Измерительное приспособление к прибору для определения углов наклона буровых скважин Советский патент 1941 года по МПК G01B5/24 E21B47/22 

Предметом изобретения по настоящему авторскому свидетельству является измерительное приспособление к прибору для определения углов наклона буровых скважин, спускаемому к забою и фиксирующему угол наклона скважины при помощи расположен-НОго в приборе зеркальца, автоматически устанавливающегося наклонно к оси прибора в соответствии с наклоном скважины.

Сущность изобретения, заключающаяся в оригинальном конструктивном выполнении. предлагаемого приспособления и изложенная ниже в «предмете изобретения, поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображен внешний вид предлагаемого измерительного приспособления, надетого на конец прибора для определения угла- наклона скважины; на фиг. 2 - то же в разрезе; на фиг. 3 - схема расположения искомых углов наклона в приборе; на фиг. 4 - вид шкалы, отражающейся в зеркальце при рассматривании через лупу при определенном положении прибора; на фит. 5 - ориентировка керна; на фиг. б -

разрез общего вида всего прибора, для которого предназначено предлагаемое измерительное приспособление.

Спускаемый в бурювую скважину направляющий фонарь I представляет собой отрезок бронзовой трубы длиной 1 м и диаметром на 3-4 мм меньше внутреннего диа(метра обсадных труб буровой скважины, наклон которой предположено измерить.

Фонарь 1 на верхнем своем конце имеет бронзовую переходную муфту 2 для соединения с буровыми штангами или с зажидмом для кабеля. Прибор может опускаться к забою скважины или на штангах или на кароттажном кабеле.

На нижнем конце фонарь с внутренней стороны имеет винтовую нарезку 3 по двум своим диаметрально противоположным секторам по 90° каждый. Секторная нарезка дает возможность быстрого и прочного (без качки) соединения фонаря с чашкой 4, наружная поверхность которой несет подобную же нарезку 5.

Чашка 4 представляет собой отрезок бронзовой трубы с внутренним днищем 6, перегораживающим ее flia две камеры: верхнюю 7 и нижнюю 8. Нижняя камерЯ заполг яется пластичной массой (сплав канифоли с салом:), употребляемой Б буровой технике для получения «печатей с обломавшегося 6ypoteoго инструмента.

Между днищем- 6 и пластичиой массой, заполняющей ннжиюю камеру 8, укладывается слой стеклянНОЙ ваты 29 в целях термоизоляции этой массы от натревательных спиралей камеры 7.

Верхняя камера закрывается герметически крышкой 9. Герметичность достигается прокладкой 10 из вулканизированной резины, псмещаемой между закраиной 11 цилиндрической крышки и верхним краем чашки.

Внутренняя поверхность верхней камеры имеет цилнндрическую форму; боковые стевки ее отполированы. Сверху крышка имеет квадратное гнездо 12 для отвинчивания ключом.

На дно верхней камеры укладывается пластинка круглой формы из мраморного порошка, склеенного силикагелем с впрессованной В: кее бифилярной спиралью из никелииОвой проволоки 13. Нике;п1новая спираль продолжается в цилиндрическую ни1кели иову о обмотку 14 диаметром на 1-2 мм меньше внутреннего диаметра верхней камеры. В эту обмотку вставляется полый цилиндр 15 из стекла (без дна) диаметрОМ на 1 мм меньше диаметра обмотки. Промежуток между стб ками верхней камеры и стеклянным цилиндром запо.чняется мраэдорньгм порошко.м, склееины-М силикагелем; обмотка 14 представляет собой два вломсенных один в соленоида, причем сечение и (юрма их подбираются такиМ Образом, чтобы возникающие вокруг них магнитные поля имели равное напряжение, но цротивоположную Полярность. Верхняя камера заливается на половину ее объема сплавом Вуда или какимлибо другим легкоплавким сплавом, не прилипающ ;,; к стеклу. Если не

требуется большая степень точности в измерениях зе-нитных углов наклона скважины, и прибор предполагается использовать главным образом как стратометр, то металлический сплав можно заменить парафином или сплавом олеиновой и пальмитиновой кислот. В этом случае конструкция прибора несколько упрощается: цилиндрическая обмотка, стеклянный цилиндр и -изоляция никелиновой спирали мраморным порошком отбрасываются, и спираль, отделенная от днища кружко.м слюды, помещается прямо в парафин.

Никелиновая спираль и цилиндрическая обмотка питаются током, подвод-вмым по провода.м, спрятанным внутри полых щтанг, или по кабелю, на котором прргбор опускается в сква1жину. Источником тока может служ.чть небольшая батарея аккумуляторов или диналюмашина с ручным приводом.

