Способ определения угла наклона скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) 51)5 6 01 Ч 1/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОБРЕТЕН МУ СВИДЕТЕЛЬС ВТО б Изобретение относится к области геофи- электрических сигналзических исследований скважин и пред- бель 4,дополнительныназначено для определения угла наклона ский преобразовательскважины азимутатор 8.Цель изобретения - повышение точно- Фиг.2 - схема элести определения угла наклона скважины и на которой 9 - возбуувеличения диапазона определения углов стического преобраэоРеализация способа иллюстрируется ный сигнал (принимфиг.1-3, . преобразователем),Фиг,1 - схема устройства для измере- (вырабатываемый блония угла наклона скважины, содержащего по кабелю на поверхосновной корпус 1,.центраторы 2, электрон- огибающей отраженнный блок 3 управления, приема и передачи прихода отраженного Ыв, электрический ка- фй корпус 5, акустиче 6, уеея вращения у, р,ктрических сйгйалов,ждающий импульс акувателя, 10 - бтраженаемый акустическим11 - синхроимпульском 3 и передаваемыйность ), 12 - сигналого сигнала, Т- время,сигнала,(21) 4918092/25(56) Комаров С,Г. Геофизические методы исследования скважин, М.: Недра, 1981, с,240 в 2.Казаковский Д.А. и др, Звуколокационная съемка горных выработок, М.: Недра, 1985, с,248.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА СКВАЖИНЫ(57) Использование: в области геофизических исследований скважин и предназначено для определения угла наклона скважины, Сущность изобретения: скважинный прибор опускают в скважину. Акустический преобразователь возбуждают электрическимил сигналами, вырабатываемыми электронным блоком 3, Акустический преобразователь 6 создает акустические импульсы в скважинной жидкости, импульсы распространяются до стенки скважины и отражаются от нее. По известной скорости распространения акустических импульсов в скважинной жидкости и времени пробега Т от акустического преобразователя до стенки скважины и обратно определяют расстояние до стенок скважины и строят контур горизонтального сечения скважины по известной глубине, Определяют координаты положения акустического преобразователя 6 и центра вписанной окружности максимального радиуса. Измеряют расстояние междуэтими точками. Определяют угол отклонения оси скважины. При этом азимутатор и акустический преобразователь размещают в дополнительном корпусе, сое;диненном с основным кабелем, длину которого выбирают исходя из диаметра скважинО, длины М основного корпуса и априорнозначения угла наклона скважины к вертикли Б. Л = О/2(Б) - М. 8 ил.Фиг,З - контур горизонтального сечения скважины, на котором 13 - собственно,контур горизонтального сечения скважины,14 - вписанная окружность, 15 - положениеакустического преобразователя, 16 - центр 5вписаннои окружности, Н - направление намагнитный Север, Ф - угол азимутэльногоотклонения оси скважины,Фиг.4 - схема проведения измеренийугла наклона скважины по глубине, на кото- "0рой 17, 18, 19 - значения глубин, на которыхопределяют наклон скважины, А 1, А 2, Аз -значения углов наклона скважины на соответствующих глубинах.Фиг,5 - контур горизонтального сечения на глубине 17.Фиг.б - контур горизонтального сечения скважины на глубине 18.Фиг.7 - контур горизонтального сечения скважины на глубине 19 20Н - направление на магнитный Север,Ф 1 - % - углы азимутального отклонения насоответствующих глубинах 17, 18, 19..Фиг.8 - схема определения угла азимутального отклонения оси скважины на интересующей глубине, нэ которой ф - . уголазимутального отклонения оси скважины нэглубине 19 относительно глубины 17.Способ осуществляется следующим образом.30В скважину опускают скважинный прибор (фиг.1), Измеряют глубину, нэ которойнаходится акустический преобразователь 6,расположенный в дополнительном корпусе5; Акустический преобразователь возбуждают электрическими сигналами, (фиг.2), вырабатываемыми электронным блоком 3,Акустический преобразователь 6 создаетакустические импульсы в скважинной жидкости, которые распространяются до стенки 40скважины и отражаются от нее. Отраженные сигналы принимаются акустическимпреобразователем 6 и поступают на электронный блок 3 в виде, электрических сигналов. Электронный блок 3 вырабатывает 45электрические сигналы огибающих отраженных сигналов (10, фиг,2) и передает ихна поверхность по кабелю. Узел вращенияакустического преобразователя 7 осуществляет вращение акустического преобразователя 6 в горизонтальной плоскости. Темсамым производится сканирование акустическими импульсами стенок скважины в го-ризонтальной плоскости. По известнойскорости распространения акустических 55импульсов в скважинной жидкости и времени пробега Т от акустического преобразователя 6 до стенки скважины и обратно и определяют расстояние до стенок скважины и строят контур горизонтального сечения скважины на известной глубине (фиг.З). В контур горизонтального сечения вписывают окружность максимального радиуса. Определяют. координаты положения акустиче-, ского преобразователя и центра вписанной окружности максимального радиуса. Измеряют расстояние между этими точками. Угол отклонения оси скважины от вертикали определяют из соотношения: А = агсщ(Р/Л+ М), (1)где А - угол отклонения оси скважины от вертикали;Р - расстояние между акустическим преобразователем и осью скважины;Л -длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного прибора;М - длина дополнительного корпуса скважинного прибора.