Устройство азимутальной ориентации геофизических приборов в обсаженных скважинах Советский патент 1987 года по МПК G01V1/52 

при расширении функциональных возможностей устройства. Устройство содержит не менее чем три группы опирающихся на стенку с:сважины направляющих колес. Для достижения поставленной цели плоскость вращения колес составляет заданный постоянный угол с продольной осью цилиндрического корпуса. Статоры датчиков у гпов поворота неподвижно соединены с корпусом прибора, а роторы - также неподвижно- с осями колес, контактирующих со -стенкой скважины.При движении скважины внутри скважины метка на корпусе прибора, первоначально совмещенная с задан1

Изобретение относится к устройствам для геофизических исследований и предназначено для ориентации геофизических приборов в обсаженных скважинах, например, сейсмоприемни- ков для получения сейсмических записей, ориентированных по азимуту.

Цель изобретения - упрощение и повышение надежности конструкции устройства при расщирении его функциональных возможностей за счет определения глубины спуска устройства в скважину.

На фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 на фиг.З - схема для пояснения расчета угла ориентации и глубины.

Устройство ориентации присоединено (фиг,1) к каротажному кабелю 1 через развязывающее устройство 2 с кольцевым токосъемником 3. В цилиндрическом корпусе 4 размещены контейнеры 5 и 6 соответственно для геофизических приборов и датчиков угла поворота Контейнеры 5 и 6 неподвижно закреплены на трехгранной призме 7, неподвижно установленной и корпусе 4. Внутри призмы имеется цилиндрическая полость через которую пропускают электропровода. Колеса 8 с осями 9 установлены с возможностью вращения на опорах 10, которые, в свою очередь, имеют свободу вращения вокруг осей 11, неподвижно закрепленных на призме 7. На опорах 10 неподвижно закреплены кроншным направлением, будет перемещаться по винтовой линии вследствие установки колес под определенным углом относительно вертикальной оси. Упрощение конструкции достигается за счет ис- .ключения системы дистанционной принудительной ориентации контейнера с геофизическими приборами. Благодаря синхронной работе колес и связанных с ними д атчиков углов поворота в случае, когда одно из колес встретило препятствие (неоднородность на стенке скважины), достигается повышение надежности всего устройства. 3 ил.,

0

5

0

5

0

5

теины 12 с пружиной 13, другой конец которой закреплен на призме 7. Оси 9 посредством гибких валов 14 неподвижно соединены с выведенными из контейнера 6, через герметизированные отверстия, осями роторов 15 датчиков угла поворота, статоры 16 которых неподвижно закреплены в контейнере 6. Полость в призме 7 и контейнеры

5и 6 герметизированы. Для повышения надежности герметизации в контейнер

6заливается неэлектропроводная жидкость, например конденсаторное масло.

Устройство прижима на фиг.1 условно не показано, так как такие устройства достаточно хорошо разработаны и известны.

Развязывающее устройство 2 с токосъемником 3 служит для предотвраще- ния вращательных движений каротажного снаряда, возникающих при его движении по стволу скважины из-за механических напряжений, накапливающихся на кабеЛе 1 во время его смотки и размотки с барабана лебедки и приводящих скважинный каротажный снаряд во вращение.

Подпружиненные опоры 10 выполнены шарнирными, т.е. установлены с возможностью разворота на оси 11 для того, чтобы данное устройство могло работать в скважинах различного диаметра. Максимально допустимый диаметр скважины, при котором данное устройство ориентации работает, как видно

из фиг.1, будет при опорах 10, перпендикулярных плоскостям призмы 7. Если опоры 10 наклонить, можно работать в скважинах меньшего диаметра. При этом, сила натяжения пружин должна быть такой, чтобы трение скольжения колес о стенку скважины намного превышало трение качения осей 9 колес в опорах 10.

Колеса для данного устройства мож но выполнить сменными. Например, есл при наибольшем угле наклона опор 10 устройство все же не будет входить в из-за большого диаметра колес, необходимо поставить колеса меньшего диаметра.

