Устройство для оперативного замера искривления скважин

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцналнстнческнкРеспублнк(22) Заявлено 090781 (21) 3313956/22-03 1511 М. Кл.з Е 21 В 47/022 с присоединением заявки Мо -Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 0703,83 Ф ф"щ щ Ъ4(-иссууовательскиЪВ Ф Ю.С. Костин, С.В. Голубки, А.и В,ф. Келлер(72) Авторы изобретения Забайкальский комплексный научиинститут(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ЗАМЕРА ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН Изобретение относится к технике измерения зенитных и азимутальных углов буровых скважин и может быть использовано для оперативного контроля за проводкой геологоразведочных скважин.Известно устройство для замера искривления скважин с использованием жидкостей, наливаемых в сосуд и оставляющих отпечаток, содержащее корпус и индикаторный стержень ( 11.Недостатком известного устройства является низкая точность замера искривления скважин вследствие получения нечеткого отпечатка, оставляемого на индикаторном стержне, в связи с тем, что в процессе спуско-подъемных операций происходит постоянный контакт жидкости со стержнем. Кроме того,устройством можно замерять только зенит ный угол.Известно также устройство для определения искривления скважин, содержащее корпус, патрон и индикаторныйстержень 23.Недостатком данного усгройства является то, что конструкция его сложна и не обеспечивает необходимой точности замера искривления скважин в виду того, что каждый индикаторный стержень имеет свою нулевую метку, которые необходимо в процессе подготовкиустройства к работе совмещать в однорплоскости,Наличие чадрового механизма и источника питания электрической цепиобуславливает повышенные требованияк герметичности устройства и регла 10 ментированное время на спуск-его вскважину. Кроме того, автономныйпринцип работы устройства не позволяет прервать процесс измерения при некоторых обьективных факторах (например, поломка бурового оборудования,.отключение электроэнергии, непредвиденные остановки бурового снаряда,вскважине).Наличие этих факторов прйводит кснижению эффективности работы устроЯства в целом,Целью изобретения является повышение точности замера искривления скважин различного диаметра.Указанная цель достигается тем,что устройство, содержащее корпус,патрон и индикаторный стержень, снабжено шаговьи механизмом, связанныи синдикаторным стержнем,При этом шаговый механизм можетбыть выполнен в виде вала с попереч 1002550ными канавками, соединенного с индикаторным стержнем,и подпружиненного поршня с цанговой втулкой, взаимодействующей с валом,или в виде поршня,вэаимодействукщего с набором подпружиненных колец,имекщих внутренние 5 конусные уступы и расположенные между корпусом и индикаторным стержнем, причем в верхней части поршня укреплена цанговая втулка.10Кроме того, цанговая втулка размещена во внутренней полости поршня,между патроном и корпусом установленаманжета, охватывающая по наружной поверхности индикаторный стержень.Устройство снабжено также центрирующими втулками, расположенными наповерхности корпуса.На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство, общий вид; на фиг. 2сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - 20то же, что на фиг. 1; на фиг, 4 - се,чение Б-Б на фиг, 3.Устройствофиг, Цсодержит нижний переходник 1, корпус 2, во внутренней полости которого расположены патрон 3,манжета 4, индикаторный стержень, состоящий из двух частей; нижней 5, выполненной из нейтрального материалапо отношению к жидкости, и верхней б,на наружной поверхности которой фиксируется отпечаток и нанесены продольные риски, например, через 5 ф.К верхней части индикаторного стержня крепится вал 7, имеющий попереч-.ные канавки и два продольных шпонрчных паза, Между валом 7 и корпусом 2установлен поршень 8, во внутреннейполости которого расположена цанговаявтулка 9, ниже поршня установленапружина 10. Для ограничения хода пор шня 8 служит кольцевая шайба 11,Шпонки 12 используются для устраненияповорота вала 7 относительно корпуса 2, в котором они установлены, Дляподсо динения устройства к колонне 45бурильных труб служит верхний переходник 13. Составные части индикаторного стержня 5 и б и вал 7 имеют соответственно центральные каналы Ви Г для прохода промывочной жидкости. На наружной поверхности корпуса 2 в его нижней и верхней частяхустановлены центрирующие втулки 14,а к нижнему переходнику 1 крепитсяпородоразрушающий инструмент 15.