Индикатор направления искривления наклонных скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B47/22 

О)

СО Изобретение относится к бурению и может бы.ь использовано для определения направления искусственных ИЛИ естественных искривлений наклонных скважин. Известны устройства для измерения зенитных и азимутальных углов скважин, включающие источник питания, реле, выключатель, удлинитель, рычаги, апсидальную рамку, арретир и чувствительный элемент Cl3. Однако указанные устройства срав нительно сложны в изготовлении и эксплуатации и не обеспечивают проведения замеров в скважинах при Небольших зенитных искривлениях. Кроме того, они не могут быть использованы на скважинах железорудных месторождений, таккак включают в себя в качестве чувствительного элемента компас, реагирующий на магнитную аномалию среды. Извбстен также индикатор направления искривления наклонных скважин установленный в колонне бурильных труб, содержащий шарнир с хвостовиком, регистратор и экран 2, Принцип действия этого прибора основан на получении отпечатка иглы на печати, занимакнцей определенное положение относительно апсидальной плоскости скважин. Указанный прибор позволяет определять нап1равление н величину искривления скважин, однак точность измерений очень мала за сч малого диаметра печати, ограниченного внутренним диаметром, и сил тр ния между дебаланснш4 стержнем и стенками бурильной колонны. К тому же за один спуск-подъем печати можн провести только один замер-. Последу щие отпечатки, проводимые за один спуск стержня и отличающиеся по глу бине прокалывания экрана иглой визу ально практически не различимы. Действительно, регулировать глубину прокалывания экрана за счет высоты сбрасывания стержня весьма затрудни тельно, особенно на больших глубина где на качестве отпечатков сказывае ся ряд косвенных факторов: растяжение троса, различная плотность сред зашламованность промывочной жидкост и т.д. Целью изобретения является сокра щение затрат времени на проведение замеров и повышение их точности. Указанная цель достигается тем, что индикатор направления искривления наклонных скважин, установленный в колонне бурильных труб, содержащий шарнир с хвостовиком, регистратор и экран, дополнительно снабжен подпружиненным относительно колонны поршнем, жестко соединенным с регистратором, другой торец которого выполнен в виде кольцеобразной камеры со свободно вращающимся внутри нее стальным шаром, при этом на экране установлен магнит, взаимодействующий с щаром, а сам экран размещен с возможностью вращения относительно регистратора, причем хвостовик выполнен в виде штыря с толкателем и подпружиненного колпака, несущего набор меченых игл. На фиг. 1 схематически приведен индикатор, общий вид; на фиг. 2 экран и кассета игл во время.укола. Индикатор искривления содержит два основных узла - индикаторный шарнир и регистратор. Индикаторный шарнир предназначен для копирования угла перекоса между соединяемыми ведущими и ведомым; звеньями индикатора и трансформации эТого угла в линейную величину, а также для последовательной подачи меченых игл на экран в процессе производства замеров. Индикаторный шарнир содержит собственно шаровой шарнир 1 и хвостовик 2. Хвостовик включает в себя штырь 3 с толкателем 4 и подпружиненный колпак 5, в полости которого располагаются меченые иглы 6. При отклонении колонкового набора в ту или иную сторону относительно оси бурильной колонны, хвостовик отклоняется в противоположную сторону. Регистратор предназначен для регистрации положения иглы 6 относительно оси бурильной колонны и апсидальной плоскости скважины и состоит из съемной матрицы 7 (например, диск фотопленки), резинового иглодержателя 8, экрана 9 с постоянным магнитом 10, стального шара 11, свободно вращающегося в : кольцеобразной камере 12, вала 13 регистратора и пружины 1. Индикаторный шарнир и регистратор крепятся, в корпусу 15, в котором расположены Т|1кже подпружиненный поршень 16, жестко связанный с валом регистратора, и шарик 17. Экран выполнен совместно с осью которая свободно посажена на подшипники (не показаны), ра:сположенные в осевом отверстии торца вала регистратора, т.