Гироприбор Советский патент 1962 года по МПК E21B47/22 G01B7/24 

Известны гироприборы для определения кривизны буровых скважин, состоящие из маятника, гиросистемы и фотокамеры. Известные приборы сложны, дороги е изготовлении и допускают значительные ошибки при съемке скваж-ин.

Предлагаемый гироприбор отличается от известных тем, что для определения зенитного угла лутем измерения составляющих в двух взаимно перлендикулярных плоскостях одним чувствительным элементом и с целью упрощения прибора, он снабжен пространственным ма-, ятником с нониусными щкалами. Верхняя часть маятника выполнена в виде вилки, лодвещенной к сердечнику ва оси, а сердечник подвещен к корпусу прибора при помощи второй оси, перпендикулярной к первой и лежащей в одной плоскости с ней.

Для определения азимута плоскости искривления скважины при помощи гиросистемы с ориентированием по знаку на поверхности, он снабжен ориентиром в виде прорези и мущки. Ориентир вмонтирован в наружный корпус, причем визирная ось ориентира, ось пространственного маятника и нить для отсчитывания локазания лимба гиросистемы лежат в одной плоскости, проведенной через продольную ось прибора.

На фиг. 1 локазан предлагаемый гироприбор в сборе; на фиг. 2- отвес прибора; на фиг. 3-измерительная часть прибора; на фиг. 4- ориентир прибора; на фиг. 5-схема ориентировки гироскопа.

В комплект гироприбора входят глубинный (скважинный) прибор- собственно гироприбор и наземная ла-нель управления.

Гироприбор (фиг. 1) состоит из измерительной части I, удлинителя 2 и амортизатора 3. Измерительная часть свинчивается с удлинителем при помощи втулки 4. Измерительная часть прибора имеет наружный 5 и внутренний 6 кожухи. Во внутреннем кожухе смонтированы все основные узлы прибора, наружный-воспринимает гидростати№ 148766-2ческое давление жидкости, заполняющей скважину. Внутрен-ний кожух ввинчен в наружный, tro обеспечивает совпадение осей обоих кожухов. Прибор. имеет следующие основные узлы: отвес 7, гироскоп 8, ориентир 9, фотоаппарат 10, фонари 11. Амортизатор 3 состоит из цилиндра 12 и пружины 13, упирающейся в днище 14.

Отвес (фиг. 2) состоит из собственно отвеса, заканчивающегося в верхнейчасти вилкой 15, сердечника 16, и двух щек 17, соединенных с внутренним кожухом, в которые входит сердечннк- Сердечник сбалансирован на оси //-//. Отвес имеет возможность поворачиваться относи-тельно сердечника на оси /-/, а сердечник вместе с отвесом поворачивается относительно щек на оси //-//. Оси /-/ и //-// расположены во взаимно-.перпендикулярных плоскостях и соединяются с отвесом и щеками при помощи подшипников Па.

При измерении кривизны прибор вследствие искривления скважины займет какое-то наклонное .положение, а отвес свободно подвешенный на двух взаимно перпендикулярных осях /-/ -и //-// сохранит вертикальное положение .Ось прибора и ось отвеса образуют угол, который я-вляется углом наклона прибора. Определение этого угла осуществляется посредством иэмерения вертикальных углов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях следующим образом.

При наклоне прибора сердечник повернется на оси /-/ относительно вилки отвеса и между осью сердечника и осью отвеса образуется угол, который измеряется в угловой мере с точностью 2 при помощи верньера 18 на сердечнике, переместившегося относительно лимба 19 на вилке отвеса. Одновременно щеки /7, соединенные с кожухом, -повернутся на оси //-// относительно сердечника. При этом между осью сердечника « плоскостью, проходящей через ось //-// и продольную ось прибора, образуется угол, измеряемый верньерами 20 на щеках, переместившимися относительно лимба 21 на сердечнике.

Измерение углов в каждой плоскости производится п-арой верньеров, что повышает точность отсчитывания и предотвращает случайные ошибки при отсчитывании углов. Верньеры имеют винты для регулирования при поверках прибора.

Измеренные в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях углы, oпpeдeляjgщиe угол наклона прибора (скважины), фиксируются на пленку при помощи фотоаппарата 10 (фиг. 3).

Ввиду того, что при опуска-нии прибора в скважину он может поворачиваться вокруг своей продольной оси и при этом оси /-/ и //-// могут располагаться в плане, т. е. по азимуту .произвольно, необходимо определять азимут оси /-/ (будем называть ее главной осью) при каждом измерении вертикальных угол. Эту задачу выполняет гироскоп 8 (или гирорама). К раме 22 тироскопа, имеющей свободу вращения относительно кожуха, снизу прикреплен лимб 23. В процессе съемки скважины лимб вместе с гироскопом сохраняет постоя нное положение по азимуту. Под лимбом «а расстоянии 2-3 мм расположена рамка 24, прикрепленная к .кожуху. К рамке прикреплена нить, которая расположена в плоскости, проходящей через ось /-/. Таким образом, лимб прикреплен к гироскопу, а нить - к кожуху и любой угол, образов1анный главной осью лрибора и плоскостью вращения гироскопа, может быть отсчитан на лимбе по нити, если смотреть на лимб снизу. Фиксирование указанного угла производится при помощи фотографирования. Для этого над шкалами вертикальных углов установлено зеркало 25. Дно 26 стакана, в котором расположен гироскоп, имеет окошко 27. Через это окощко И трубу 28 изображение сектора лимба с проектированной на этой изображение нитью попадет на зеркало. Это изображение, отраженное в зеркале, фотографируется на пленку. Сектор лимба в момент фотографирования освещается лампочками 29. Измеренные углы на пленке отсчитываются с точностью 30.

