Индикатор направления искривления наклонных скважин

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ РЕСПУБЛИК 4892 А 1 9)я)5 Е 21 В 4 БР ПИСАНИЕ ЕТ И роходке нает бытьисаправленияо искривлеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ, (56) Авторское, свидетельство СССР 1 Ф 1167311, кл. Е 21 В 47/022, 1983,Авторское свидетельство СССР М 1395817, кл. Е 21 В 47/022, 1986, (54)ИНДИКАТОР НАПРАВЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ НАКЛОННЫХ СКВАЖИН (57) Изобретение предназначено для оперативного контроля и оценки резких искривлений наклонных и горизонтальных скважин, а также других выработок, в частности, траншей под трубопровод, кабель и т.д. Цель - повышение надежности, качества и эффективности работы. Индикатор содержит корпус иэ двух шарнирно соединенных частей: Изобретение относится кправленных выработок и мопользовано при контролеестественного и искусственнония наклонных скважин. Известен индикатор направления искривления наклонных скважин, включающйй подвижный в осевом направлении ориенти-. руемый носитель информации и шарнир с хвостиком, выполненный в виде штыря с толкателем с подпружиненного колпака с осевым каналом, несущего набор меченных игл, которые помещены в осевом канале и контактируют с толкателем, Замеры производят путем последовательного выталкивания игл в ориентированный экран, причем число замеров определяется количеством игл помещенных в кассету колпака. в верхней части корпуса размещены подпружиненный поршень и хвостовик с иглой, в нижней части размещена с возможностью вращения несбалансированная масса, связанная с носителем информации, Носитель информации установлен на несбалансированной массе с воэможностью осевого перемещения относительно последней и включает систему кинематических связанных катушек для протяжки фотопленки, которая закрывает лицевую часть носителя информации, куда наносятуколом иглы метки, характеризующие угловое смещение шарнирно соединенных частей корпуса индикатора, Точечный замер искривления фиксируется на отдельном кадре подвижной фотопленки. За один спуск инструмента Р в скважину можно произвести не менее 30 измерений. 4 з,п.ф-лы, 5 ил,Недостатками индикатора являются низкая надежность, недостаточный обьем и точность измерений. Низкая надежность обусловлена принципом производства отметок на экране - последовательной подачей игл, так как этот процесс требует точной подготовки подающего механизма,-в противном случае происходит заклин игл в колпаке и поломка -толкателя. Весьма неопределенным может оказаться результат измерения, если в процессе замера угол между ведущим и ведемым звеньями индикатора на смежных участках не изменяется, т,е, произойдет укол в предыдущую точку. В этом случае подаваемая толкателем игла попадает в уже находящуюся в основании носителя информации иглу, что приведет либо к заклиниванию ее в канале колпака, либо она вовсе выпадает за пределы осно1754892 радиальному смещению меток-спутников вания, следовательно, очередность замера практически невозможно, что отрицательно скажется на качестве и достоверности приведенных замеров. Кроме того, для визуаль 5 ного определения порядкового номеразамера радиальный угол между метками- спутниками должен быть не менее 30., что дезориентации носителя информации, При позволяет за один спуск инструмента произвести не более 12 точек замеров. и следомалых зенитных углах скважины; близких к вертикали, смещающего момента несбалан 10 вательно, ограничивает объем информации Регистратор, включающий несбалансированную массу, соединен с гидроприводом сированной массы может оказаться недостаточно для преодоления трения в опорах системы и помещен в корпус, заполненный в процессе работы промывочной жидкорадиальных подшипников, что также не позволит ориентировать носитель информастью, что неизбежно вызовет зашламование храпового и кулачкового механизма, а также ции в апсидальной плоскости скважины. Недостатком индикатора является также огподшипниковых опор несбалансированной массы и соответственно их поломку или отказ. Цель изобретения - повышение надеж 20 ется количеством меченых игл, которое 25 ния наклонных скважин, включающий штырь хвостовика и колпак, установленные хней части которого размещены подпружиненньй поршень и хвостовик в виде штыря с иглой, установленный соосно с корпусом в шарбвой пяте шарнира, поршень закрепкоаксиально с ограниченным поворотомколйака относительно штыря с помощью ку 30 ленный в верхнем конце хвостовика, несбалачкового и храпкового механизмов и нанолансированную массу, размещенную в нижней части корпуса с воэможностью вращения отнбсительно его в подшипниковых опорах и жестко связанная с носителем инрадиальному углу между ними. Кроме того,формации, выполненным в виде пластичнонесбалансированная масса подвешена на гибком тросе, что позволяет увеличить точго основания, покрытого лентой, нижняя часть корпуса снабжена