Оси вращения всех колес установлены под заданным постоянным углом р6 к вертикальной оси корпуса 4, Плоскости вращения всех колес перпенди- кулярны соответствующим плоскостям призмы 7.

При такой конструкции (фиг.1) под действием силы натяжения кабеля корпус устройства ориентации будет дви- гаться вверх, вращаясь, как и колеса в правую сторону (если смотреть сверху, фиг,2),

Под действием собственного веса или прицепленного груза корпус дви- гается вниз, вращаясь в левую сторону.

На внешней стороне корпуса 4 устройства азимутальной ориентации нанесена метка. Оси чувствительности ка- ких-либо геофизических приборов, устанавливаемых внутри контейнера 5, ориентирз отся по этой метке относительно корпуса 4,

Устройство работает следующим об- разом.

Перед проведением геофизических исследований задают постоянный угол наклона й(, плоскости вращения колес устройства относительно продольной оси его корпуса и устанавливают силу распора пружин на опорах, препятствующую проскальзыванию колес по образующей стенке скважины. Устройство устанавливают на устье скважины внутри обсадной трубы, совместив метку на корпусе с первоначальным заданным направлением, например, направлением на север, и осуществляют на кабеле спуск устройства с одновременной ре- гистрацией показаний всех датчиков углов поворота - га. При движении корпуса по стволу скважины радиуса R метка, как и колеса, будет перемещаться по винтовой линии, вследствие, установки колес радиуса г под углом об относительно вертикальной оси. Проекция АВ (фиг,3) ее траектории на окружность при одном обороте колес определится из соотношения cos и 2Тг созДили

АВ R-3.

Отсюда угол ориентации 3 , т.е. угол, на который повернется метка относительно первоначально заданного направления при движении корпуса по стволу скважины

21Гг

J cosoi . к

При числе оборотов колес от начала движения, равном m (показания датчиков), искомьш угол ориентации контейнера равен

ц m У --- -cos of, . к

При этом глубину Н, на которую в момент определения угла опускается корпус, вычисляют по формуле

Н ВС АС sinoi 2 иг m в in об .

Величина Н соответствует глубине, на которую опустилось устройство, только в случае, если скважина не искривлена, В противном случае необходимо для точного расчета Н учитывать углы наклона скважины, т.е. привлекать данные инклинометрии.

В качестве датчиков угла поворота можно использовать, например, сельсины, датчики угла поворота типа угол- код и др. I

Точность ориентации зависит от

точности установки каяодого колеса под углом oi относительно вертикальной оси от точности датчиков углов поворота.

Упрощение конструкции достигается за счет исключения системы дистанционной принудительной ориентации контейнера с геофизическими приборами.

Неровности на стенке скважины (каверны, натеки и т,п,) не будут сказываться на точности вследствие того, что датчиков угла поворота много. Если одно колесо встретило неоднородность, то у связанного с ним датчика угла поворота показания будут отли- .

чаться от всех остальных. Однако, осталБны е датчики будут работать синхронно. Таким образом- повышается надежность предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Устройство азимутальной ориентации геофизических приборов в обсаженных скважинах, присоединенное к каротажному кабелю через развязывающее устройство с кольцевым токосъемником Т содержащее цилиндрический корпус с размещенными в нем контейнерами с геофизическими приборами и датчиками угла поворота, обеспеченное при

жимным устройством и не менее, чем треМя группами опирающихся на стенку скважины направляющих колес, расположенных вдоль цилиндрического корпуса, симметрично относительно продольной оси, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повьше- ния надежности конструкции при расширении функциональных возможностей, плоскость вращения колес составляет заданный постоянный угол с продольной осью цилиндрического корпуса, при этом статоры датчиков углов поворота неподвижно соединены с корпусом прибора, а роторы также неподвижно - с осями колес, контактирующих со стенкой скважины.

/1-XI

фи.З

Редактор И. Сегляник

Составитель В. Ищенко

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Заказ 7712/48 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4