Устройство для оперативного замера искривления скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к технике измерения зенитных и азимутальных углов буровых скважини 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 l Недостатком известного устройства является низкая точность замера искривления скважин вследствие получения нечеткого отпечатка, оставляемого на индикат.орном стержне, в связи с тем, что в процессе спуско-подъемных операций происходит постоянный контакт жидкости со стержнем. Кроме того,устройством можно замерять только зенитный угол.

Известно также устройство для определения искривления скважин, содержащее корпус, патрон и индикаторный стержень 2.

Недостатком данного устройства является то, что конструкция его сложна и не обе,спечивает необходимой точности замера искривления скважин в виду того, что каждый индикаторный стержень имеет свою нулевую метку, которые необходимо в процессе подготовки устройства к работе совмещать в одноР плоскости.

Наличие часового механизма и источника питания электрическЬй цепи обуславливает повышенные требования к герметичности устройства и регла ментированное время на спуск-егЬ в

10 скважину. Кроме того, автономный принцип работы устройства не позволяет прервать процесс измерения при некоторых обг1.ективных факторах (нгшример, поломка бурового оборудования,

15 отключение электроэнергии, непредвиденные остановки бурового снаряда .в скважине) . .. .

Наличие этих факторов приводит к снижению эффективности работы устрой20ства в целом.

Целью изобретения является повышение точности згилера искривления скважин различного диг1метра.

Указанная цель достигается тем,

25 что устройство, содержащее корпус, патрон и индикаторный стержень, снабжено шаговые механизмом, связаннмЛС индикаторные стержнем.

При этом шаговый механизм может

30 быть выполнен в виде вала споперечными канавками, соединенного с индикаторным стержнем,и подпружиненного поршня с цанговой втулкой, взаимодействующей с валом,или в виде поршня, вэаимодействугадего с набором подпружиненных колец,имеющих внутренние конусные уступы и расположенные между корпусом и индикаторнь1м стержнем, причем в верхней части поршня укреплена цанговая втулка. Кроме того, цанговая втулка разме щена во внутренней полости поршня, между патроном и корпусом установлен манжета, охватывающая по наружной по верхности индикаторный стержень. Устройство снабжено также центрирующими втулками, расположенными на поверхности корпуса. На фиг, 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, что на фиг. 1; на фиг, 4 - се ,чение Б-Б на фиг. 3. Устройство(фиг , 1)содержит нижний пе реходник 1, корпус 2, во внутренней полости которого расположены патрон 3, манжета 4, индикаторный стержень, со стоящий из двух частей; нижней 5, вы полненной из нейтрального материала по отношению к жидкости, и верхней б на наружной поверхности которой фиксируется отпечаток и нанесены продольные риски, например, через 5. К верхней части индикаторного стержня крепится вал 7, имеющий поперечт ные канавки и два продольных шпонрчных паза. Между валом 7 и корпусом 2 установлен поршень 8, во внутренней полости которого расположена цангова втулка 9, ниже поршня установлена пружина 10. Для ограничения хода nop шня 8 служит кольцевая шайба 11. Шпонки 12 используются для устранени поворота вала 7 относительно корпуса 2 , в котором они установлены. Для подсоединения устройства к колонне бурильных труб служит верхний переходник 13. Составные части индикатор ного стержня 5 и 6 и вал 7 имеют соответственно центральные каналы В и для прохода промывочной жидкости. На наружной поверхности корпу са 2 в его нижней и верхней частях установлены центрирующие втулки 14, а к нижнему переходнику 1 крепится породоразрушающий инструмент 15. Устройство (фиг, 3) содержит нижНИИ переходник 1, корпус 2, внутри которого расположены патрон 2, манжета 4, пружина 5, кольцевая шайба б набор колец 7 с конусными уступами и индикаторный стержень 8, состоящий из двух частей и имеющий продольные риски, например, через 5. К верхней части индикаторного стер жня крепится цанговая втулка 9 . Поршень 10 установлен коаксиально относительно индикаторного стержня 8, во внутренней полости которого размещен ограничитель поворота 11, представляющий собой вал с двумя шпоночными пазами,в которых размещаются соответству ющие выступы индикаторного стержня 8, Этот вал имеет центральный канал Е для прохода промывочной жидкости . Для соединения устройства с колонной бурильных труб служит верхний переходник 12, Йа поверхности корпуса 2 установлены центриругацие втулки 13, а к нижнему переходнику 1 крепится породоразрушающий инструмент 14, I Устройство для оперативного замера искривления скважин работает следующим образом. Перед спуском устройства в скважину до заданной отметки с известньми параметрами первоначально заполняют половину объема патрона 3 жидкостью, например, раствором медного купороса, В момент спуска и дохождения устройства до заданного интервала жидкость в патроне 3 контактирует с нижней частью 5 индикаторного стержня, выполненной из неактивного металла. После окончания спуска под определенным давлением прокачивают промывочную жидкость, часть которой через каналы В и Г стержней 5 и 6 и вала 7 поступает в скважину, а другая часть жидкости, проходя через отверстия Д в корпусе 2, создает перепад давления на поршне 8. Поршень 8 вместе с цагй-овой втулкой 9 перемещается, сжимая пружину 10, при этом лепестки цанговой втулки, которые размещены в поперечной канавке вала 7 смещают его вместе с индикаторным стержнем на величину, соответствукицую ходу поршня 8 с ограничением кольцевой шайбой 11.Ход поршня 8,а соответственно и ход индикаторного стержня яэляется шаговымперемещением. При этом шпонка 12 служит направляющей,препятствуя проворачиванию индикаторного стержня,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 стержня снимает с его поверхности налипшие астички шлама и грязи, обеспечивая при этом благоприятные условия для олучения более четкого отпечатка, и повышает долговечность работы уплотнений патрона 3. Затем-сбрасывают авление промывочной жидкости, пружина 10 разжимается, по нимая поршень 8 цангой 9 до упора в шпонку 12. В омент этого движения цанга 9 послеовательно набегает на конусную и цииндрическую части вала 7 с последуюим размещением лепестков этой цанги поперечных канавках вала. В дальнейем 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 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 размывается ею при спуске на следующую отметку. Затем снова сбрасывают давление, шаговый механизм возвращается в исходное положение и устройство опускают до посг едующей отметки глубины скважины,, а отпечаток, получаемый 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 жидкости (фиг.3) часть ее поступает в скважину, а часть, воздействуя на порц-ень 10, перемещает набор колец 7, индикаторный стериень 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 колец 7 и равен шаговому перемещению. После сброса промывочной жидкости пружина 5 разжимается, возвращая в исходное положение набор колец 7.