е. экран имеет возможность свободно вращаться относительно регистратора. Шар 11 расположен в непосредственной близости от поверхности экрана 9 с возможностью взаимодействия с магнитом 10, смещенным отно сительно оси экрана. Корпус вала регистратора и экран вьшолнены из .немагнитного материала. Вал 13 поршня и поршень 16 имеют отверстия для прохода промывочной жидкости. Индикатор направления искривления входит в состав бурового снаряда между бурильной колонной и колон ковой трубой и на протяжении всего рейса располагается в скважине, при чем между колпаком 5 и матрицей 7 эа счет пружины 14 образуется зазор Принцип действия индикатора направления искривления заключается в следующем. После проведения искусственного искривления в скважине опускают технологический снаряд, в состав которого включен индикатор направления искривления. После проведения отбурочных операций по искривлению в бурильные трубы бросают шарик 17, который перекрьгаает прог« шочное отверстие поршня. Затем устанавливают колонну таким образом, чтобы верхняя часть (до шарнира) находилась в стволе с известными азимутальным и зенитным углами, а нижняя т в стволе с новым направлением. При этом шар, свободно расположенный у экрана регистратора занимает нижнее положение относительно центральной оси, устанавливая в опре деленное положение экран за счет магнитных сил взаимодействия шара и магнита - дебаланса. После включения бурового насоса поршень с экраном движется вниз, достигает колпака, который под действием экрана тоже опускается, и ма рица 7 натыкается на иглу 6, котора в свою очередь удерживается резиновым иглодержателем 8. К этому време 114 ни экран уже занял определенное положение относительно апсидальной плос кости. Затем давление снижается и экран под действием пружины 14 возвращается в исходное положение. После очередного поднятия и опускания регистратора очередная игла воизаетсяв иглодержатель экрана,пронзая матрицу. На поверхности индикатор разбирают и рассматривают матрицу экрана. В резиновом иглодержателе экрана находится определенное количество меченых игл, соответствующее числу точек замера искривления скважины. Так как мечение иглы располагаются в колпаке 5 хвостовика 2 в определенном, заранее фиксированном порядке, то нетрудно определить последовательность замера координат скважины и по ним построить трассу искривленного участка. Метить иглы можно, например, окраской в разные цвета. Расстояние от места укола, до центра матрицы соответствует полному иглу искривления относительно старого ствола, а зеркальное изображение расположения укола - направлению нового ствола. Если на матрицу 7 нанести координатную сетку, выраженную в градусах, то координаты места укола дадут приращения азимутального и зенитного углов со.знаком плюс или минус в зависимости от расположения места укола на матрице. При проведении нескольких замеров колонну каяф(ый раз устанавливают так, чтобы шарнир 1 находился в стволе скважины на том месте, где при предыдущем замере находился породоразрушакяций инструмент. В предлагаемом индикаторе, по сравнению с прбтотипом, экран расположен aBTOHOMHd в колонковой трубе и приводится в Поступательное движение по команде с поверхности за счет реализации мощности насоса, В прототипе экран подвешен на гибком троссе, периодически .опускается внутрь колонны бурильных труб, что требует дополнительных затрат времени. Кроме того, размещение экрана внутри колонковой трубы, внутренний диаметр которой в 2,5-3,0 раза больше внутреннего диаметра труб, позволяет увеличить диаметр экрана,т.е. масштабность трансформации угловых величин в линейные, а следовательно, повысить точность замеров.

N

s ч

Фиг.1

ИНДИКАТОР НАПРАВЛЕНИЯ ... ИСКРИВЛЕНИЯ НАКЛОННЫХ СКВАЖИН.установленный в колонне бурильных труб, содержащий шарнир с хвостовиком регистратор и экран,о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью сокращения затрат времени на проведение замеров и повыщения их точнос.ти, он снабжен подпружиненным относительно колонны поршнем, жестко соединенным с регистратором, другой торец которого выполнен в виде кольцеоб;раэной камеры со свободно вращающимся внутри неё стальным шаром, при этом на экране установлен магнит взаимодействукиций с шаром, а экран размещен с возможностьк) врешения относительно регистратора, причем хвостовик выполнен в виде штьфя с толкателем и подпружиненного колпака, несущего набор меченых игл.