Устройство для определения искривлений горизонтальных скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано при контроле искривлений горизонтальных и наклонных скважин различного назначения.

Известно устройство для измерения искривлений горизонтальных и наклонных скважин, содержащее две втулки, соединенные гибкой связью, в одной из которых закреплен источник света, а в другой - фиксатор отклонения светового луча.

Недостатком известного устройства является невозможность измерения кривизны относительно первоначально заданного направления.

Известно устройство для определения искривления горизонтальных скважин, содержащее две втулки, соединенные гибкой связью, в которых размещены диски, установленные в игольчатых подвесках и кольцах с возможностью вращения, на одном из дисков установлен источник света, а на втором фиксатор отклонения светового луча.

Недостатком известного устройства является высокая трудоемкость и низкая точность измерений, связанная с необходимостью периодической замены светочувствительного материала после прохождения определенного участка скважины и ручной обработки результатов измерений. Кроме того, возможно наложение информации на светочувствительном материале при прохождении искривленных в разные стороны участков скважины. Недостатком также является закрепление игольчатых подвесок в неподвижное кольцо, что при вращении корпуса относительно продольной оси может привести к положению, при котором оси подвесок будут расположены не в горизонтальной плоскости и диски не займут вертикального положения. v

Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит две втулки, соединенные гибкой связью, в которых с помощью вращающихся колец и игольчатых подвесок закреплены два диска, сохраняющие устойчивое взаимно параллельное положение, а на одном из дисков закреплены два датчика, предназначенных для раздельного измерения искривления скважины в вертикальном и горизонтальном направлении.

В предлагаемую конструкцию устройства введены две плоские упругие пластины, два датчика, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна, приемный блок и дополнительные кольца.

установленные с возможностью вращения в основных кольцах.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид А на диск с прорезями; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, отрезок оптического волокна; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 3, оптическое волокно в месте выреза.

Устройство содержит корпус в виде двух

0 последовательно установленных втулок 1 и 2, соединенных гибкой связью 3. Во втулках 1 и 2 размещены два основных кольца 4 и 5, в которых выполнены кольцевые канавки, заполненные микрошариками б, а также ус5 тановлены дополнительные кольца 7 и 8 с отвесами 9 и 10, за счет микрошариков 6 имеющие возможность вращения в основных кольцах 4 и 5. В дополнительных кольцах и8с помощью игольчатых подвесок 11

0 и 12, эксцентрично расположены относительно центра колец, закреплены диски 13 и 14 с отвесами 15 и 16. Эксцентричное крепление дисков 13 и 14 обеспечивает их устойчивое вертикальное положение, а ус5 тановка дополнительных колец 7 и 8 с возможностью вращения в основных кольцах 4 и 5 обеспечивает при развороте корпуса относительно продольной оси устойчивое го ризонтальное положение игольчатых

0 подвесок 11 и 12. К диску 13 прикреплены два идентичных датчика 17 и 18, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков 19 и 20 оптического волокна, уложенных в виде петли и закрепленных на противоположных

5 сторонах плоских упругих пластин 24, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Входные торцы отрезков 19 и 20 оптически связаны с источником 21 света, размещенным на диске 13, а выходные тор0 цы оптически связаны с соответствующими фотоприемниками приемного блока 22, причем фотоприемники каждого из датчиков включены в мостовую схему. В наружной оболочке оптического волокна каждого дат5 чика выполнен вырез 23, а на волокно в месте выреза нанесен слой светопоглощаю- щего материала. Одни концы упругих пластин 24 жестко закреплены на диске 13, а другие концы размещены с возможностью

0 перемещения в прорезях 25 и 26 диска 14. Для пластины датчика 17 выполнена горизонтальная прорезь 25, а для пластины датчика 18- вертикальная прорезь 26.

