Устройство для измерения параметров искривления скважины и положения отклонителя Советский патент 1985 года по МПК E21B47/22 

о ;о

сх Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин, а именно к приборам для геофизических исследований наклонно направленных скважин. Известно устройство для измерения параметров искривления скважины и по ложения отклонителя, содержащее коаксиально установленные диамагнитные трубы, седло, инклинометр с печатью и ножами, герметичный цилиндр, на наружной поверхности которого раз мещены эластичные элементы Cl7 Недостатком устройства явJшeтcя наличие эластичных элементов, препятствукнцих всплытию прибора в искривленных стволах. Известно также устройство для измерения параметров искривления скважины и Положения отклонителя, со держащее диамагнитную трубу, инклино метр с магнитной стрелкой, отвесом и датчиком апсидального угла, узел фиксации и узел всплытия инклинометра. Узел всплытия содержит герметич1ШЙ гофрированный цилиндр с расположеннь ш в его полости разрушаемой капсулой с бойком соответственно в верхней и нижней части. Устройство снабжено улавливателем сбрасываемого шара, укрепленным в верхней наружной части цилиндра. При окончании бурения для срабаты вания устройства, обеспечивающего всплытие его на поверхность внутри колонны бурильных труб, сбрасывают шар, который, достигнув улавливателя воздействует на боек. Боек разбивае ампулу, выделившийся при реакции содержимого ампулы и цилиндра газ заполняет цилиндр и устройство всплы вает на поверхность . Недостатками устройства являются низкая надежность вследствие возможности преждевременного разрушения капсулы от воздействия гидростатического давления промывочной жидкост на го4ч)ированные стенки цилиндра при спуске устройства в скважину, а также невозможность всплытия на глубина свыше 100 метров, так как суммарное давление промывочной жидкости на гоф рированные стенки цилиндра достигае 1-10 МПа и более. Целью изобретения является повыш ние надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения параметров искривления скважины и положения отклонителя, содержащее диамагнитную трубу, инклинометр с магнитной стрелкой, отвесом и датчиком апсидального угла, узел.фиксации и заполненный жидкостью узел всплытия инклинометра, дополнительно содержит жестко закрепленную в диамагнитной трубе диамагнитную вставку с магнитной меткой и штырем, а узел фиксации инклинометра выполнен в виде патрубка с косым срезом и пазом под штырь в диамагнитной вставке, при этом узел всплытия имеет поршень со штоком, обратный клапан и стопор, причем шток жестко связан с патрубком, а стопор - с осью магнитной стрелки инклинометра с возможностью проведения замера в момент контакта поршня со стопором. Кроме того, шток выполнен составным с возможностью размещения при измерениях магнитной стрелки против магнитной метки в наклонных скважинах и вьпие магнитной метки в вертикальных скважинах. Соединение воедино узла фиксации и узла всплытия инклинометра посредством штока позволяет обеспечить проведение замера и последующее всплытие инклинометра. На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении; на фиг.2 устройство при замере в вертикальных стволах; на фиг. 3 - то же, при замере в наклонных стволах. Устройство состоит из диамагнитной трубы 1, в которой с помощью шпонки 2 жестко закреплена диамагнитная втулка-воронка 3 с магнитной .меткой 4 и штырем 5. В состав усттройств а входит инклинометр 6, имеющий зафиксированные осью 7 магнитную стрелку 8 и отвес 9, метку 10 разрыва реохорда азимута. К инклинометру жестко прикреплен герметичный цилиндр 11 узла всплытия, снабженный в верхней своей части обратным клапаном 12 и стопором 13, укрепленньм на оси 7. В цилиндре расположен поршень 14 с составным штоком 15, снабженным на нижнем конце патрубком 16 с косым срезом 17, переходящим в паз 18. Инклинометр имеет в верхней части головку 19 под шлипс, предназначенную для подъема инклинометра в случае невозможности его всплытия. При сборке нижней части бурильной колонны над отклонителем устанавливается диамагнитная труба 1, в которой предварительно укреплена с помощью шпонки 2 диамагнитная втулкаворонка 3 со штырем 5, расположенным на одной образующей с магнитной меткой 4, При этом диамагнитная труба 1 проворачивается относительно отклоннтеля так, чтобы магнитная метка 4 и штырь 5 совместились с плоскостью действия отклонителя и лежала бы в этой плоскости со стороны, соответствующей направлению действия отклонителя. При замере в вертикальных стволах у инклинометра 6 фиксируют апсидальную рамку, а разрыв реохорда выносят .на корпус меткой .10. К инклинометру 6 присоединяют цилиндр 11 узла фиксации с расположенным в нижнем крайнем положении поршнем 14, над которым находится промывочная жидкость, занимакицая весь объем цилиндра 11. Паз 18 патрубка 16 устанавливают на одной образующей с меткой 10 разрыва реохорда поворотом поршня 1,4 в цилиндре 1V. Устройство работает следующим образом. Перед началом бурения инклинометр 6 с присоединенным к нему узлом всплытия, цилиндр 11 которого заполнен промывочной жидкостью, спускают в бурильные трубы, наворачивают ведущую бурильную трубу и начинают бурение и промывку. Под действием потока промывочной жидкости, а также собственного веса инклинометра 6 и узла всплытия компоновка устремляется к,забою скважины, и инклинометр 6, достигнув диамагнитной трубы 1, центрируется в устройстве диамагнитной втулкой-воронкой 3 и патрубком 16, а затем при достижении патрубком 16 штыря 5 фиксирует его положение. При этом косой срез 17 патрубка 16 скользит, спускаясь вниз по штырю 5 до тех пор, пока штырь 5 не войдет в паз 18 патрубка 16. Этот метяент сопровождается повьшхением давления, возникающим в результате прохождения промывочной жидкости между вставкой-воронкой 3 и патрубком 16. Скачок повышения давления регистриру ется на поверхности манометром. Затем отключают насосы, но не открывают выкидную задвижку. Под действием перепада давления инклинометр с узлом всплытия опускаются и поршень, двигаясь в цилиндре 11, вытесняет из него жидкость через клапан 12. Вытеснение происходит до тех пор, пока не осуществится контакт поршня 14 со стопором 13. Давление поршня 14 на стопор 13 передается на ось 7, замеряющая азимут магнитная стрелка 8 и отвес 9 реохорда зенитного угла вследствие этого давления рас иксиру.юТся и магнитная стрелка азимута произредет замер. После этого открывают выкидную задвижку насоса и отворачи- вают квадрат. Образованное в подпоршневой эоне цилиндра 11 безвоздушное пространство способствует созданию выталкивающей силы на инклинометр и это обеспечивает его вспллтив. После подъема инклинометра 6 (например ИК-1) для определения параметров без его разбора используют вторичные приборы на принципе моста сопротивления. Таким образом, подключив инклинометр к приборной доске, получаем значение азимута установки отклонителя в,вертикальном стволе. При замерах в наклонных стволах апсидальная рамка инклинометра 6 освобождена от фиксации. Процесс работы устройства аналогичен описанному для вертикальных стволов, но в момент контакта поршня 14 со стопором 13 происходит замер не только азимута вследствие расфиксирования магнитной стрелки, но и зенитного угла вследствие отклонения расфнксированного отвеса 9 реохорда зенитного угла. При ориентировании отклонителя в наклонных стволах аг1сидальная рамка также расфиксирована. Из составного штока 15 убирается часть. Длина оставшейся части штока обеспечивает размещение магнитной стрелки напротив магнитной метки 4 втулки-ворон- ки 3, т.е. позволяет ориентировать ее в плоскости действия отклонителя. При этом магнитная стрелка повернется на угол V, отсчитанный от положения магнита до разрыва реохорда азимута по часовой стрелке. Определив в диамагнитной трубе азимут скважины Vj, после всплытия инклинометра опрееляют угол установки отклонителя ПО формуле