штоком, размещенным в осевом канале несбалансированной массы с возможностью осевого перемещеность замера при малых зенитных углах скважины, Это устройство имеет преимущество по сравнению с существующими, так 40 ния, закрепленной в осевом штоке стойкой,с установленным на ней лентопротяжным механизмом, выполненным в виде зарядной как в нем метки замеров наносятся не отдельно помещаемыми в основание носителя информации иглами, а с помощью кассеты, приемной катушки, кинематически стационарно закрепленной иглы, что позво- (фрикционно) связанной с приводной калялетизбежать выше приведенных ослож тушкой, заневоленной спиральной пружинений с автономными иглами и несколько нойа пластичйое основание размещено на 50 захватйые крючки, взаимодействующие с сущи существенные недостатки, относящиперфорированной лентой. Носитель информации индикатора снабжен жестким осноеся к надежности; качеству и эффективности информации. Замер в одной точке данным индикатором сопровождаетванием, расположенным под пластичным ся нанесением на неподвижном основании основанием, установленным между ними 55 носителя информации одновременно трех упругим элементом и дополнительной иглой; закрепленной в центре жесткого оснометок, позволяющих определить порядок замера; таккак эти"три метки сконцентри- рованы на окружности диаметром не более вания соосно с корпусом. Выполнение носителя информации с подвижной пленкой 10 мм, то при большой кучности точек послена его лицевой части позволяет производующих замеров, определить их порядок по дить очередные метки на отдельном кадре,будет не установлена и результат контроля будет неудовлетворительным, Помимо этого при подаче промывочной жидкости возможно эашламование вращающейся несбалансированной массы в подшипниковых опорах, что приводит к заклиниванию и раниченный объем количества замеров им за один спуск в скважину, Это обуславливается тем, что количество замеров определяограничено (до 5-6 шт.) габаритами несущего колпака в его линейных и поперечных размерах.Наиболее близким к предлагаемому является ийдикатор направления искривлесящего последовательно на носитель информации две метки - основную и метку- спутник, позволяющие установить очередность замера по изменяющемуся увеличить обьем" замеров эа бдин спуск индикатора,Однако данномуиндикатору также и риности, качества и эффективности работы,Поставленная цель достигается тем, что в индикаторе направления искривления наклонных скважин, содермэщем корпус из двух частей, соединенных шарниром, в верстойке. Лента индикатбра выполнена перфорированной иэ фотопленки, а в торце несбалансированной массы установленыиндивидуальном для каждого замера, чтопозволило избежать кучности меток, свойственной аналогам, улучшить качество и наглядность замеров. Периодическоесмещение пленочного покрытия осуществляется при каждом взаимодействии хвостовика с носителем информации благодарявозможности осевого возвратно-поступательного движения последнего относительно несбалансированной массы исвоеобразного грейферного механизмапротягивающего пленку. Так как габариты устройства позволяют разместить в нем стандартную фотопленку, рассчитанную на36 кадров, то это устройство обуславливаетзначительное увеличение количества замеров по сравнению с аналогами, Кроме того,вся система механизмов находится в закрытом контейнере, изолированном от промцвочной жидкости, благодаря тому, что для 20 осуществления меток в устройстве поступательно подвижным является не экран с несбала нси рован ной массой (как этохарактерно для аналогов), а штырь, связан- ный с поршнем, находящимся в другом узле), Такая компоновка узлов позволяетзначительно повысить надежность работыиндикатора. Наличие в центре жесткого основания носителя информации иглы и выполнение пластичного основания 30подвижным относительно последнего позволяет при каждом взаимодействии хвостовика с экраном наносить на кадр пленкисразу две метки: центральную (отсчетную) иосновную, что также улучшает качество и 35достоверность замеров;Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить надежность, качество и эффективность существующихиндикаторов кривизны, 40 На фиг.1 изображен индикатор замера кривизны, общий вид; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1 вид лицевой части экрана с метками; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1; на фйг.5 - 45сечение Г-Г нэ фиг,1; Корпус индикатора (фиг.1) состоит издвух частей а - верхней и б - нижней, соединенных шарниром 1, В осевом канале шаровой пяты 2 шарнира, жестко соединенной 50с нижним переходом 3 трубчатого корпуса 4ведомого звена, установлен хвостовик 5, который в верхней части выполнен в.