Скважинное ориентирующее устройство Советский патент 1985 года по МПК E21B47/22 

р1

4ib

4 4

9) Изобретение относится к области геологоразвёяочной техники и предна начено для ориентации бурового инст румента в скважине. Известен ориентатор Smerovy ino likator SI18, в корпусе скважинного прибора которого установлены чувствительный к силе тяжести элемент, вьтолненный в виде эксцентричного груза, ось вращения которого расположена вдоль оси скважинного прибор преобразователь угла поворота эксцентричного груза относительно корп са, выполненньй в виде кольцевого реохорда, к неподвижным контактам которого подключены диоды, связанны с жилой кабеля, а подвижный контакт укреплен на эксцентричном грузе и через него подключен к корпусу. Скв жинный прибор через одножильный про вод и бурильную колонну (землю) йод ключей к наземному пульту управлени Измерительная схема пульта содержит источник постоянного тока, переключатель полярности, регуляторы тока, измеритель тока и измеритель напряжения . Для измерения угла установки инструмента (отклонигеля) подают питание в одно из плеч потенциометра и фиксируют значения тока и направления. Измеряют направление тока и регулятором напряжения устанавливают то же значение тока, что ив первом случае. По измеренным значениям тока и напряжения вычисляют угол установки tj, Момент трения между подвижньа« сонтактом и реохордом увеличивает угол застоя эксцентричного груза. Кольцевое (радиальное) расположение реохорда при уменьшенном диаметре скважинного приборчз не позволяет обеспечить высокоточное измерение угла установки бурового инструмента в скважине. Выполнение операций по вычислению угла установки снижает производительность труда при установке бурового инструмента. Известно также сриаитирз ощее устройство, содержащее наэемньй блок линию связи и скважинный блок, включающий корпус, арретирзлоций электромагнит, измерительное сопротивление, чувствительиьй и преобразовательный элементы, Чувствительньй элемент скважинного блока выполнен в виде; эксцентричного груза, преобразователь угла - в виде кольцевого реохорда, неподвижные контакты которого через диоды подключены к жиле линии связи, а подвижный контакт закреплен к эксцентричному грузу, якорь арретирующего электромагнита кинематически связан с эксцентричным грузом. Скважинный блок через линию связи подключен к наземному блоку, который содержит источник переменного тока, измеритель постоянного тока, измерительньй реохорд, неподвижные контакты которого через диоды подключены к линии связи, а подвижный подключен к измерителю тока и кинематически связан с указателем шкалы отсчета, источник постоянного тока для питания электромагнита. При подаче постоянного напряжения срабатывает электромагнит. Эксцентричньй груз перемещается вдоль прибора и высвобождает подвижный контакт от соприкосновения с реохордом, последний свободно (без трения контакта с реохордом) отвешивается. Затем снимается постоянное напряжение, электромагнит устанавливается в исходное состояние, подвижный контакт соприкасается с реохордом. Для снятия показаний преобразователя (датчика) через линию связи подают переменное напряжение, каждый из полупериодов которого создает токи в соответствующих плечах реохорда преобразователя и плечах измерительного реохорда:, вызывая рассогласования полупериодов тока, что устанавливается По показаниям измерителя тока. Подвижный контакт измерительного реохорда перемещают, добиваясь нулевых показаний измерителя тока. При этом угловая величина поворота корпуса скважинного прибора относительно эксцентричного груза соответ- ствует показаниям шкалы отсчета fzj, Скважинный блок известного ориентатора имеет ряд недостатков. Эксцентричньй груз вращается на опорах типа керн-подпятник, нмекадих момент треиия, который способствует снижению надежности и увеличению угла застоя груза, особенно при небольших зенитных углах скважины (3-5).. Кольцевое исполнение реохорда снижает чувствительность и точность датчика (преобразователя) при уменьшении диаметра скважинного прибора. Целью изобретения является повышение точности ориентирования. Указанная цель достигается тем, что в скважинном ориентирующем устройстве, содержащем наземный блок, линию связи и скважинный блок, имеющий корпус, арретирующий электромагнит, измерительное сопротивление, чувствительный и преобразовательный элементы, последний выполнен в виде прикрепленной к корпусу спирали, а чувствительный элемент - в виде уста