Керноориентатор Советский патент 1984 года по МПК E21B25/16 

tc

СО 00 QD

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для отборкерна и индикации его пространственкого положения.

Ищвестны керноориентаторы, содержащие корпус, датчик положения апси.дальной плоскости и механизм ориентированного маркирования керна ,

Однако применение этих керноориентаторов требует проведения дополнительных спускоподъемных операций, что уменьшает производительность буровых работ и повышает их стоимость,

Более совершенны керноориентаторы позволяющие фиксировать положение керна одновременно с бурением.

Известен керноориентатор, содержащий корпус, шарик-отвес, деталь с полостью и группой отверстий для определения положения шарика-отвеса в полости и механизм фиксации шарика, связанный с корпусом, подпружиненным подвижным шлицевымсоединением 2,

Однако иавестный керноориентатор не имеет необходимой чувствительности при малых зенитный углах скважины из-за недостаточности массы шарика, прилипания к стенке полости и невозможности размещения в кольцевой полости ограниченного размера шарика-отвеса большей массы.

Цель изобретения - повьш1ёние точности.

Указанная цель достигается тем, что в керноориентаторе, содержащем корпус, шарик-отвес, деталь с полостью и группой отверстий для определения положения шарика-отвеса в полости и механизм фиксации шарика, связанный с корпусом, подпружиненным шлицевым соединением, полость выполнена цилиндрической, шарик имеет диаметр, равный 0,6-0,75 диаметра полости, а оси отверстий для определения положения шарика расположены в плоскости, поперечного сечения полости, проходящей через центр шарика ,в фиксированном положении.

Размещение шарика-отвеса в цилиндрической полости позволяет повысить его чувствительность вследствие значительного увеличения массы шарика п сравнению с известными конструкциями без изменения наружных диаметральных размеров керноориентатора. Кроме того при таком расположении шарика-отвеса исключается наличие мертвых точек его зависания в позиции висячего бок

скважины. Расположение в плоскости поперечного сечения полости, проходящей через центр зафиксированного шарика-отвеса, дает возможность без ра борки керноориентатора измерить позицию шарика-отвеса, что сокращает затраты времени на снятие отсчета. Это осуществляется щупом глубомера штангенциркуля путем измерения радиального размера от наружной базы отсчет до поверхности шарика-отвеса. Чтобы шуп-глубомер штангенциркуля надежно упирался в поверхность шарика-отвеса принят оптимальный диаметр шарика, равный 0,6-0,75 диаметра полости. При уменьшении диаметра возможно соскальзывание щупа-глубомера по поверхности йарика-отвеса, а увеличение диаметра ведет k увеличению его эксцентриситета относительно полости с соответствующим уменьшением точности измерения позиции.

На фиг. 1 изображен предлагаемый керноориентатор, сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1 (шлицевое соединение деталей)

Керноориентатор состоит из корпус в виде соединенных друг с другом верхнего переходника 1, патрубка 2, переходника 3 и нижнего патрубка 4. К последнему прикреплена шлицевая муфта 5, которая вместе с .шлицевым валом 6, нижним переходником 7 и пружикой 8 образует подвижное подпружиненное шлицевое соединение корпуса с механизмомфиксации. Последний выполнен в виде головки 9 на валу 6, расположенной внутри полости 10, детали 11, закрытой сверху крьш1кой 12 с поджимающей пружиной 13. Внутри полости 10 размещен шарик-отвес 14 с диаметром, равньп 1 0,6-0,75 диаметра полости.