А,.„. 360 -V%уо. - 1 . г

После расчета производят поворот отклонителя и осуществляют контрольный замер,

При-менеяие данного устройства позволяет сократить спускоподъемные операции за счет возможности изменения параметров искривления скважин при наращивании инструмента, а также обеспечить вытеснение жидкости из цилиндра, проведение замера и всплытие прибора и таким образом повысить надежность работы устройства.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ И ПОЛОЖЕНИЯ ОТКЛОНИТЕЛЯ, содержащее диамагнитную трубу, инклинометр с магнитной стрелкой, отвесом и датчиком апсидального угла, узел фиксации и заполненный жидкостью узел всплы.тия инклинометра, отличающееся тем, что, с целыо ooOiaieния надежности работы, оно снаСЬкено жестко закрепленной в диамагнитной трубе диамагнитной вставкой с магнитной меткой и штырей, а узел фик Сации выполнен в виде патрубка с косым срезом и пазом под штырь в диамагнитной вставке, при этом узел всплытия имеет поршень со штоком, обратный клапан и столор, прячем шток жестко связан с патрубком, а стопор - с осью маг1 итной стрелки инклинометра с возможностью проведения замера в момент контакта поршня со стопором. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что шток выполнен составньм с возможностью размещения при измерениях магнитной стрелки против магнитной метки в наклонных скважинах и ВЕЛпе магнитной метки в верт,икальных скважинах.