Устройство для измерения угла искривления скважины Советский патент 1988 года по МПК E21B47/22 

М 1ивр услнгтл в fttMoipeaiopy

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для измерения пространственного положения скважины в процессе бурения. Цель изобретения - ускорение процесса измерения за счет увеличения времени непрерьшной работы и уменьшение габаритов. Для этого устр-во имеет

П

сл

со

00

ю

со со а

N)

-Ф

установленный внутри рамки 1 с баллоном 8 со сжатым газом реактор, выполненный в ввде цилиндра 16, заполненного поглотителем 17. Полость реактора сообщена с углублением 14 в стенке канала струйного эл еиента между приемным соплом 11 и соплом 10 питания. При изменении угла ис кривления рамка 1 с баллоном 8 поворачивается. Баллон 8 разряжается, и

1

Изобретение относится к бурению скважин, предназначено для измерения пространственного положения скважины в процессе бурения и является усовершенствова шем устройства по апт.св. № 1209837„

Целью изобретения является ускорение процесса измерения за счет увеличения времени непрерывной работы и уменьшение габаритов.

На чертеже показано устройство для измерения угла искривления скважины, общий вид.

Устройство, которое р азмещают над долотом в контейнере (не показан), состоит из рамки 1, выполненной в виде герметичной камеры, свободно вращающейся в опорах 2 и 3, У-образ- Hoii трубки 4, жестко закрепленной в панели 5 внутри рамки 1 и заполненной жущкостью 6, например ртутью, оставляя свободньш объем 7 в каждом колене -образной трубки 4. На ьшжне стенке рамки 1 эксцентрично и жестко закреплен баллон 8 со сжатым газом, выполняющий функции источника энергии и одновременно эксцентрично груза рамки 1, Для обеспечения постоянства расхода газа на баллоне 8 установлен редуктор 9 постоянного ° сечения. Па панели 5 закреплена система сопел: сопло 10 питания, приемное сопло 11 и выходное сопло 12, связанные между собой коммутационными каналами, размещенными внутри панели. U-образная трубка 4 переводником 13 соединена с панелью 5, соплом 10 питания и приемным соплом 11. В панели 5 размещен также струй- ньш элемент, выполненный в виде по-

газ поступает в цилиндр 16. Газ связывается с .поглотителем, и давление в рамке 1 падает. Вибрации, возннкаю- при бурении, способствуют хорошему перемеши.вани1о поглотителя. Благодаря этому увеличивается время непрерывной работы устр-ва без подъв ма бурильного инструмента и ускоряется процесс измерения пространствен- пого положения скважз ны. 1 ил.

. 2

верхности специального профиля, а углубление 14. в стенке канала го элемента между приемным соплом 11 и соплом 10 питания сообщается через отверстие 15 в панели 5 с полостью реактора, установленного внутри рамки 1 и выполненного в виде перфорированного цилиндра 16, заполненного поглотителем 17, например оксидом меди.

Выходное сопло 12 связано через гидроусилитель с регистратором импульсов (не, показаны).

Работа устройства основана на S эффекте Коанда - свойстве струи изменять направление при наличии поверхности специального профиля путем прилипания струи жидкости или газа к расположенной вблизи твердой стенке. 0 Устройство работает следующим образом.

Поток газа сопла 10 питания обтекает поверхность спе1щального профиля в углублеШ Ш 14 и заполняет сво- f бодный объем 7 У-образной трубки 4 через отверстие приемного сопла 11. В результате заполнения газом свободного объема 7 и-образной трубки 4 перед приемным соплом 11 у обтекае- мой поверхности создается противо- . давление. Это вызьшает отрыв потока газа от нее и переход этого потока в выходное сопло 12 и далее на гидро- ус1шитель (не показан), 35 При этом давление в выходном сопле 12 возрастает скачкообразно и удерживается на максимальном уровне до тех пор, пока противодавление в при- емном сопле 11 не снизится до вели- 40 чины, при которой поток вновь обте5

кает поверхность специального профиля и, следовательно, заполняет свободный объем и-образной трубки 4.

