Индикатор ориентирования бурового снаряда Советский патент 1962 года по МПК E21B47/22 E21B7/08 G01B7/30 

Известны индикаторы ориентирования бурового снаряда с использованием шарика, замыкающего контактные пластины при отклонении инструмента от заданного направления.

Описываемый индикатор ориентирования бурового снаряда отличается от известных тем, что он состоит из камеры, ограниченной изолированными контактными поверхностями, внутри которой расположен шарик, имеюш,ий диаметр, меньший диаметра контактных поверхностей, перекатывающийся по контактной плоскости, перпендикулярной к оси скважины. Такое выполнение конструкции предлагаемого индикатора позволяет повысить надежность ориентирования при малых диаметрах прибора.

На чертеже изображен предлагаемый прибор в продольном и поперечном сечениях и его приемная часть.

Индикатор ориентирования бурового снаряда выполнен в виде вмонтированного в снаряд прибора, для соединения которого с приемником на время измерения в скважину через колонну бурильных труб опускают изолированный провод с контактным штырем на конце.

Датчик индикатора монтируют в трубке /, которая служит оболочкой прибора. В центре нижней, отвинчивающейся торцовой части 2 датчика расположена ось 3; на наружном конце последней закреплен лимб 4 с делениями и с головкой 5, посредством которой лимб с осью может поворачиваться относительно корпуса индикатора и отсчетной линии ложка 6 на заданный угол. Ось с проходит через резиновое уплотнение 7, сжатое пружиной 8. На верхнем конце оси 3 неподвижно закреплен металлический диск, к которому привинчен изготовленный из изолирующего материала цилиндр 9, входящий на скользящей посадке в трубку 1. В верхней части цилиндра, в камере, расположен сигнальный элемент, состоящий из металлического шарика 10, помещенного на плоскую стальную пластину 11, поверхность которой пер№ 145190- 2 пендикулярна геометрической оси датчика прибора. Боковые перемещения шарика на пластине ограничены контактными пластинами 12, 13 и 14, внутренние поверхности которых окружают шарик со всех сторон, обеспечивая электрический контакт с ним при любом положении индикатора. Все контактные пластины электрически изолированы друг от друга и имеют соединения: пластина 13 соединена с диодом 15, а пластина 14 - с диодом /6, включенным в схеме навстречу друг другу. Пластина 12 изолирована и имеет кривизну диаметром, большим диаметра шарика, благодаря чему шарик, в момент совмешения индикаторной плоскости прибора с апсидальной, устанавливается на ее середине. При поворотах датчика вокруг своей оси шарик перекатывается в ту или другую сторону и переходит соответственно на пластину 13 или 14. Устойчивое среднее положеипе шарика в контакте с пластиной 12 может сохраняться только в том случае, когда ось прибора лежит в ансидальной плоскости / и имеет наклон ф относительно горизонта в пределах 89°--0°, а линия // отвеса проходит через центр шарика и середину контактной пластины 12.

Для предотвращения порчи поверхности контактных пластин и шарика при враш,ении прибора контактные пластины 13 и 14 выполнены таким образом, чтобы шарик, будучи перемешен к зазору между ними, противолежащему пластине 12, оказался радиально смещенным относительно центра, т. е. геометрической оси прибора. В этом положении шарик будет удерживаться центробежной силой на протяжении всего периода вращения снаряда.

Для посылки контактирующим шариком электрических сигналов в датчике создана цень, состоящая из двух полупроводниковых диодов 15 и 16, один из которых включен между пластиной 13 и заземляющим корпусом прибора, а второй - между пластиной 14 и те.м же корпусом. Для сглаживания импульсов тока в моменты замыканий и размыканий контактов между пластинами 11, 13 и 14 включены конденсаторы соответствующей емкости и омические безындукционные сопротивления. Контактная пластина 11 соединена с выходным контактом 17, в который упирается подпружиненный контактный штифт 18. Последний непосредственно соединен с иглой 19, выведенной наружу через верхнюю торцовую часть 20 корпуса прибора. Игла изолирована от корпуса датчика, а ее резиновая изоляция снаружи предотвращает утечку тока через промывочную жидкость.

Источником питания индикатора электрической энергией служит генератор переменного тока низкой частоты, приводимый в действие вручную.

Приемная часть индикатора состоит из небольшого портативного ящика, внутри которого расположены генератор 21 переменного тока, миллиамперметр 22 постоянного тока с нулевой точкой в середине шкалы, дроссель 23 низкой частоты, электрический конденсатор 24 и малогабаритная неоновая лампочка 25.

Один из зажимов приемной части аппарата соединен с землей, а другой - с изолированным проводом 26, идушим через обычную переносную лебедку 27 и блок 28 к контактному штырю 29 с контактной пластиной 30. 1итырь опускают на проводе внутрь колонны бурильных труб до соприкосновения с иглой 19, которая легко прокалывает пластину 30, покрытую тонкой пленкой изоляции.

Принцип действия индикатора состоит в следуюшем. Датчик индикатора устанавливают и закрепляют ,в подлежащем ориентированию в скважине устройстве таким образбм, чтобы положение отсчетной линии ложка 6 совпадало с соответствующей меткой

ориентируемого устройства. Перед закреплением датчика производят установку заданного угла поворота по лимбу 4 относительно апсидальной плоскости.

К опущенному в скважину снаряду с встроенным в него датчиком опускают через колонну бурильных труб изолированный контактный штырь 29. Перед моментом соприкосновения штыря с иглой датчика генератор 21 приводят во врашение. В момент возникновения контакта стрелка прибора отклоняется в ту или другую сторону, в зависимости от того, какой из диодов 15 или 16 окажется включенным шариковым контактом в обшую электрическую цепь. После этого колонну бурильных труб осторожно поворачивают до того момента, пока стрелка прибора не установится на пулевом положении, фиксируя момент совмещения индикаторной плоскости датчика с апсидальной и, следовательно, поворота ориентируемого в сквал ине устройства на соответствующий угол в заданном направлении. Переход стрелки в нулевое положение обеспечивается тем, что пластина 12 изолирована и при нахождении на ней шарика электрическая цепь размыкается.

В целях исключения ошибки в ориентации прибора в скважине при повороте на 180° относительно иско.мого положения контактные пластины 13 и 14 устроены таким образом, что шарик в этом случае замыкает их между собой и одновременно соединяет их с пластиной 11. В этом случае будут включены оба диода, в цепи пойдет переменный ток, который вызовет зажигание неоновой лампочки 25 при нулевом положении стрелки.

Предлагаемый индикатор целесообразно применять для опреде.ления иоложения ориентации устройства для искусственного искривления буровых скважин.

Предмет изобретения

Индикатор ориентирования бурового снаряда с использованием шарика, замыкающего контактные пластины при отклонении инструмента от заданного направления, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности ориентирования при малых диаметрах устройства, он состоит из камеры, ограниченной изолированными контактными поверхностями, внутри которой расположен щарик, имеющий диаметр, меньший диаметра контактных поверхностей, перекатываюшийся по контактной плоскости, перпендикулярной к оси скважины.

- 3 -№ 145190