Деталь 11 имеет группу радиальных отверстий 15 для определения положения шарика-отвеса 14 внутри полости 10. Отверстия 15 расположены своими центрами в плоскости поперечного сечения, проходящей через центр шарика 14 в фиксированном положении.Отверстия 15 размечаются по ходу часовой стрблки 0°, 90°, 180° и 270 (фиг. 2) и перекрываются резиновым плоским кольцом 16, чтобы не попадала грязь внутрь цилиндрической втулки. Нулевая метка Мд является ориентирующим направлением керноориентатора, которая переносится на керн после подъема оурового снаряда из скважины. Керноориентатор работает следующи образом. Перед спуском керноориентатора в скважину необходимо проверить его регулировку. Прежде всего требуется отрегулировать натяг пружины, усилие которой не должно быть меньше удвоенного веса колонкового набора с керном. Затем регулируются технологические торцовые зазоры между шлицевым валом 6 и шлицевой муфтой 5, а также между верхним торцом детали 11 и фланцем крьшки 12. Разница между зазорами должна быть 1,5-2,5 мм с тем, чтобы обеспечить надежность освобождения шарика-отвеса. При бурении скважины шарик-отвес 14 зажимается между головкой 9 и подпружиненной крьшкой 12. Для ориентированного отрыва керна от забоя по окончании рейса производится подъем снаряда с керноориентатором без вращения.При этом возникает усилие, под действием которого происходит дополнительное сжатие пружины 9, взаимное перемещение шлицевой муфты 5 и шлицевого вала 6. В результате этого выбираются зазоры и происходит освобождение шарика-отвеса 14, который свободно перекатывается в позицию лежачего бока скважины. При отрыве керна от забоя С1сважины происходит мгновенное вос.становление первоначальной позиции деталей и шарик-отвес 14 зажимается в положении лежачего бока скважины или в ее апсидальной плоскости. После подъема на дневную поверхность нулевая метка MQ на корпусе керноориентатора (метка, соответству щая нулевому значению шкалы отсчета) переносится на поверхность керна. Затем без разборки керноориентатора и отсоединения его от колонкового набора (предварительно сместив резиновое кольцо 16 с радиальных отверстий) производят измерение глубины положения шарика-отвеса соответствен но hj,; hgj,; ; , которые дают возможность с помощью несложного пересчета получить угол апсидального направления Хд (это направление, которое проходит через точки касания шарика-отвеса с цилиндрической каме:рой в позиции лежачего бока скважины ,и через ее центр). Линейное измерёние положения шарика-отвеса с помощь щупа-глубомера штлнгельцнркуля с точностью 0,05 мм дает возможность значительно повысить точность угловой оценки позиции апсидальиого направления по сравнению с визуальным отсчетом по шкале. Формулу для расчета угла апсидального направления If. (фиг. 2) относительно принятой системы отсчета X У (где X соответствует нулевому направлению метки 0°, у, - 90°, -Х, -180° а -у - ) легко получить, используя принцип сложения векторов по осям координатной системы. а 180 Откуда |Ха1соб сро„ (Го/со50+1 90/C05904 bllT,/c05l80%/h; /co5770-|hll-/h;gJ /Xa/6ir Cpoj, /vro|5irto -/hgoUi 90% |h,eol6;n80%/h,/ein2ro /h |-/h J, ,,где/ho / /hqo/ Я модули соответствующих векторов, которые соответствуют абсолютному значению измерений Ьд, и т.д. Совместное решение уравнений (2) и СЗ) дает расчетную формулу .ом Г U При Расчете , надо учитывать знаки числителя и знаменателя формулы, которые указывают на принадлежность угла к определенной четверти тригонометрического круга. Угол ({,.„ позволяет навести на поверхности керна линию апсидального направления, которая является конечной целью ориентации, керна. Применение предлагаемого керноориентатора для отбора ориентированного керна в процессе бурения значительно расширяет область применения кернометрии повьш1ает достоверность этих исследований и сокращает затраты времени на операции разборки и сборки при снятии данных измерения ориентаШШ-

КЕРНООРИЕНТАТОР, содержащий корпус, шарик-отвес, деталь с полостью и группой отверстий для определения положения шарика-отвеса в полости и механизм фиксации шарика, связанньй с корпусом, -подпружиненнь1м подвижным шлицевым соединением, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, полость вьтолнена цилиндрической, шарик имеет диаметр, равный 0,6-0,75 диаметра полости, a оси отверстий для определения положения шарика расположены в плоскости поперечного сечения полости, проходящей через центр шарика в фиксированном положении. «S