Устройство для измерения искревления скважин Советский патент 1978 года по МПК E21B47/22 

1

Изобретение относится к технике промысловой геофизики, в частности к устройствам, предназначенным для определения положения буровой скважины в пространстве.

Известно устройство (инклинометр) для измерения искривления скважины, содержащее гироскоп, узел съема показапий отклонения ротора гироскопа от заданного направления, узел коррекции нуля и электронную схему.

Недостатком его являются недостаточная точность измерения, малая чувствительность, сложность конструкции, уход нуля и большие габариты.

Известно также устройство для инклинометрии, содержащее указатель зенитного угла и указатель азимутального угла, выполненные на магнитных стрелках.

Недостатком этого устройства является также низкая точность измерений и сложность конструкции.

Известно устройство для измерения искривления скважин, содержащее узел измерения вертикального угла, узел измерения горизонтального угла, источник магнитного опорного поля, магнитометр, генератор, усилитель-преобразователь и регистрирующий прибор.

Недостатком данного устройства является недостаточная точность измерения искривления скважин.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Это достигается тем, что источник магнитного поля размещен между узлами измерения вертикального и горизонтального углов и соединен через переключатель с генератором тока, при этом выходы узлов 1 змерения угла вертикали и угла горизонтали соединены через переключатель и усилитель-преобразователь с регистрирующим прибором, причем узел измерения вертикальпого угла выполнен в виде преобразователя, размещенного в центре рамки с двумя степенями свободы, а узел измерения горизонтального угла выполнен в виде двух ортогонально расположенных индукционных преобразователей, размещенных на площадке с одной степенью свободы относительно вертикали, снабженной следящей системой.

0 На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство для измерения искривления скважины содерл ит узел измерения вертикального угла, состоящий из индукционного

преобразователя магнитного поля, например, феррозонда 1, имеющего свойства маятника, помещенного в центр внутренней рамки карданова подвеса с двумя степенями свободы от шснтельно горизонтальной плоскости; источник опорного магнитного ПОЛЯ, например.

соленоиды 2 и 3, жестко связанные с корпусом прибора, магнитные оси которых ортогональны и расположены в горизонтальной плоскости соответственно параллельно осям вращения рамок карданова подвеса; генератор 4 тока; усилитель-преобразователь 5; регистрирующий прибор 6; узел измерения горизонтального угла, состоящий из двух ортогонально расположенных индукционных преобразователей, например, феррозондов 7, 8, размещенных на площадке с одной степенью свободы относительно вертикали; усилителя-преобразователя 9 и исполнительного двигателя 10, соединенного через редуктор с площадкой, где размещены феррозонды 7 и 8, при этом генератор 4 тока через переключатель EIi подключен к источникам опорпого магнитного поля - соленоидам 2 и 3. Феррозонды 1 и 8 через переключатель П2 подключены к усилителю-преобразователю 5, выход которого подключен к регистрирующему прибору 6, феррозонд 7 подключен к входу усилителя-преобразователя 9, выход которого подключен к исполнительному двигателю 10.

Направление скважины характеризуется вертикальным и горизонтальными углами.

При измерении вертикального угла переключатель Пз находится в верхнем положении.

Под действием гравимагнитного поля индукционный преобразователь 1 установится по вертикали. Ток от генератора 4 тока с помощью переключателя П1 поочередно подается в источники 2 и 3 опорного магнитного поля.

Ток генератора вызывает магнитное поле, проекция которого на индукционный преобразователь 1 определяется углом между продольной осью индукционного преобразователя 1 и магнитной осью источников 2 и 3 поля.

Под действием проекции опорного магнитного поля, являющегося функцией угла отклонения от вертикали, на выходе индукционного преобразователя магнитного ноля 1 появится напряжение.

Это напряжение поступает на вход усилителя-преобразователя 5.

С его выхода усиленный и преобразованный сигнал угла отклонения от вертикали поступает на вход регистрирующего прибора 6.

При измерении горизонтального угла переключатель HZ находится в нижнем положении.

Под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли в феррозонде 7 образуется сигнал, который усиливается и преобразуется усилителем-преобразователем

9.Сигнал с выхода усилителя-преобразователя 9 поступает на исполнительный двигатель

10,который вращает вокруг вертикальной оси площадку с феррозондом 7 до тех пор, пока напряжение на феррозонде 7 не будет равным нулю, т. е. до тех пор, пока феррозонд 7 не

установится перпендикулярно магнитному Меридиану, и, следовательно, феррозонд 8 - по магнитному меридиану.

Ток от генератора 4 через переключатель Oi поочередно подается в источники 2 и 3 опорного магнитного поля.

Проекция опорного магнитного поля источников 2 и 3, вызванного током генератора 4, на индукционный преобразователь магнитного поля 8 определяется углом между продольной осью индукционного преобразователя и магнитной осью источников поля.

Под действием проекции опорного магнитного поля, являющегося в данном случае функцией азимутального угла, на выходе индукционного преобразователя 8 появится напряжение.

Это напряжение поступает на вход усилителя-преобразователя 5. С его выхода усиленный и преобразованный сигнал поступает иа вход регистрирующего прибора 6.

Ожидаемая точность определения пространственного положения буровой скважины как по вертикальному, так и по горизонтальному углу в предлагаемом устройстве оценивается в единицах угловых минут и выще.

Предлагаемое устройство может быть изготовлено с диаметром, позволяющим производить инклинометрию скважин сколь угодно малого диаметра.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения искривления скважин, содержащее узел измерения вертикального угла, узел измерения горизонтального угла, источник магнитного опорного ноля, магнитометр, генератор, усилитель-преобразователь и регистрирующий прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщения точности измерения, источник магнитного поля размещен между узлами измерения вертикального и горизонтального угла и соединен через переключатель с генератором тока, при этом

выходы узлов измерения угла вертикали и угла горизонтали соединены через переключатель и усилитель-преобразователь с регистрирующим прибором.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел измерения вертикального угла

выполнен в виде преобразователя, размещенного в центре рамки с двумя степенями свободы.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел измерения горизонтального угла

выполнен в виде двух ортогонально расположенных индукционных преобразователей, размещенных иа площадке с одной степенью свободы относительно вертикали, снабженной следящей системой.