виде поршня 6, опирающегося на пружину 7. Внижней, торцовой части хвостовика, сооснос ним жестко установлена игла 8, В нижней части корпуса 9 на подшипниковых опорах10, 11 установлена несбалансированнаямасса 12, несущая на себе носитель информации и лентопротяжный механизм, Носитель информации установлен соосно с кор пусом индикатора на торцовой планке 13 рамочной стойки 14, несущего лентопротяжный механизм, и состоит из жесткого основания 15, закрепленного с помощью винта 16 на планке 13, демпфирующего у- ругого элемента (резины) 17 и пластичного основания 18, На боковых плоскостях жесткого основания 15 экрана закреплены направляющие планки 19, имеющие на свободном конце эллипсовидные отверстия 20, куда помещены цапфы лентопротяжных катушек 21. В промежутке между катушками 21 свободно установлено пластйчное основание 18, охватывающее фигурнымй концами катушки; выполненные также из пластичного материала, например, из дерева, В центре жесткого основания 15 носителя информации, соосно с индикатором установлена игла 22; по длине равная толщине демпфирующей и пластичной частей основания. Лицевая часть носителя информации (пластичное основание 18 и катушки21) покрыта сверху фотопленкой 23, заправленной в лентопротяжный механизм. Лентопротяжный механизм смонтирован нз рамочной стойке 14 и состоит иэ зарядной кассеты 24, приемной катушки 25. фрикционно взаимодействующей с приводкой катушкой 26, которая заневолена спиральной пружиной 27, установленной на этой катушке. Фотопленка 23 протянута с зарядкой кассеты 24 через оттяжной ролик 28 на лицевую часть экрана и далее через ролик 29 нэ приемную катушку 25,В лицевой части носителя информации расположены проволочные скобы 30, направляющие и удерживающие пленку 23 (фиг.2). В тыльной части каркаса 14 с помощью винта 31 закрепленосевой шток 32, который помещен в осевом канале несбалансированной массы 12 на пружину 33. Шток в осевом канале массы 12 перемещается с помощью направляющего винта 34, который входит в продольный паз35 штока (фиг.5), что позволяет всей системелентопротяжного механизма совершать продольное движениеОтносительно несбалэнсированной массы, не вращаясь относительно ее. В торце несбалансированной массы 12 установлены захватные крючки 36 (фиг.1, фиг.4), взаимодействующие с перфорацией фотопленки 23. Внутренняя полость нижней части корпуса в изолирована от внешней среды и от промывочной жидкости, проходящей через верхнюю часть корпуса а благодаря уплотнению 37 и 38 нз хвостовике 5, уплотнению 39 в нижней части корпуса в, В нижней части несбалансированная масса 12 осью 40 через шаровой подпятник 41 опирается на торец регулиро5 и лицевой частью экрана (фиг.1). Индикатор работает следующим образом. 5 Индикатор собирается, регулируется и10 15 30 40 информации и лентопротяжного механизма 45относительно несбалансйрованной массы вочного болта 42, с помощью которого регулируется зазор между иглой 8 на хвостовике на колонне бурильных труб 43 опускается в скважину на глубину замера искривления; На требуемой глубине верхняя и нижняя часть корпуса индикатора устанавливаются по касательной к траектории локального искривления и угол образованный их осями копирует пространственный угол кривизны скважины на заданной глубине, При этом несбалансированная масса, подчиняясь смещающему моменту; самоустанавливается симметрично апсидальной плоскости наклонной скважины. поворачивая одновременно в ориентированное положение и носитель информации совместно с лентопротяжным механизмом, Благодаря наличию шаровой опоры 41 и радиальных подшипниковых 10 и 11 несбалансированная масса с экраном легко ориентируется в апсидальной плоскости даже при малых (2- 3) зенитных углах скважины. После установки индикатора на заданной глубине в бурильную колонну 43 подается промывочная жидкость, которая создает избыточное давление в полости верхней части корпуса а и воздействует на поршень 6 хвостовика 5, который опускается вниз, сжимая пружину 7 (фиг,1), Опираясь на лицевую часть носителя информации хвостовик 5 наносят основную метку иглой 8 на фотопленке 23, покрывающей ее пластичное основание 18 и од воздействием хв осто ви ка пода ется вниз относительно жесткого осйования 15, деформируя упругий элемент 17 (фиг,1,фиг.З), при этом игла 22, протыкая пленку 23 с другой стороны, наносит одновременно центральную (осевую) метку отсчета на кадре фотопленки, Продолжая движение вниз, хвостовик 5 опускает всю систему носителя. 