Устройство (фиг. 3) содержит нижний переходник 1, корпус 2, внутрикоторого расположены патрон 2, манжета 4, пружина 5, кольцевая шайба 6,набор колец 7 с конусными уступами ииндикаторный стержень 8, состоящий 60иэ двух частей и имеющий продольныериски, например, через 5 ф,К верхней части индикаторного стержня крепится цанговая втулка 9, Поршень 10 установлен коаксиально относительно индикаторного стержня 8, вовнутренней полости которого размещенограничитель поворота 11, представляющий собой вал с двумя шпоночными пазами, в которых размещаются соответствующие выступы индикаторного стержня 8.Этот вал имеет центральный канал "Е"для прохода промывочной жидкости. Длясоединения устройства с колонной бурильных труб служит верхний переходник 12,"Йа поверхности корпуса 2 установленыцентрирующие втулки 13, а к нижнемупереходнику 1 крепится породоразрушающий инструмент 14.1Устройство для оперативного замераискривления скважин работает следующим образом.Перед спуском устройства в скважину до заданной отметки с известнымипараметрами первоначально заполняютполовину объема патрона 3 жидкостью,например, раствором медного купороса.В момент спуска и дохождения устройства до заданного интервала жидкостьв патроне 3 контактирует с нижнейчастью 5 индикаторного стержня, выполненной иэ неактивного металла.После окончания спуска под определенным давлением прокачивают промывочную жидкость, часть которой через1каналы В и Г стержней 5 и б ивала 7 поступает в скважину, а другаячасть жидкости, проходя через отверстия Д в корпусе 2, создает перепад давления на поршне 8, Поршень 8вместе с цап овой втулкой 9 перемещается, сжимая пружину 10, при этом лепестки цанговой втулки, которые размещены в поперечной канавке вала 7смещают его вместе с индикаторнымстержнем на величину, соответствующуюходу поршня 8 с ограничением кольцевой шайбой 11.Ход поршня 8,а соответственно и ход индикаторного стержня является шаговымйеремещением. При этомшпонка 12 служит направляющей,препятствуя проворачиванию индикаторногостержня, тем самым исключается возможная погрешность в измерении. Часть индикаторного стержня б заходит в патрон 3,вступая в контакт с жидкостью, а манжета 4 во время перемещения стержняснимает с его поверхности налипшиечастички шлама и грязи, обеспечивая при этом благоприятные условия для получения более четкого отпечатка, и повышает долговечность работы уплотнений патрона 3. Затем сбрасывают давление промывочной жидкости, пружина 10 разжимается, поднимая поршень 8 с цангой 9 до упора в шпонку 12. В момент этого движения цанга 9 последовательно набегает на конусную и цилиндрическую части вала 7 с последующим размещениеМ лепестков этой цанги в поперечных канавках вала. В дальнейшем устройство выдерживают определенное время в зависимости от концентрации раствора) в заданной точке скважины для получения отпечатка на индикаторном стержне, после чего снова создают давление и шаговый механизм перемешает индикаторный стержень 5 на следующий шаг. При этом часть стержня, на котором получен отпечаток, выходит из патрона 3 и не контактирует с жидкостью, находящейся в патроне, а следовательно, этот отпечаток не 10 размывается ею при спуске на следующую отметку, Затем снова сбрасывают давление, шаговый механизм возвращается в исходное положение и устройство опускают до посгедующей отметки 15 глубины скважины,. а отпечаток, погучаемый во время этого спуска при расшифровке данных измерений в расчет не берется, т.е. он образуется нечетким и может нести некоторую погрешность. Последующие измерения запроектированных точек скважины производятся в описанном порядке.При подаче промывочной жидкостифиг.З) часть ее поступает в скважину, а часть, воздействуя на поршень 10, перемещает набор колец 7, индикаторный стерень 8, цангу 9, сжимая при этом пружину 5. Ход поршня 10, а следовательно,и индикаторного стержня 8, ограничивается шайбой 6 при упоре в нее набора когец 7 и равен шаговому перемещению, После сброса промывочной жидкости пружина 5 разжимается, возвращая в исходное положение набор колец 7. 35 Во время этого движения стержень 8 остается в том погожении, в какое он был перемещен при ходе поршня 10, а набор колец 7, двигаясь вверх, первым 40 конусным уступом набегает на цанговую втулку 9, .