен размещенным во внутреннем цилиндрическом стакане свинцовым экраном с коллимационным окном и установленным в последнем на его продольной оси источником гамма-излучения, коллимационное окно выполнено в виде усеченного конуса, большее основание которого расположено на торцевой поверхности внутреннего стакана, а со стороны меньшего основания установлен источник гамма-излучения, регистрирующий блок выполнен в виде радиационного преобразователя с детек тором гамма-излучения, установленнымна наружной торцевой поверхности внешнего цилиндрического стакана со стороны большего основания коллимационного окна и соосно с ним, а в качестве двух несмеши вающихся жидкостей использованы ртуть ивязкая жидкость.