Устройство для измерения азимута и угла наклона буровых скважин Советский патент 1957 года по МПК E21B47/22 G01B5/24 G01B7/30 

В разведочном бурении, являющемся одним из основных видов разведки полезных ископаемых, точное знание азимута и угла наклона буровых скважин является необходимым условием ведения бурового процесса с наименьшими техническими осложнениями, а также для правильного определения истинной мощности полезных ископаемых.

Предлагаемое устройство, предназначенное для решения этих задач, относится к известному типу устройств, обеспечивающих возможность измерения азимута и угла наклона буровых скважин с помощью двух систем маятников, снабженных остриями для фиксации их положения на бумажной диаграмме, путем нанесения на ней проколов при периодическом прижимании диаграмм к остриям, осуществляемом якорем электромагнита, обмотка которого питается электрическими импуЛьсами.;

Особенность предлагаемого устройства состоит в том, что, с целъго обеспечения многократной записи положений маятников на неподиижных диаграммах, держатель иглы под зижно укреплен на маятнике с возможностью последовательного перемещения вдоль радиуса диаграммы при помощи зубчатой рейки к храпового механизма, сцепляющихся при нажатии якоря электромагнита перед каждым проколом диаграммы.

Фиг. 1 изображает общий вид предлагаемого устройства; фиг. 2- узел, обозначенный буквой А на фиг. 1; фиг. 3 - принципиальну1о электрическую схему устройства.

К колонне бурильных труб / (фиг. 1) крепится стержень 2, на ко,тором имеется вырез под вилку к нулевая образующая в виде риски. Стержень жестко соединен с уплотняющей пробкой 3, шаровидная поверхность которой прижимается гайкой 4 к. конусной выточке корпуса устройства. К пробке 3 жестко Kpqпится цилиндр 5 с двумя втулкамй 6, в которых находятся щарикопрд шиппики 7, рамки 8 узла, измеряю, щего наклон скважины и помещенного в цилиндре 5.

И.меро1(11с ;нм1ит11С)го yivia (угла нак.юиа) ocitonano на принципе исПО.ЧЬЗОПЯПИЯ ГраПИТПЦИ011ИГ)ГО ГЮЛИ .111. 4 IK-TllllTLVIb(IEilii Ч.ЮМРИГ -

маяпмгк I момопт пзмсршмя устяпап.мивастоя но iH4).iii и eio почюжсмне фиксируется па бумаге путем n.iKo.ia. Одмокремепно iiivia персдпш-астся ita 1 мм. и новое, : Меремие (|)11ксируется на новом радиусе: /11оря,1еная 1)амка cV, вхоцяшяя v.ociai y.i.ui. ||; меряк)111,его : oiMmibiti угол, гфащается вокруг стальных осей .9 п HiapHKOBbix подигипниках 7. Дептр тяжести рамки смещен от оси вращения так, что она в свободном состоянии устанав.чнвается в илоскостп. нроходян1е| 1 мере; ось скважины и нaнpnвлeии( отвеса. В рамке вмонтирован маятник 10, вращающийся вокру оси If. В маятнике имеется передвижной держатель-каретка 12 с иглой н рычаг 13, на который давит арретирующая дужка 14. В момент измерения электромагнит /5 вмонтированный в рамку 6, отводит арретируюнхуго дужку, и маятник, освободившись, устанавлиХ1ается отвесно. При прекращении питания электромагнита дужка 14 под де11с.тьием пружины прижимает рычаг маятннка, вследствие чего производится накол nmoii на бумажном диске 16, и каретка м 1ятника с иглой автоматически передвигается вверх Ita 1 мм. Бумажный диск 16 крепится с обратной стороны рамки. Там же имеются фиксаторы начального (нулевого) положения бумаги. Перед началом измерений каретка маятника с иглой устанарзливается вручную в самом нижнем положении. На нижней оси рамки 5 предусмотрен диск 17 для общей арретировки рамки плаюй /5, Соединенной через стойки 19, планку 20 и шток 21 с якорем 22 электромагнита 23.

