Устройство для определения азимутального и зенитного углов скважины Советский патент 1984 года по МПК E21B47/02 

;о о 00 о

ОЭ Изобретение относится к разведоч ному бурению и предназначено для из мерения кривизны геологоразведочных скважин, Известен инклинометр однократног действия, включающий отвес с эксцен ричным грузом, магнитную стрелку и арретирующее устройство l . Однако такой инклинометр сложен, так как для привода арретирующего устройства используют либо часовой механизм, либо реле времени, и не м жет быть включен в состав бурового снаряда в процессе бурения , так как время арретирования должно соответствовать времени окончания рейса, что практически невозможно предугадать . Известно устройство для определе ния азимутального и зенитного углов скважины , включающеекорпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенками, заполненную прозрачной жидкостью, в которой свободно плава ет сферический поплавок с вмонтированными в нем датчиками азимутально го и зенитного углов, выполненными отвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом для промывочной жид кости. Фиксация положения датчиков осуществляется при подъеме снаряда на поверхность. При этом упругая обо лочка сжимается между рамкой и упором, фиксируя положение сферического поплавка 2J , Однако известное устройство имеет низкую точность, так как в процессе арретирования возможно смещение поплавка, происходящее вследствие неод .новременности его касания упругой оболочки в двух вэаимноперпендикуляр ных точках. При подъеме бурильной колонны не исключено смещение поплав ка вследствие малой площади арретиро вания. Шкала корпуса не защищена от воздействия промывочной жидкости, обладающей абразивными свойствами, что неизбежно приводит через некоторое время к ее уничтожению. Кроме того, устройство не гарантирует достоверность показаний, поскольку во время подъема бурильной колонны, при установке ведущей штанги и последующих свечей на подкладные вилки, возможен упор снаряда в скапливающийся в призабойном участке шлам и выступы скважины, что приводит к разарретированию устройства. Цель изобретения - повышение точности и надежности работы. Указанная цель достигается тем, что устройство для определения азимутального и зенитного углов скважины, включающее корпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенка ми, заполненную прозрачной жидкостью в которой свободно плавает сферический поплавок с вмонтированными в нем датчиками азимутального и зенитного углов, выполненными в виде отвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом промывочной жидкости, снабжено кольцеобразными, покрытыми окисной пленкой электродами, расположенными на поверхности сферической камеры, заполненной электрореологической жидкостью, и соединенными с высоковольтным преобразователем напряжения, подключенным к источнику питания через нормально замкнутый контакт, взаимог действующий с установленным в нижней части корпуса подпружиненным поршнем, связанным с каналом промывочной жидкости, причем корпус выполнен из электроизоляционного материала, а шкала корпуса имеет съемную герметичную крышку. На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вид Д на фиг. 1. .Устройство состоит из корпуса, включающего в себя стакан 1 и полусферы 2 и 3, изготовленные из электроизоляционных материалов. Полусфера 3 имеет прозрачные стенки. Полусферы 2 и 3 имеют между собой неподвижное герметичное соединение и образуют сферическую полость, в которую помещен с зазором сферический поплавок 4. Зазор между сферическим поплавком 4 и полусферами 2 и 3 заполнен электрореолохической прозрачной суспензией 5, обладающей в свободном состоянии низкой вязкостью и представляющей собой неполярную дисперсионную среду и твердую дисперсионную фазу. Внутри сферического поплавка 4 . вмонтированы отвес и магнитная стрелка, являющиеся датчиками зенитного и азимутального углов, а на наружной поверхности нанесена шкала б азимута. Шкала 6 и магнитная стрелка расположены в экваториальной плоскости поплавка, перпендикулярной его оси отвеса. Для создания наибольшей чувствительности плотность поплавка 4 подбирается равной плотности электрореологической суспензии 5. На сферической поверхности полусферы 2 заподлицо с поверхностью вмонтированы кольцеобразные