Устройство работает следующим обра5 зомПри проведении измерений устройство

перемещается вдоль скважины. На искривленном участке скважины втулка 2 поворачивается относительно втулки 1. За счет подвижности дополнительных колец 7 и 8 и

эксцетричного подвеса диски 13 и 14 постоянно сохраняют взаимно параллельное положение, нормальное к горизонтальной плоскости. При отсутствии искривления скважины диски 13 и 14 располагаются со- осно, а пластины 24 датчиков 17 и 18 деформации изгиба не подвергаются. При искривлении скважины, например, в вертикальном направлении диски 13 и 14 при сохранении взаимно параллельного положения смещаются относительно друг друга в вертикальном направлении, что приводит к изгибу пластины 24 датчика 17, плоскость которой нормальна к направлению деформации, а жесткость в направлении деформации минимальна. При этом изгибаются и отрезки 19 и 20 оптического волокна, закрепленные на противоположных поверхностях пластины 24. Деформация оптического волокна в зоне выреза 23 приводит к изменению степени поглощения света на этом участке, в результате чего изменится интенсивность светового потока, поступающего на соответствующий фотоприемник приемного блока 22. Так как каждый датчик содержит два оптических волокна, расположенные по разные стороны пластины 24, и вырезы 23 на них обращены в противоположные стороны, то на одном фотоприемнике датчика сигнал будет изменяться в сторону увеличения, а на другом - в сторону уменьшения, что приведет к рассогласованию мостовой схемы, в которую они включены, величина которого одно- значно зависит от степени деформации оптического волокна, т.е. от величины искривления скважины. Знак рассогласования характеризует направление деформации, т.е. направление искривления скважины. При этом сигнал с датчика 18 останется постоянным, так как при чисто вертикальном направлении искривления скважины пластина 24 этого датчика будет перемещаться вдоль прорези 26 диска 14 без деформации. При искривлении скважины в горизонтальном направлении будет работать датчик 18 5 аналогично.

Формула изобретения 1. Устройство для определения искривлений горизонтальных скважин, содержа0 щее корпус в виде двух последовательно установленных втулок, соединенных гибкой связью, размещенные в нем два основных кольца, установленные в основных кольцах посредством игольчатых лодвесок два дис5 кз и источник света, прикрепленный к одному из дисков, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и повышения точности измерений, оно снабжено двумя плоскими упругими пластинами, при0 емным блоком, двумя датчиками, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна, закрепленных на противоположных поверхностях пластин, в одном из дисков выполнены прорези, расположен5 ные во взаимно перпендикулярных плоскостях, одни концы упругих пластин закреплены на первом диске, другие концы размещены с возможностью перемещения в прорезях другого диска, входные торцы

0 оптического волокна связаны с источником света, а выходные - с приемным блоком, а в наружной оболочке оптического волокна каждого датчика выполнен вырез, на волокно в месте выреза нанесен слой светопогло5 щэющего материала.

2. Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что. с целью повышения надежности в работе, оно снабжено дополнительными кольцами, установленными с

0 возможностью вращения в основных кольцах, а игольчатые подвески размещены в дополнительных кольцах.

11

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано при контроле искривлений горизонтальных и наклонных скважин различного назначения. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений, а также повышение надежности работы. Устройство содержит корпус в виде двух втулок 1 и 2, соединенных гибкой связью 3, в которых с помощью вращающихся колец 4 и и 5 и игольчатых подвесок закреплены диски 13 и 14 с отвесами 15 и 16, сохраняющие при любом направлении искривления скважины устойчивое взаимно параллельное положение, нормальное к горизонтальной плоскости. На одном из дисков закреплены два датчика 17 и 18, каждый из которых выполнен в виде двух отрезков оптического волокна 19 и 20 с вырезом в наружной оболочке, в месте которого на поверхность волокна нанесен слой светопоглощэющего материала. Датчики закреплены на плоских упругих пластинах 24, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. При движении устройства по искривленному участку скважины происходит смещение центров дисков 13 и 14 относительно друг друга в направлении изгиба, что вызывает изгиб плоских упругих пластин 24 и, как следствие, деформацию отрезков 19 и 20 оптического волокна, что вызывает изменение интенсивности светового потока, поступающего на фотоприемники приемного блока. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. г (л С ю о со Фиг.