Частота колебаний определяется С

где f - частота колебаний, Гц;

С - постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей генератора; V - свободный объем 7 U-образной

трубки 4, см

С изменением угла искривления рамка 1 с эксцентрично закрепленным баллоном 8 поворачивается под действием силы тяжести и U- образная трубка 4 располагается в полости искривления скважины. При этом часть жидкости перетекает в свободный объем 7 U- образной трубки 4, уменьшая его, что приводит к уменьшению времени заполнения этого объема и в связи с этим увеличению частоты колебаний струй- ного генератора. Таким образом, частота колебаний струйного генератора оказьгоается пропорциональной углу искривления скважины. Далее серия пневматических импульсов, полученных на струйном генераторе посредством гидроусилителя, преобразуется в серию мощных импульсов промывочной жидкости, которые регистрируются прибором на устье скважины.

В процессе работы устройства бал- лон 8 со сжатым газом разряжается, газ.(например, водород) расширяется, заполняет через отверстие 15 свобод- ньй объем рамки 1 и попадает в полость перфорированного ципиндра 16 (реактора), заполненного поглотителем (например, оксидом меди или адсорбентом) . В результате газ связывается либо адсорбируется. Объем поглотителя оказывается во много раз мень- ше объема, занимаемого свободным газом, (т.е. объема, который занял бы несвязанный газ при заданном давлении) . При этом давление газа в рамке падает. Это продолжается до пол- ного использования поглотителя. Вибрации, возникающие при бурении, способствуют хорошему перемешиванию пог- лотителя.

Рассчитаем время работы устройстт на, в котором отсутствует реактор. Расход в струйных элементах составляет Q 10-20 л/ч. При бурении

с

0

S

0

5

с использованием бурильных труб диаметром 121 мм диаметр контейнера с глубинной аппаратурой может составлять 0 мм. При этом обеспечивается подача бурового раствора к забойному двигателю .(трубобуру), Диаметр контейнера выбирают равньм D 70 мм, а длину L 1500 мм. Тогда объем контейнера V, (t 5769,75 см , Конструктивно источник (баллон со сжатым газом) может занимать более 2/3 объема. Тогда его объем., Vи 3846 см или около 4 л.

Причем У„ 3500 см 3,5 л.

Устройство для измерения угла искривления скважины должно иметь приемную емкость, в которую поступает отработанный газ, причем размеры приемной емкости ограничены. Допустим, что ее объем 70-80 л, что соответствует приблизительно контейнеру длиной 15 м. При таких размерах конструкции, согласно основного закона термодинамики.

0

5

5

РИ VM

Рое -V

nt

где P,Vj,g - давление и объем в

приемной емкости; Ру, Vjj - давление и объем источника питания. Pf V, РВЕ 5 кгс/см .

Для работы устройства перепад давления мелщу приемной емкостью и источником должен составлять 0,01 кгс/см , а расход 10-20 л/ч.

Если за некоторый отрезок времени ( - ,) расход остается постоянным, то его можно определить как V

Q - .

где V - объем вещества (в данном слу чае Vge), прошедшего через трубопровод за отрезок времени ,- fl,. Подставив в приведенную форму

значения расхода и объема приемной

емкости, получают время непрерывной

работы устройства:

. V г, ч.

Расчитаем теперь время работы на забое устройства, снабженного реактором.

В случае применения в реакторе поглотителя - оксцда меди и газа водорода, между ними произойдет известная реакция. 1 моль СиО 79,5 г, 1 моль водорода 72 г и занимает при нормаль 1ых условиях объем 22,4 л.

Предположим, что в реактор загружено 8 кг СиО (что вполне реально), Количество водорода, которое прореагирует с оксидом меди, Vn 2240 л

При расходе газа 10-20 л/ч пред- лагаемое устройство для измерения угла искривления скважины непрерывно проработает 100 - 200 ч, что значительно больше, по сравнению с устройством,- в котором отсутствует реактор Размеры устройства, снабженного ре актором уменьшаются при этом в 10- 15 раз,

Увеличение времени непрерывной работы устройства без подъема бурильного инструмента ускоряет процесс из

марения пространственного положения скважи1- Ы,

Виброустойчивость устройства соответствует виброустойчивости известных струйных элементов.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла искривления скважины по авт.св. № 1209837, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса измерения за счет увеличения времени непрерывной работы и уменьшения га- баритов, оно снабжено-установленным внутри рамки реактором, выполненным в виде перфорированного цилиндра, заполненного поглотителем, а полость реактора сообщена с углублением в стенке канала струйного элемента между приемным соплом и сошюм питания.