электроды 7, покрытые окисной пленкой толщиной 30-70 мкм. Электроды могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов (например АК-4. Стакан 1 имеет разъемное герметичное соединение с полусферой 2. В стакане 1 установлены высоковольтный преобразователь 8 нат1ряжения, подсоединенный через нормально замкнутый контакт 9 к источнику 10 питания, и поршень 11 с пружиной 12. Электроды 7 объединены в две группы и подсоединены к выходу высоковольтного преобразователя 8 напряжения. Поршень 11 имеет кинематическую связь с контак том 9. В стакане 1 имеется отверстие 13 для доступа промывочной жидкости к рабочей поверхности поршня 11. На наружной поверхности полусферы 3 нанесены шкала 14 и кольцевые риски 15, совпадающие с делениями шкалы 14, лежащими в плоскостях, перпен дикулярных оси устройства. Полусфера 3 закрыта .от воздействия промывоч ной жидкости съемной герметичной крышкой 16. Работа устройства основана на известном свойстве электрореологических суспензий обратимо изменять свою вязкость при наложении электрического поля постоянного или переменного потенци.ала. Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливают в буровом снаряде так, что его центральная ось совпадает с центральной осью бурового снаряда и имеется доступ промывочной жидкости к поршню 11 через отверстие 13. После спуска бурового снаряда е устройством в скважину подают промывочную жидкость и производят бурение. При этом поршень 11 под давлением промывочной жидкости перемещается вверх и, преодолевая сопротивление пружины 12, размыкает контакт 9, который разрывает цепь питания преобразователя 8. В результате этого напряжение на электродах 7 отсутствует, и электрореологическая суспензия находится в жидком состоянии, а поплавок 4 имеет свободу перемещения в сферической полости, т.е. происходит разаретирование поплавка, В случае необходимости проведения измерения прекращают бурение, а поплавок занимает строго определенное положение относительно сторон света и оси скважины, а затем прекращают подачу промывочной жидкости. При этом пружина 12, преодолевая со-прртивление столба промывочной жидкости, перемещает поршень 11 вниз до упора, в результате чего замыкается контакт 9 и включается преобразователь 8, с которого напряжение подается на электроды 7, между которыми образуется электрическое поле требуемой напряженности. Электрореологическая, суспензия 5, контактирующая сокисными пленками электродов 7.непрфводящими полусферами 2 и 3 и сферическим поплавком 4, схватывается, фиксируя положение сферического поплавка относительно полусфер 2 и 3, т.е. происходит арретирование поплавка 4. После извлечения устройства на поверхность снимается крышка 16 и по взаимному расположению шкал 6 и 14 считываются зенитный и азимутальный углы скважины. При необходимости устройство может быть установлено в более точное угломерное устройство. Применение предлагаемого устройства в практике геологоразведочных работ позволяет повысить по сравнению с базовым устройством в 2-3 раза точность измерения, так как процесс арретирования поплавка происходит практически мгновенно и по всей поверхности, и надежность работы устройства, так как его работа не зависит от взаимодействия механических частей бурильной колонны.

(Out.f

6vd А

фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОГО И ЗЕНИТНОГО УГЛОВ СКВАЖИНЫ, включающее корпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенками, заполненную прозрачной жидкостью, в которой свободно плавает сферический поплавок с вмонтированными в нем датчиками азимутального и зенитного углов, выполненными в виде отвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом промывочной жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, оно снабжено кольцеобразными, покрытыми окисной пленкой электродами, расположенными на поверхности сферической камеры, заполненной электрореологической жидкостью, и соединенными с высок эвольтным преобразователем напряжения, подключенным к источнику питания через нормально замкнутый контакт, взаимодействующий с установленным в ниж- д, ней части корпуса подпружиненным S поршнем, связанным с каналом промы(Л вочной жидкости, причем корпус вьтолнен из электроизоляционного материас: ла, а шкала корпуса имеет съемную герметичную крышку.