Устройство для исследования разреза скважины в процессе бурения

(51)4 Е 21 В 47/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский институт нефти игаза им. И.М. Губкина(56) Авторское свидетельство СССРУ 1055866, кл. Е 21 В 47/00, 1983.Авторское свидетельство СССРУ 203587, кл, Е 21 В 47/00, 1967ЯО 1423731 А 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯРАЗРЕЗА СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ(57) Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель изобретенияповышение достоверности идентификации разреза скважины по глубине засчет исключения погрешности, обусловленной наличием промысловой жид -кости в исследуемой пробе шлама, Дляэтого устройство содержит установленный над долотом 13 узел отбора пробышлама, выполненный в виде сопла 14 с1423731 установленной на его входе фильтрующей сеткой 15, обращенной к долоту, и камерой 16 подготовки пробы с установленными на ее входе и выходе об - жимными прокладками 18. Устройство имеет блок анализа, включающий установленную между источником 2 инфракрасного излучения и линзой 5 измерительную ленту Л) 19, выполненную из материала, прозрачного в инфракрасной области спектра. Блок анализа имеет вторую Л 22, два приемника 3 и 4 инфракрасного излучения, вторую линзу 6, два оптических фильтра 7, 8 их привод 10, дифференциальный усилительсинхронизатор. Лента 19 движетсяИзобретение относится к измерительным промыслово-геофизическим ус; - ройствам и предназначено для выявления в разрезе скважины полезных ископаемых по инфракрасному спектрометричскому анализу бурового шлама в процессе бурения.Целью изобретения является повыше - нае достоверности индентификации разреза скважины по глубине за счез исключения погрешности, обусловлен.ой наличием промывочной жидкости в исследуемой пробе шлама.Н Фиг. 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг.2 - Функциональная схема блока анализа.Устройство для исследования разреза скважины в процессе бурения содержит корпус 1, размещенные в корпусе 1 блок анализа, включающий источник 2 и приемники 3, 4 инфракрасног о излучения, оптическую систему с линзами 5, 6, оптические фильтры 7, 8, модулятор 9 с приводом (двигателем 10, блок 11 преобразования и усиления сигналов, датчик 12 глубины, ус - тановленный над долотом 13 узел отбо - ра пробы шлама, выполненный в виде сопла 14 с установленной на его в:;оде фильтрующей сеткой 15, обращенной к долоту 13, и камерой 16 подготовки пробы с выходным каналом 17 и установленными на ее входе и выходе отжимными прокладками 18, установленпрерывисто, прерывая движение по сигналам от синхронизатора для проведения анализа установленного участкаЛ 19 с частицами шлама на всех используемых парах фильтров 7 и 8. Скорость движения Л 19 выбирают экспериментально. Проходя перед источником2, Л 19 с внедрившимися частицамишлама подсушивается и частицы фиксируются линзой 5 на приемнике 3. Наприемник 4 попадает излучение от источника, прошедшее через Л 22, линзу6 и фильтр 8, Каждый фильтр 7 и 8имеет полосы пропускания, соответствующие определяемым полезным ископаемым. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил. 2пую между источником 2 инфракрасногоизлучения и линзой 5 измерительнуюленту 9, сатывающуюся в бобины 20 ипаматывающуюся на бобину 21 при помощи двигателя 10 и выполненную из материала, прозрачного в инфракраснойобласти спектра, причем нижний участок из:1 ерительной ленты 19 установлен в камере 6 подготовки пробы с О возможностью подачи в блок анализа,в который дополнительно введена идентичная измерител; ной ленте 19 закрепленная неподви;по лента 22 формирования опорного оптического излучения, 5 установленная параллельно измерительной ленте 19 в одной с ней плоскости,второй идентичный приемник 4 инфракрасного излучения, вторая идентичная линза 6, второй идентичный опти ческий фильтр 8, привод 23 оптическихфильтров 7, 8, дифференциальный усилитель 24, синхронизатор 25, причем лента 22 формирования опорногооптического излучения установленаежду источником 2 инфракрасного излучения и второй линзой 6, выходыобоих приемников 3,4 подключены квходам дифференциального усилителя24, выход которого подсоединен к вхо ду блока 11 преобразования сигналов,а синхронизатор 25 подключен к приводу 23 оптических фильтров, приводуизмерительной ленты 19 и к датчику12 глубины, ролик 26, Корпус 1 устройства размещен в колонне бурильныхтруб 27, находящиеся в скважине, заполненной жидкостью 28, и пересекающей пласты 29, и содержит также узел30 передачи результатов измерений из5скважины в наземную регистрирующуюаппаратуру (не показано), блок 31преобразования сигналов, с выхода которого сигналы поступают на вход узла 30,Устройство для исследования разреза скважины в процессе бурения работает следующим образом,Колонна бурильных труб вместе с 15отсеком, в котором размещено скважинное устройство, опускается до забоя.При спуске включено питание толькодатчика 12 глубины, который отсчитывает значение истинной глубины скважины. Под действием определенных условий в момент выхода на режим бурения бурового инструмента (например,вращение долота и т.п.) на забоевключается питание источника (излучателя) 2 (см. фиг.1), а затем снекоторой задержкой включается питание двигателя 10 и питание блока анализа. Поток промывочной жидкости 28вымывает частицы разрушающихся горных Зопород из зоны забоя, под напором которого частицы шлама, размером неболее нескольких десятков микрон,проходят через фильтрующую сетку 15.