Таким образом, в момент измерения вертикальных углов и фиксации их на пленку одновременно фиксируется на ту же пленку отсчет угла между плоскостью вращения гироскопа и главной осью .прибора. Зная азимут плоскости вращения гироскопа, определяют азимут главной оси прибора.

Азимут плоскости вращения гироскопа определяется при .помощи ориентира 9 ( фиг. 4), который представляет собой цилиндр 5 со стенками, способными выдержать гидростатическое давление жидкости в скважине. Ось цилиндра .перпендикулярна продольной оси прибора и лежит в плоскости, проходящей через главную ось прибора. На расстоянии 3-4 мм от концов цилиндра расположены у одного конца рамка с прорезью 30, а у другого конца-мушка 31 с заостренным концом. Ось, проведенная через середину црорези рамки и острия мущки, лежит в плоскости главной оси прибора, т. е. в одной плоскости С нитью, по которой берутся отсчеты на лимбе гироскопа.

Ориентировка прибора (фиг. 5) производится следующим образом. Запускяется гироскоп и по истечении времени, достаточного для того, чтобы плоскость вращения стала постоянной, ось ориентира визированием на .вещку ориентируется по линии, азимут которой известен (линия скважина-координатная точка).

Для фиксирования пикета скважииы, которому соответствует каждый кадр пленки, применен счетчик 32 кадров. Счетчик кадров расположен изолированно от фотоаппарата, чтобы свет лампочки 33 не засвечивал пленку. Он связан с лентопротяжным механизмом и при каждой протяжке пленки изменяет свои показания на единицу. Изображение счетчика кадров, отраженное в зеркале 34, фиксируется на пленку.

Фиксирование отсчетов вертикальных углов азимутального угла и номера кадра производится фотоаппаратом, состоящим из магазинной касеты 55, приемной касеты 36, лентопротяжного механизма, приводимого в движение электродвигателем 37. Зубчатый барабан 38, передвигающий пленку на один кадр, связан со счетчиком кадров. По окончании лротяжки замыкается пара контактов, дающих электрический импульс, сигнализирующий об окончании протяжки. Затвора у объектива нет. Фотографирование отсчетов вертикальных углов осуществляется включением лампочек 39, которые расположены так, что их изображение, отраженное в зеркале, не попадает на объекти-в. Ламлочки, освещающие лимб гироскопа и счетчик кадров, включаются одновременно с лампочками, освещающими шкалы вертикальных углов.

Пр.ибор опускается в скважину на кабеле 40.

При измерении кривизны обсаженных трубами 41 скважин прибор центрируется в скважине фонарями //.В необсаженные скважины пр.Ибор опускается без фонарей.

Для съемки скважины до забоя и предотвращения резкого удара прибора о дно скважины в удлинитель ввинчивается амортизатор 3. При достижении лрибором дна забоя стержень входит в цилиндр, а пружина смягчает удар.

У устья скваЖИны устанавливается панель управления, на которой смонтирована основная часть электрической схемы управления работой лентопротяжного механизма, включения лампочек для экспозиции и работой гироскопа. Протяжка пленки, включение и выключение лампочек должны осуществляться как автоматически, так и вручную. На панели должна быть сигнальная лампа для контроля протяжки пленки, а также счетчик кадров.

3-№ 148766

№ 148766-4Предмет изобретения

1.Гироприбор для определения кривизны буровых скважин, состоящий из маятника, гиросистемы и фотокамеры, отличающийся тем, что, с целью определения зенитного угла измерением составляющих в двух взаимно-перлендикулярных плоскостях одним чувствительным элементом и упрощения .конструкции, он снабжен пространственным :маятником с нониусными щкалами, верхняя часть которого выполнена в виде вилки, подвещенной к сердечнику на оси, а сердечник подвешен к корпусу прибора лри помощи второй оси, перпендикулярной к первой и лежащей .в одной плоскости € ней.

2.Гироприбор по п. 1, от л и ч а ю щи йс я тем, что, с целью олределения азимута плоскости искривления скважи ны при помощи гиросистемы с ориентированием по знаку на поверхности, он снабжен ориентиром в виде лрорези и мушки, вмонтированным в наружный корпус, визирНая ось которого, ось простр анственного маятника и нить для отсчитывания показания лимба гиросистемы лежат в одной плоскости, проведенной через продольную ось прибора.

.1

22

9аг. J

41

-11

Координатная

точка.

JКоординатная точна

Фиг. 5