новленного на двух растяжках вдоль оси корпуса внутри спирали магнитног стержня, при этом одна из растяжек соединена с корпусом, а другая - с якорем арретирующего электромагнита, причем измерительное сопротивление размещено на преобразовательном или чувствительном элементах с возможностью контактирования между ними. На фиг. 1 представлено скважинное ориентирующее устройство, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит корпус скважинного блока 1, в котором размещены преобразовательный элемент 2, вьшолненный в виде распределенной вдоль оси скважинного прибора спирали с размещенным (намотанньм) на ней измерительным сопротивлением 3. Измерительное сопротивление 3 подключено через диоды 4 к жиле линии 5 связи. Чувствительньй элемент 6 выполнен в виде цилиндрического магнитного стержня, подвешенного на растяжках и 8, одна из которых прикреплена к 1изолированной етойке в корпусе скважинного прибора, а другая через изо лятор - к якорю арретирукицего электромагннта 9. G корпусом скважинного прибора жестко скреплен ловитель 10 посредством которого скважинный прибор ориентированно сочленяется с буровьм инструментом не показан). Кроме того, устройство содержит наземный блок tt, в котором установлены индикатор 12 нуля (измеритель тока со средней точкой), трансформатор 13, шкала 14 ртсчёта, измерительный узел, включающий в себя реохорд 15, к неподвижным контактам которого последовательно подключены диоды 16, а подвижн контакт 17 кинематически связан с указателем 18 шкалы отсчета, дроссель 19, подключенный одним вьгаодом к подвижному контакту реохорда 15, а другим выводом - к трансформатору 13, наземный блок через линию 5 связи соединен со скважинным блоком. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии чувствительный элемент 6 вывешен на растяжках 7 и 8 под действием пружины электромагнита 9 При этом обеспечивается постоянный натяг растяжек и чувствительный элемент провисает под действием составляющей силы тяжести Р. Преобладающее действие сил тяжести усиливается за счет магнитных свойств чувствительного элемента и ферромагнитных свойств корпуса. При подключении переменного тока к трансформатору 13 в его вторичной обмотке появится переменное напряжение и запитает аррети- рующий электромагнит 9, якорь которого втянется и ослабит действие растяжек 7 и 8. Чувствительный элемент поп действием сил тяжести и магнитных свойств упадет в направлении наименьшего зазора (апсидальной плоскости) на преобразовательный элемент 2 с измерительным сопротивлением 3, как показано на фиг.2 пунктиром, сцепится со стальным корпусом и тем сймым обеспечит контакт между чувствительным элементом и частью измерительного сопротивления. Произойдет преобразование угла поворота корпуса скважинного прибора относительно апсидального направления (апсидальное направление совпадает с нормалью к оси скважины, направл нной в сторону противоположную действию составляющей силы тяжести). Индикатор 12 нуля укажет иаличие тока рассогласования. Поворотом контакта 17 реохорда 15 добиваются нулевых показаний индикатора нуля. При этом указатель 18 шкалы 14 отсчета устанавлив ается против значений угла установки плоскости действия бурового инструмента. Дроссель 19 компенсирует ассиметричное действие арретирующего электромагнита в скважинном блоке. Очевнцно, что принцип действия и конструкция скважинного блока не изменится, если измерительное сопротивление нанести (намотать) на ; чувствительный элемент. Контакт при . этом обеспечит преобразовательный элемент.

1. СКВАЖИННОЕ ОРИЕНТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее наземный блок, линию связи и скважинный блок, имеющий корпус, арретирукиций электромагнит, измерительное сопротивление, чувствительный и преобразовательный элементы, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности ориентирования, преобразовательньй элемент выполнен в виде прикрепленной к корпусу спирали, а чувствительный элемент - в виде установленного на двух растяжках вдоль оси корпуса внутри спирали магнитного стержняj при этом одна иэ растяжек соединена с корпусом, а другая - с якорем арретирующего электромагнита, причем измерительное сопротивление размещено на преобразовательном элементе с возможностью контактирования с чувствительным элементом л 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что измерительное сопротивление размещейо на чувствительном элементе с возможнсгстьк контактирования с преобразовательным элементом.