12 на величину хода, равную ширине кадра фотопленки, сжимая при этом пружину 33. Ход поршня 6 вниз совместно с системой лентопротяжного механизма и носителя инФормации ограничивается упором в переход 3, Таким образом, при движении хвостовика вниз на фотопленке экрана наносят две метки: основная метка А и осевая метка О (фиг,2). После этого прекращают подачу промывочной жидкости; благодаря наличию дросселирующих отверстий а уравновешивается и поршень 6 под действием пружины 7 возвращается в исходное положение. Система носителя информации с 20 25 лентопротяжным механизмом под действием пружины 33 также возвращается в исходное положение поднимаясь вверх, при этом. захватные крючки 36, которые при движении системы вниз свободно скользят по перфорированной кромке фотопленки, захватывают эа перфорацию при обратном движении и протягивают ленту на величину кадра, извлекая ее из кассеты 24, автоматически натягивая ее на приемную катушку 25 под действием приводной катушки 26. Таким образом происходит смена кадра на лицевой части носителя информации и индикатор готов к производству очередного замера. После этого индикатор опускается на величину нижней части корпуса в и аналогичным образом производится замер кривизны на смежном участке скважины. Количество замеров в этом случае лимитируется длиной фотопленки, что для стандартной пленки составит не менее 36 замеров, После подъема индикатора на поверхность фотопленка извлекается из лентопротяжного механизма вместе с приемной катушкой и производится анализ результатов измерений, Монтаж и демонтаж кассеты, прием- . ной и приводной катушек на стойке лентопротяжного механизма производится сравнительно легко благодаря наличию подпружиненных полуосей 46 (фиг,4). При оценке результатов измерений на каждом кадре фотопленки через отсчетную точку О проводят координатные оси симметрично кадру, замеряют горизонтальное и верти- . кальное отклонение точки А (фиг.2) и в соответствующем масштабе переводят их в угловые величины приращения зенитного и азимутного углов на данном интервале. Порядок замера легко устанавливается по порядку кадров на фотопленке. Основнымипреимуществами индикатора по сравнению с аналогами является то, что: результаты единичных измерений фиксируются на отдельных кадрах Фотопленки, что облегчает их расшифровку и позволяет избежать ошибок, связанных с определением очередности замеров и их качеством; гидропривод для нанесения меток связан с подвижным хвостовиком, а не с регистратором, включающим носитель информации и несбалансированный груз; что позволяет избежать отказов, связанных с. заклином. либо дезориентацией при поступательном движениями последнего: кроме того это обстоятельство сделало возможным изолировать корпус, включающий систему регистрации замеров, от промывочной жидкости, что также повышает надежность работы устройства; в индикаторе используется в качестве накопителя информации по замерам10 1754892 9эластичная лента, дающая возможность повышения надежности; качества и эффекзначительно увеличить количество замеров тивности работы, нижняя часть корпуса за один спуск инструмента; наличие в инди- снабжена осевым штоком, размещенным в каторе радиального и шарового опорного осевом канале несбалансированной массы подшипников, изолированных от внешней 5 с воэможностью осевого перемещения, эазашламованной среды, позволяют значи- крепленной на осевом штоке стойкой с устельно повысить точность производства за- тановленным на ней лентопротяжным меров. механизмом, выполненным в виде заряднойС помощью ийдикатора можно качест-кассеты, приемной катушки, кинематически венно производить замеры как искусствен связанной с приводной катушкой, заневоного, так и естественного искривленияленной спиральной пружиной, а пластичное скважин за счетувеличения замеров эа одни основание размещено на стойке.спуск, он может с успехом использоваться . 2, Индикатор по п.1, о т л и ч а ю щ и йпри контроле горизонтальных скважин и с я тем, что лента выполнена перфорйровантраншей под трубопроводы и кабель, 15 ной, а в торце несбалансированной массыустановлены захватные крючки, взаимодейФормула изобретения . ствующиесперфорированнойлентой.1., Индикатор направления искривления 3, Индикатор по п.1, о т л и ч а ю щ и йнаклонных скважин, содержащий корпус из с я тем, что перфорированная лента выполдвух соединенных шарниром частей, в вер нева из фотопленки,хней части корпуса размещен подпружи, Индикатор по п.1, о т л и ч а ю щ и йненный поршень и хвостовик со штырем и с я тем, что приемная и приводная катушки иглой на нижнем конце, установленный со- связаны фрикционно.осно с корпусом в шаровой пяте шарнира; 5. Индикатор по п,1, о т л и ч а ю щ и йпоршень закреплен на верхнем конце хво с я тем, что носитель информации снабжен стовика, в нижней части корпуса размещена " жестким основанием, расположенным под . с возможностью вращения относительно пластичным основанием, упругим злеменкорпуса в подшипниковых опорах несба- том и дополнительной-иглой, упругий элелансированная масса, жестко связаннаяс мент установлен между пластичным и носителеминформации, выполненйымвви жестким основаниями, а дополнительная де пластичного основания, йокрытого лен- . игла закреплена в центре жесткого основатой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ния соосно с корпусом.1754892 рбаче рректор 3; Салко ини Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 28 ВНИюг, г Г-l Составитель В. ЩТехред М.Морген Тираж ПодписноеИ Государственного комитета по изобретенйям и открмтиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5