Датчик угла наклона буровой скважины Советский патент 1991 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к геологоразведочной технике, предназначено для измерения пространственного по- ложения буровой скважины и является усовершенствованием изобретения по авт. CB,V № 1509518„

Цель изобретения - повышение точности измерения в процессе перемеще- ния датчика по стволу скважины0

На фиг 1 приведен датчик угла наклона, продольный разрез при угле наклона, равном 90°; на фиг 2 - то же, при отклонении датчика от верти- кали; на фиг 3 - принципиальная электрическая схема датчика; на фиго 4 - график зависимости выходного сигнала датчика от угла наклона„

Датчик угла наклона буровой сква- жины содержит измерительную камеру 1 цилиндрической формы с закругленным нижним торцом с, Нижняя часть камеры 1 заполнена жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного, отражения Лучше всего условию высокого по- ерхностного отражения отвечают жидки металлы или сплавы, например цезий . (температура плавления 29ffC), сплав Вуда (60&С) или ртуть Правда, послед няя наименее удобна, так как из-за слишком низкой (-38,9°С) температуры плавления она будет оставаться жидкой и после окончания измерений, при транспортировке датчика

Над уровнем жидкой среды 2 на продольной оси измерительной камеры 1 размещены источник света в виде лампочки 3 накаливания и линзы-конденсора 4 и кольцевой фотоэлектрический преобразователь 5, плоскость которого перпендикулярна продольной оси датчика В качестве фотоэлектрического преобразователя могут быть использованы фотосопротивление, фотодиод или фотоэлемент

Расстояние между источником света и уровнем жидкости в измерительной камере регулируется так, чтобы при

5

c

Q

5

Q с

5

вертикальном положении датчика весь свет, отраженный поверхностью жидкости, попадал на фотопреобразователь тае. по максимальному сигналу преобразователя 5,

Снаружи измерительной камеры 1 между двумя слоями изоляции 6, например, из асбестовой ткани, размещена нагревательная обмотка термостата 7, а в нижней части камеры - терморегулятор 8, например, биметаллического типа

Измерительная камера вместе с термостатом размещена в защитном корпусе 9

Пространство в измерительной камере 1. между жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного отражения и фотоэлектрическим преобразователем 5 заполнено прозрачной жидкостью 10, например - водой или глицери- номо Поскольку фазовые переходы вещества (жидкость - твердое тело) сопровождаются изменением объема, то для: предотвращения повреждения измерительной камеры 1 она снабжена компенсатором в виде размещенной снаружи измерительной камеры резиновой оболочки 11, сообщающейся через отверстия 12 с прозрачной жидкостью 10 Электрические Вдшоды от лампочки 3 накаливания, фотопреобразователя 5 и термостата 7 с терморегулятором 8 подсое- .динены к жилам Ј., б, в трехжильного каротажного кабеля 13 согласно фиг03„ К выводам а и в на поверхности подключен стабилизированный источник напряжения для питания лампочки и термостата, а к выводавм а и б - миллиамперметр для измерения выходного сигнала датчика В случае использования в качестве фотоэлектрического преобразователя фотосоиротивления или фотодиода последовательно с миллиамперметром включают отдельный Источник тока

Датчик работает следующим образом.

Перед спуском в скважину производят градуировку датчика, для чего его закрепляют в зажиме специального гра- дуироваяного стола, заранее отнивели- рованного по установочным уровням Приводят датчик в вертикальное положение., Включают питание термостата и ос ветителя (жилы а и в)0 После того, как металл в измерительной камере перейдет в жидкое состояние, к жилам а и б подключают измерительную цепь и измеряют выходной сигнал 3 датчика. Как видно из фиг„ 1, при вертикальном расположении датчика все световые лучи 14 от лампочки 3, отраженные поверхностью жидкой среды 2, попадают н кольцевой фотопреобразователь 5, при этом его выходной сигнал будет максимальным „

Далее датчику в градуировочном столе придают известные углы отклонения от вертикали с заданным шагом и при каждом угле берут замеры выходного сигналао Как видно из фиг, 2, при отклонении рт вертикали уже не все отраженные поверхностью жидкой среды 2 световые лучи 14 попадают на фотопреобразователь 5, и выходной сигнал датчика уменьшается По результатам градуировки строят график Э f (J), изображенный на фиг0 4, где У - угол наклона.

После градуировки датчик на каротажном кабеле опускают в скважину 15 и ведут непрерывную регистрацию выходного сигнала на диаграммной бумаге каротажного самописца в функции глубины скважины при медленном перемещении датчика по стволу скважины или выполняют дискретные измерения при остановках датчика.

5

0

5

0

Величину углов наклона скважины - определяют по градуировочному графику (фиг. 4) о Шкала измерительного миллиамперметра может быть програду- ирована непосредственно в градусах угла наклонао

Но окончании измерений датчик извлекают из скважины,, снова устанавливают вертикально и отключают питание0 Через 10-20 мин расплавленный металл застывает и датчик готов к транспортировке на любые расстояния0

Следует отметить, что расход энергии на питание термостата на будет большим, так как температура в скважинах увеличивается с глубиной и в глубоких скважинах и без термостата может превысить температуру плавления металла в измерительной камере

Заполнение прозрачной жидкостью пространства в измерительной камере между жидкой отражающей средой и фотоэлектрическим преобразователем предотвращает образование волн или ряби на поверхности отражающей среды в процессе перемещения датчика по стволу скважины, что позволяет исключить рассеяние частиц отраженного света и повысить точность измерения по сравнению с прототипом,, Формула изобретения

Датчик угла наклона буровой сква- ,жины по авт0св. № 1509518, о т л и,- чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в процессе перемещения датчика по стволу скважины, пространство в измеритель- ной камере между жидкой средой с высоким коэффициентом поверхностного отражения и фотоэлектрическим преобразователем заполнено прозрачной жид- . костью0

15

Изобретение относится к геологоразведочной технике, предназначено для измерения искривления буровой скважины,. Цель - повышение точности измерения в процессе перемещения датчика по стволу скважины. В корпусе 9 установлена измерительная камера (К) 1, частично заполненная жидкой средой (С) 2с высоким коэффициентом поверхностного отражения0 Над жидкой С 2 на продольной оси К 1 размещен источник света в виде лампочки 3, кольцевой фотоэлектрический преобра-

a NN/. в з

ш

&

-л/ww-J

7

фигЗ

Фиг. г

Г

фиг. 4