разимая ее лепестки, проскакивает через нее. При перемещении движение индикаторному стержню передается через цанговую втулку 9, которая 45 своим верхним торцом упирается в нижний торец первого конусного кольца.При последующей работе цанговая втуг; ка посгедовательно перескакивает черЕз конусные уступы остальных колец с упором в их нижние торцовые поверхности, когда совершается шаговое перемещение индикаторного стержня.Во время движения индикаторного стержня грязь или шлам с его поверхности удаляется манжетой 4. Для исключения погрешности измерения внутри индикаторного стержня 8 размещен вал 11, жестко скрепленный с корпусом 2 и имеющий два шпоночных паза, по которым скользят выступы, выполненные 60 з верхней части стержня 8, исключая его проворот. Вся последовательность операций замера искривления скважин, а следовательно, и порядок работы устройства аналогичен приведенному, 65 После проведения всего цикла измерений в заданных точках скважины устройство поднимают на поверхность,разбирают, извлекая индикаторныйстержень для расшифровки результатаизмерения по полученной серии отпечатков, Расшифровка результатов измерения производится по известной методике.При эксплуатации устройства в скважинах различного диаметра Йрименяютсменные центрирующие втулки, позволяющие занять ему истинное положение,ис"ключая его перекос относительно осискважины, что обеспечивает получениедостоверных результатов измерения.Применением в конструкции устройствапородоразрушающего инструмента достигается совмещение технологическихопераций - бурения и измерения.Использование предлагаемого уст-.ройства для оперативного замера искривления скважин при геологоразведочном бурении позволяет значительно повысить эффективность работы и точностьзамеров по сравнению С известными аналогичными устройствами. Наличие шагового механизма в конструкции устройства обеспечивает получение на одноминдикаторном стержне серии четких отпечатков и исключает размывание этихотпечатков в момент спуско-подъемныхопераций. Наличие отмеченных положительных качеств предлагаемого устройства в целом предопределяет повышениепроизводительности труда при производстве контроля за проводкой скважин.Условную годовую экономию от внедрения устройства для оперативного замера искривления скваин можно подсчитать следующим образом. При производстве замеров искривленных интерваловскважин известным устройством (много"патронным измерителем Радченко) возможна погрешность результатов проведенных измерений в виду неточностисовмещения нулевых меток индикаторныхстержней. Неточное измерение приводит к необходимости проведения дополнительных циклов искривления,Формула изобретения1. Устройство для оперативного замера искривления скважин, содержащее корпус, патрон и индикаторный стержень, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности замера искривления скважин, оно снабжено шаговым механизмом, связанным с индикаторным стержнем.2, Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что шаговый механизм выполнен в виде вала с поперечными канавками, соединенного с индикаторным стержнем, и подпружиненно 1002550го поршня с цанговой втулкой, взаимодействующей с валом.3. Устройство по и, 1, о т л и - ч а ю щ е е.с я тем, что шаговый механизм выполнен в виде поршня, взаимо. действукщего с набором подпружинен ных колец, имеющих внутренние конусные уступы и распбложенных между корпусом и индикаторным стержнем, причем в верхней части поршня укреплена цанговая втулка. 104. Устройство по пп. 2-3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что цанговая втулка размещена во внутренней полости поршня.5Устройство по пп,1-3 р о т л и -5 .ч а ю щ е е с я тем, что между патроном и корпусом установлена манжета,охватывакщая по наружной поверхности индикаторный стержень.6. Устройство по пп. 1-3, о т л нч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения замера искривления сква" жин различного диаметра, оно снабжено пентрирующими втулками, располо" ,женными на поверхности корпуса. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сулакшин С.С. Методическое руководство по. направленному бурениюгеолого-разведочных скважин. М, 197 В,с. 327-331,2. Сулакшин С,С. Искривление скважин. М., Госгеолтехиэдат, 1960,с. 116 119,угород ул. Проектная Тираа 601,ПИ Государственого копо делам иэобретений35, Москва,. Ж, Рауш тета СССРоткрытийкая наб., д.