Якорь 22 электромагнита 23 Соединен также с платой 24 и с тягами 25, к которым прикреплен аррети.рующий цилиндр 26. На тягах 25 находятся спиральные пружииы, которые при ходе якоря вверх сжимаются и запасают энергию, необходимую для арретировки подвижных элементов устройства. К корпусу электромагнита 23 крепится цилиндр 27, а к нему цилиндр 2Л, г которых размсчцаются детали элемента, измеря1он.его азимут.

Измерение азимута основано тоже на принцине использования гравитационного ноля земли. Чувствительным элементом является горизонта.чьный маятник 29, закрепленный иа оси 30, враи;аюп1ейся свободно н момент измерения в подпятниках 31. С одрюго конца маятник 29 имеет груз 32, с другого-рычаг 33 храпового механизма, собачка которого сцепляется с зубчатой рейке:} каретки 34, нредстав.ляющей собой держатель lyvibi 35. } момент арретировки высту т цилиндра 26 давит на рычаг 33 маятннка, и игла делает накол на бумажном диске 36 и одновременно сдвигается собачкой храпового механизма на 1 мм к осн. Бумажный диск 36 прижимается столиком 37 к выступу цилиндра 2, на котором имеется фиксатор нуле. вой образующей, выведенной наружу прибора в виде риски. Механизм передвижения каретки - держателя иглы показан отдельно на фиг. 2 (узел А). Совершенно такой же механизм имеет и маятник 10.

К втулке 38 цилиндра 28 крепится цилиндр 39, в котором смонтирована ре аейно-коммутационная схема, состоящая из двух реле 40а и 406, электролитического конденсатора 41, часовогсг коммутатора 42 с переключателем 43 в резиновой амортизации 44. Еще ниже крепится каркас 45 блока питания с сухими элементами 46. Корпус снизу закрыт пробкой 47 с наконечником 48. вместо которого может быть ввернута бурйльиая труба.

Перед началом работы вставляются новые бумажные диски 36 и 16, подвижные каретки устанавливаются в исходном положении, на переключателе 43 устанавливается длительность промежутка времени между очередными измерениями (5, 10, 15 или 20 мин.), стрелки часового коммутатора 42 устанавливаются

так, чтобы время до начала измерений было достаточным для спуска устронстпа на заданную глубину. После этого устройство герметиче ски закрыпается и производится спуск и скважину. На понсрхности нускаются часы, идущие синхронно с часовым механизмом коммутатора 42 и в нужное время (на нужной глубине) спуск приостанавливается на 1,5-2 мин, для измерения в данной точке и т. д, до конца измерений.

Г1ри1ни1ииальная электрическая схема устройства приведена на фиг, 3,

При замыкании контакта часовым коммутатором 42 замыкается цепь реле 40а, которое подает питанне на электромагнит /5 рамки 5 узла измеряющего угла и замыкает цепь реле 406, подающего питание на электромагнит 23.

После разрыва цени реле 40а коммутатором 42 лишается тока сначала электромагнит 15, а уже затем электромагнит 23, так как конденсатор 41, включенный парал,лельио обмотке реле 406, поддерживает возбуждение электромагнита 23. Это сделано для того, чтобы сначала арретировался маятник угла наклона, а уже затем происходила общая арретировка, чем устраняется возможность сбивания маятника и вйеч:ення погрешности,;

Отсчет углов производится после поднятия прибора и извлечения бумажных дисков на специальном угломере с ценой деления не ниже 0,1°, Диски накладываются на плату угломер;, центрируются и после этого пронзиодится отсчет углов, образованных исходной (нулевой) меткой и точками накола, находящимися па все уменьшающихся радиусах. Конструкция угломера элементарно проста и поэтому ее описание здесь не приводится.

Предмет изобретения

Устройство для измерения азимута и угла наклона буровых скважин с помощью двух систем маятников, снабженных остриями для фиксации их положения на бумажной диаграмме, путем нанесения на ней проколов при периодическом прижимании диаграмм к остриям, осуществляемом якорем электромагнита, обмотка которого питается электрическими импульсами, отличающееся тем, что, с целью многократной записи положений маятников на неподвижных диаграммах, держатель иглы подвижно укреплен на маятнике с возможностью последовательного леремещения вдоль радиуса диаграммы при помощи зубчатой рейки и храпового механизма, сцепляющихся прн нажатии якоря электромагнита перед каждым проколом диаграммы.

m

,4