По данным азимутатора осуществляют аэимутальную привязку контура горизонтального сечения скважины к магнитному северу Н (фиг,З). Угол аэимутального отклонения ф оси скважины от вертикали измеряют между направлением на магнитный Север и направлением отклонения центра . вписанной окружности от положения акустического преобразователя.Данные измерений наклона скважины к вертикали в одной точке по глубине, полученные с помощью данного устройства или какого-либо другого (инклинометра) не дают истинного положения этой точки относительно устья скважины, т.к. вертикальная осью, проходящая через центр скважины на устье и вертикальная.ось, относительно которой производится измерение на данной глубине, в общем случае могут не совпадать.П р и м е р. Скважинный прибор опускают на устье скважины (фиг.4) таким образом, чтобы основной корпус был центрирован в скважине. Измеряют глубину, на которой расположен акустический преобразователь в дополнительном корпусе, измеряют угол отклонения оси скважины от вертикали и угол азимутального отклонения на этой глубине.Перемещают скважинный прибор по глубине на величину (Л + М) (Л - длина электрического кабеля, соединяющего основной и дОполнительный корпуса скважинного прибора; М -длина дополнительного корпуса скважинного прибора). Производят повторные измерения угла отклонения оси скважины от вертикали и угла азимутального отклонения, Такие измерения проводят до достижения интересующей глубины,Угол А отклонения оси скважины на этойглубине от вертикальной оси, проходящейчерез центр скважины на устье определяют(фиг.8) по аналогичной формуле:А = агсто (П/Г), Р)где П - расстояние в плоскости проекции от центра скважины на устье до центра вписанной окружности на интересующей глубине;Г - интересующая глубина, на которой расположен акустический преобразователь.Угол азимутального отклонения оси скважины на интересующей глубине относительно устья находят между направлением на магнитный Север Н (фиг.8) и направлением в плоскости проекции иэ центра скважины на центр вписанной окружности на интересующей глубине,Настоящий способ позволяет значительно расширить диапазон измеряемых углов наклона скважины (практически до 90 градусов), что значительно превышает возможности известных способов, Способ применим для использования его в скважинах с диаметром от 0,5 м до нескольких метров, в которых невозможно провести измерения известными способами. Способ позволяет провести измерения не только в условиях "прямой видимости" ствола скважины, но и при значительных искривлениях скважины.Повышение точности измерений достигается тем, что используют большую измерительную базу, которая зависит от высоты отвеса (расстояние между точкой крепления электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса сважинного прибора, к нижнему койцу основного корпуса и акустическим преобразователем, расположенным в дополнительном корпусе). Тем самым, при равных определяемых углах величина отклонения отвеса от вертикали значительно возрастает и, соответственно точность измерения повышается.Оптимальная высота отвеса в зависимости от конкретных условий измерения в скважине (априорного максимального наклона и диаметра скважины), а также требуемой детальности измерений по глубине, определяют из соотношения:Л О/2 э 1 п(Б) - М, (3)где Л - оптимальная длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного прибора;О - диаметр скважины; Б - априорный максимальный угол наклона скважины к вертикали;М - длина дополнительного корпусаскважинного прибора.Б Второй фактор повышения точности измерений заключается в том, что продольную ось скважинного прибора (основногокорпуса) совмещают с осью скважины посредством центраторов. В известных инк 10 линометрах скважинный прибор в процессеработы ложится на стенку скважины и измеряет отклонение продольной оси прибораот вертикали (при использовании маятникав качестве датчика) или от горизонтальной1 Б плоскости (в случае использования жидкостного датчика). Наличие каверн в скважинеприводит к тому, что продольная ось инклинометра не совпадает с осью скважины иявляется источником больших погрешно 20 стей измерений.Использование данного способа позволяет избежать влияния кавернозности стенок скважины на результаты измерений,ф о р мул а изобретен ия25 Способ определения угла наклона скважины, заключающийся в спуске в последнюю скважинного прибора, включающегоазимутатор, корпус и акустический преобразователь, возбуждении акустических сигнаЗ 0. лов, регистрации отраженных от стенокскважины сигналов и определении контурасечения скважины, отл ич а ю щи йс я тем,что, с целью повышения точности определения угла наклона скважины и увеличенияЗ 5 диапазона определения углов, скважинныйприбор снабжен дополнительным корпусом, соединенным с основным электрическим кабелем, длину которого определяютиз соотношения40 Л = О/2 з 1 п(Б) - М,где Л - длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительныйкорпуса скважинного прибора;О - диаметр скважины;4 б Б - априорное максимальное значениеугла наклона скважины к вертикали;М - длина дополнительного корпусаскважинного прибора,при этом основной корпус центрируют в50 скважине, азимутатор и акустический преобразователь размещают в дополнительном корпусе, по отраженным от стенокскважины акустическим сигналам определяют положение оси скважины, а угол наклона% скважины определяют из соотношения:Аагс 1 д(Р/Л + М),где А - угол отклонения оси скважины отвертикали;Р - расстояние между акустическимпреобразователем и осью скважины,, 10 Заказ 137 В . . Тираж ВНИИЙИ Государственного комитет 113035, Москва, о изобр 35, Рауш Подписноениям и открытиям при ГКНТ Ся наб., 4/5