Прибор для определения кривизны буровых скважин Советский патент 1934 года по МПК E21B47/22 G01B7/305 

Известные приборы для измерения угла искривления обычно определяют азимут искривления относительно магнитного меридиана, что не надежно, принимая во внимание мешающие факторы, или относительно оси жироскопа, что затруднительно при малом диаметре скважин.

Предлагаемый прибор сконструирован с целью измерения не суммарного угла искривления, а угла искривления на единицу длины, причем кривизна измеряется в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

На схематическом чертеже фиг. 1 изображает общий вид прибора; фиг. 2 и 3-разрез прибора в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; фиг. 4- разрез верхней части прибора и схему мостика Уитстона; фиг. 5-схему соединения.

Предлагаемый прибор состоит (фиг. 1, 2 и 3) из нескольких стальных трубок 7 с муфтами 2 на концах, соединенных мужду собой шарнирными кольцами 3 с прикрепленными к ним плоскими штыками 9 и Ю. При прямолинейном положении прибора ролики 5 на концах штыков находятся на оси симметрии муфт 2. При изгибе прибора муфты с трубками поворачиваются около шарниров 4, скрепляющих шарнирные кольца с муфтами в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Эти повороты вызывают

повороты скрепленных с шарнирными кольцами штыков относительно трубок, в которых они находятся, и смещение роликов на их остриях относительно стенок муфт, на которых имеются такие же ролики б. Скрепления штыков 9 и W в шарнирном кольце смещены друг относительно друга на 90°, и их плоскости перпендикулярны к осям вращения шарниров. Через системы роликов на штыках и стенках муфт переброшены нити 7 -л 8, которые проходят через все трубки. Каждая из нитей соответствует каждому из двух возможных взаимно перпендикулярных вращений муфт относительно шарнирных колец. Каждая трубка с муфтами и штыками, входящими в нее с обеих сторон, составляет одно звено; таких звеньев 10-20 по 50 см длиной каждое. В каждом звене поочередно работает только одна нить на роликах, вторая проходит вхолостую. Концы нитей в нижнем звене прибора скреплены с винтами в дне его. Винты, не указанные на чертеже, служат для регулировки длины нитей.

Из верхнего звена механической части прибора концы нитей выходят свободными и соединены с двумя пружинами /7-72 в электрической части прибора (фиг. 4), которая включена в трубку 31. Последняя прикрепляется к верхнему звену механической части. При

изгибе прибора в разные стороны концы пружин, к которым прикреплены нити, движутся вниз и вверх, а прикрепленные к пружинам контакты 13 и 14 скользят по реостату 30. При прямолинейном положении прибора контакты должны быть на середине реостата.

От скользящих контактов 13 и 14 и концов реостата 30 четыре изолированных провода выводятся на дневную поверхность, .где положение контактов определяется при помощи схемы Уитстона (фиг. 4) по положению контакта 17 на реостате 16.

Предлагаемый прибор действует следующим образом. Приключая попеременно провода 26 и 28 к контакту 29, получают измерения двух взаимно перпендикулярных изгибов а и р на участке / скважины, равном длине прибора Для окончательного определения искривления необходимо знать ориентацию осей шарнира, соответствующих каждому из контактов; для этого надо или повернуть прибор около оси скважины так, чтобы он мог изогнуться только в вертикальной плоскости и в плоскостях, перпендикулярных к ней, или же определить угол поворота осей щарниров относительно сечения скважины вертикальной плоскости и по трем углам и расстоянию определить координаты нижней точки прибора относительно верхней его точки. Двум этим возможностям соответствуют два варианта работы прибора.

1-й вариант. Последовательно с реостатом J6 включаются 19 разрыве 25 концы 25 и 24 от кольца 20 с разрывом 22 и с тяжелым контактом 2/, скользящим по кольцу и замыкающим разрыв 22 при определенном положении кольца. Ток по реостату пройдет лишь в том случае, если кольцо, находящееся в верхней части прибора, наклонено разрывом 22 вниз. Кольцо устанавливается в плоскости, перпендикулярной к оси трубки, в которой находится прибор. Поворачивая штанги скважины, к нижнему концу которых прикреплен прибор, до тех пор, пока не появится ток в проводах, идущих от реостата, мы приводим прибор в нужное нам положение; при этом положении можем замерить при помощи схемы мостика Уитстона углы а и 3, на которые изгибается скважина на соответствующем участке в вертикальной плоскости и в перпендикулярной к ней, проходящей через скважину -плоскости.

2-й вариант. Вместо кольца помещаем кольцевой реостат, который включается параллельно реостату J6. Разрыв 26 закорачивается. Положение контакта 27 на кольцевом реостате 7Р фиксируется тем же мостиком Уитстона. Середина реостата 7Р помещается против одной из систем шарниров, и описанного выше положения скважины мы добьемся, если будем поворачивать штанги около оси скважины до тех пор, пока мостик Уитстона не покажет О (контакт на середине реостата 76) при нулевом токе в мостике. Можно удовлетвориться, однако, одним только фиксированием положения контакта 27, не поворачивая щтанги скважины. Поэтому в данном случае можно опускать прибор на канате или на самой электрической подводке. Однако, лучше иметь, реостат и тем не менее иметь возможность поворачивать прибор.

Если проделать такие измерения через промежутки / по всей скважине, то можно построить ее модель или ее проекции на две взаимно перпендикулярные плоскости. Чувствительность прибора может быть увеличена увеличением числа роликов. Для изгиба а на 5 метров / получим смещение контакта на реостао,-,, а 2т Im

те, 30, равное d , где т,-

число звеньев, п-число роликов на штыке, /-длина штыка. Тд угла изгиба в плоскости, перпендикулярной к вертикальной, необходимо будет умножить на sec угла наклона скважины, в результате получится tg азимутального угла. Сумма углов изгиба в вертикальной плоскости даст наклон, а сумма углов азимутальных даст азимут скважины относительно наклона и азимута, по которому она задана.

Предмет изобретения.

1. Прибор для определения кривизны буровых скважин, заключенный в трубы, соединенные между собой кольцами на шарнирах, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, отличающийся тем, что в кольцах 5 закреплены расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях в двух соседних трубах 7 и в плоскостях, перпендикулярных к соответствующим шарнирам 4, плоские стержни 9 и W с, укрепленными на них по оси труб роликами 5, а муфты 2 труб / снабжены роликами 6, через каковые ролики 5 и б перекинуты натянутые нити 7 к 8, закрепленные на дне нижней трубы натяжными винтами, а в верхней части 5/ прибора соединенные с подпружиненными контактными стержнями /5 и 14, скользящими по сопротивлению 30, включаемому в две ветви мостика Уитстона. f 2. При приборе по п. 1, с целью включения сопротивления 30 в цепь мостика Уитстона только при расположении осей одной из систем шарниров 4 в вертикальной плоскости, применение насаживаемого на верхнюю часть прибора диска 20 с двумя контактами 23 и 24, включаемыми в разрыв 25 электрической цепи, с промежутком 22 между ними, лежащим в плоскости одной из систем шарниров 4, и со свободно подвешенным контактным маятником 21,

3. При приборе по п. 1 вместо устройства по п. 2 применение при замыкаемом на короткое разрыве 25 кольцевого реостата с контактным рычагом 27, укрепленного на верхней части прибора таким образом, чтобы разрыв его лежал в плоскости одной из систем шарниров 4, и включаемого в схему мостика Уитстона параллельно сопротивлению 16,

фиг1фиг.2 фигЗ

I

I

УОЦ