Во время этого движения стержень 8 остается в том положении, в какое он был перемещен при ходе поршня 10, а набор колец 7, двигаясь вверх, первым конусным уступом набегает на цанговую втулку 9, разиимая ее лепестки, проскакивает через нее. При перемещении движение индикаторному стержню передается через цанговую втулку 9, которая своим верхним торцом упирается в нижний торец первого конусного кольца. При последующей работе цанговая втулка посj-.едовательно 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 J мeющий два шпоночных паза, по которым скользят выступы, выполненные3 верхней части стержня 8, исключая его проворот. Вся последовательность операций замера искривления скважин, а следовательно, и порядок работы устройства аналогичен приведенному.

После проведения всего цикла.измерений в заданных точках скважины устройство поднимают на поверхность, разбирают, извлекая индикаторный стержень для расшифровки результата измерения по полученной серии отпечатков . Расшифровка резу.пьтатов измерения производится по известной методике.

При эксплуатации устройства в скважинах различного диаметра применяют сменные центрирующие втулки, позволяющие занять ему истинное положение,исключая егб перекос относительно оси скважины, что обеспечивает получение достоверных результатов измерения. Применением в конструкции устройства породоразрушающего инструмента достигается совмещение технологических операций - бурения и измерения.

Использование предлагаемого уст-, ройства для оперативного замера искривления скважин при геологоразведочном бурении позволяет значительно повысить эффективность работы и точност замеров по сравнению С известными аналогичными устройствами. Наличие шагового механизма в конструкции устройства обеспечивает получение на одном индикаторном стержне серии четких отпечатков и исключает размывание этих отпечатков в момент спуско-подъемных операций. Наличие отмеченных положительных качеств предлагаемого устройства в целом предопределяет повышение производительности труда при производстве контроля за проводкой скважин .

Условную годовую экономию от внедрения устройства для оперативного замера искривления сквая-ин можно подсчитать следующим образом. При производстве замеров искривленных интервалов скважин известным устройством (многопатронным измерителем Радченко) возможна погрешность результатов проведенных измерений в виду неточности совмещения нулевых меток индикаторных стержней. Неточное измерение приводит к необходимости проведения дополнительных циклов искривления.

Формула изобретения

1.Устройство для оперативного замера искривления скважин, содержащее корпус, патрон и индикаторный стержень, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности замера искривления скважин, оно снабжено шаговым механизмом, связанным с индикаторным стержнем.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шаговый механизм выполнен в виде вала с поперечными канавками, соединенного с индикаторным стержнем, и подпружиненного поршня с цанговой втулкой, взаимодействующей с валом.

3,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шаговый ме- . ханиам выполнен в виде поршня,взаимо- действующего с набором подпружинен- 5 ных колец, имеющих внутренние конусные уступы и расположенных между корпусом и индикаторным стержнем, причем в верхней части поршня укреплена цанговая втулка.10

4,Устройство по пп. 2-3, о т л и чающееся тем, что цанговая втулка размещена во внутренней полости поршня.

5, Устройство по пп,1-3, о т л и чающееся тем, что между патроном и корпусом установлена манжета.

охватывающая по наружной поверхности индикаторный стержень.

6. Устройство по пп. 1-3, о т л ичающееся тем, что, с целью обеспечения замера искривления скважин различного диаметра, оно снабжено центрирующими втулками, располо, женными на поверхности корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сулакшин С,С. Методическое руководство по направленному бурению геолого-разведочиых скважин. №/ 1978, с. 327-331.

2. Сулакшин С.С. Искривление скважин . М,, Госгёолтёхиздат, I960, с. 116-119.

0i/t.f

А-А

Фаг. 2

фl/r.J