Более крупные частицы шлама при наклонном расположении фильтрующейсетки к потоку промывочной жидкости,а также под воздействием вибрации бурового инструмента при бурении смываются. Частицы шлама струей сопла 14с силой внедряются в измерительнуюленту 19 в камере 16 подготовки пробы. Не внедрившиеся частицы шламапотоком струи сопла выводятся черезвыходной канал 17 наружу, Измерительная лента 19 с внедрившимися частицами шлама при помощи двигателя 10 протягивается через прокладки 18, которые отжимают промывочную жидкость,герметизируя блок анализа, Проходяперед источником 2 излучения, измерительная лента 19 с внедрившимисячастицами шлама подсушивается еготеплом до момента, когда данный участок ленты не установится между излучателем 2 и оптической линзой 5. Инфракрасное излучение от источника 2проходит через измерительную ленту 19и частицы шлама фокусируются линзой 5 на приемник 3 инфракрасного излучения ( в качестве которого может использоваться пироэлектрический приемник или болометр ), При этом потокизлучения модулируется модулятором 9и проходит через оптический фильтрНа другой приемник 4 попадает инфракрасное излучение от источника 2,прошедшее через ленту 22 формированияопорного оптического излучения, линзу 6, модулятор 9 и оптическийфильтр 8. Оптические фильтры 7 и 8образуют пары фильтров, при этомкаждая пара имеет соответствующие определяемым полезным ископаемым полосыпропускания. С приемников 3 и 4 электрические сигналы, пропорциональныепропусканию вещества измерительнойленты 19, шлама и вещества ленты 22соответственно поступают на вход дифференциального усилителя 24 электронного блока 11 (см. фиг.2). С помощьюэтого усилителя выделяется сигнал,пропорциональный пропусканию шламана заданной фильтрами 7 и 8 полосечастот, исключая влияние сигнала,пропорционального пропусканию вещества лент 19 и 22. С выхода синхронизатора 25 через определенный интервалглубин, по приходу сигнала от датчика 12 глубины, поступает сигнал наузел 30 передачи, при этом в наземнуюрегистрирующую аппаратуру с выходаблока 31 преобразования передаетсяинформация о глубине. Затем с выходсинхронизатора поступает сигнал напривод 23,с помощью которого устанавливается первая пара оптическихфильтров 7 и 8. После этого по сигналу с выхода синхронизатора 25 узел 30передает в наземную аппаратуру результат измерения первой полосы частот инфракрасного излучения. Далеепо сигналам от синхронизатора устанавливается следующая пара фильтров7 и 8 и после установки следующий результат измерения передается узлом30 в наземную регистрирующую аппаратуру и т.д. Цикл измерения заканчивается после передачи результата измерения, полученного на последнейпара оптических фильтров. По приходуследующего сигнала датчика 12 глубины на вход синхронизатора 25 циклизмерения повторяется, В наземнойрегистрирующей аппаратуре результатыизмерения привязываются к значениямисправленных глубин. Измерительнаялента может двигаться прерывисто, прерывая движение по сигналам от синхронизатора 25 для проведения анализа установленного участка измери 5 тельной ленты с частицами шлама на всех используемых парах оптических фильтров. Скорость движения измерительной ленты выбирается экспериментально, 10В момент прекращения бурения (например, для наращивания колонны бурильных труб или для смены долота) питание скважинного устройства, кроме датчика глубины, отключается,Формула изобретения Устройство для исследования разреза скважины в процессе бурения, содержащее корпус, размещенные в корпусе блок анализа, включающий источник и приемник инфракрасного излучения, оптическую систему с линзой и фильтрами, модулятор с приводом, блок преобразования сигналов и датчик глубины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности идентификации разреза скважины по глубине за счет исключения погрешности, обусловленной наличием промывочной жидкости в исследуемой пробе шлам, оно снабжено установленным над долотом узлом отбора пробы шлама, выполненным в виде сопла с установлен - ной на его входе фильтрующей сеткой, обращенной к долоту, и камерой под 15 20 25 30 35 готовки пробы с установленными наее входе и выходе отжимными прокладками, а в блок анализа введена установленная между источником инфракрасного излучения и линзой измерительная лента, выполненная из материала,прозрачного в инфракрасной областиспектра, причем нижний участок измерительной ленты установлен в камереподготовки пробы с возможностью подачи в блок анализа. 2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, в блоканализа дополнительно введены идентичная измерительной ленте закрепленная неподвижно лента формированияопорного оптического излучения, установленная параллельно измерительнойленте в одной с ней плоскости, второй идентичный приемник инфракрасногоизлучения, вторая идентичная линза,второй идентичный оптический фильтр,привод оптических фильтров, дифференциальный усилитель и синхронизатор,причем лента формирования опорногооптического излучения установленамежду источником инфракрасного излучения и второй линзой, выходы обоих приемников подключены к входамдифференциального усилителя, выходкоторого подсоединен к входу блокапреобразования сигналов, а синхронизатор подключен к приводам оптическихфильтров, измерительной ленты и к датчику глубины,1423731 Заказ 4618/37 Тираж 531 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5