В сплав Вуда впаивается сверху тон-кий деревянный кружок-поплаз-ОК 16 с врезанными в него неподвижно тремя параллельны-ми магнитными стрелками 17. На стрелки нак,1еивается круглое стеклянное зеркальце 18 с награвированными на не.м черточками, параллельными магнитным стрелкам.

Диаметр -поплавка 16 немного :vieHbme внутреннего -диаметра камеры 7. По периферии понлавка 16 по радиусам его воткнуты горизонтальгю шестнадцать тонких проволочек 19, меп аюших поплавку прил; п-ать к стенкам ка-ме-ры и .1Нжаться к н-им настолько, чтобы изсг.нутый край мениска расплавленного сплава выводил поплавок из горизонтального положения.

Надземная часть прибо-ра, т. ;. предла-гасмае измерительное приспособление, состоит из стакана- с дз}мя надетыми на него кОЛьцамй. Ст-t:кан 20 имеет -внутренний -днаметр. равный нарунчному диа.ме-тру чашк;-; прибора, и надевается на нее -неподвижно nocjre того, как она извлечена из направляющего фонаря. Стакан 20 имеет прямоугольные прорези для помещения выступаюгцих на наружной поверхности чашки 4 нарезанных секторов 5. Снизу он снабжен выступающей закраиной 21 для того, чтобы с него не соскакивало кольцо 22. Кольца 22 и 23 надеваются (фиг. 1) сверху на стакан 20 и могут свободно на нем вращаться. Каждое из них может закрепляться арретирами 24 н 25. На внешней поверхнооти кольца 22 по линии соприкосновения его с кольцом 23 нанесен нониус для отсчета углов поворота одного кольца относительно другого. На кольце 23 соответственно нанесены градусные деления от О до 360°. Сверху к кольцу 23 прикреплена неподвижно пластина 26, изогнутая в виде дуги, радиус которой лежит в вертикальной плоскости и равен расстоянию от конца пластины до центра круга, образуемого поверхностью застывшего сплава Вуда в камере 7. На поверХ1Ности дуги, обращенной к этому центру, нанесены перевернутые зеркальные изображения цифр по градусной шкале от О до 45° (предельный зенитный угол, измеряемый приборо-м). Против дуги 26 к кольцу 23 неподвижно прикреплена лупа 27, оптическая ось которой лежит в плоскости шкалы дуги и направлена точно в центр круга (эллипса), образуемого поверхностью застывшего сплава Вуда в камере 7. На объективе лупы награаиро&ана вертикальная черта, лежащая в одной ПЛОСКОСТИ со шкалой дуги 26 и центром круга. Прибором пользуются следующим образом. На штангах или на кабеле направляющий фонарь опускается к забою скважины после того, как оттуда оторван и вынут керн, ориентировку которого нужно 01пределить. Прибор ударяется о пенек керна в забое и на массе, заполняющей камеру 8, получается «печать, т. е. негативный слепок поверхности пенька керна. После этого по проводам пускается электрический ток, напревающий никелиновую спираль 13 и обмотку 14. Сплав в камере 7 расплав.г яется теплом обмотки, впаянный в него поплавок с магнитными стрелками освобождается и, плавая в жи|Дком металле Вуда, ориентируется по магнитному меридиану. Вместе с тем поверхность раоплавленното металла Вуда, независимо от угла наклона скважины, принимает горизонтальное положение. После короткого промежутка времени, необходимого для распла-в-аения сплава и успокоения колебаний магнитных стрелок в.месте с поплавком, ток выключается. Прибор держится в забое до застывания сплава Вуда и затем извлекается на поверхность земли. Чашка 4 вынимается (при повороте вокруг ее оси на 90°) из фонаря 1, крышка 9 с нее свинчивается. Керн, оторванный и вынутый из скважины перед опусканием в нее стратОМетра, ориентируется в отношении чашки 4 по отпечатку поверХ1Ности его отлома, имеющемуся на мастике в камере 8. Положение этого отпечатка по странам света фиксировано положением стрелки 17 в ка: 1;ере 7, закрепленной застывшим сплавом Вуда. Положение северного конца стрелки выводится на боковую поверхность керна с помощью лекала 28. как показано на фпг. 5. Зенитный угол о наклона скважины равняется углу между большой осью эллипса, образованкого застывшим сплавом Вуда, и образующей внутренней цилиндрической поверхности камеры (фиг. 3). Азимутальный угол а аклона скважины равняется углу между большой осью эллипса и направлением стрелок. Для определения обоих этих углов пользуются предлагаемым приспособлением следующим образом. Вынутая из фонаря чашка 4 ставится вертикально на стол и после отвинчивания крышки 9 на чашку надевается измерительное приспособление с освобожденными арретирами (фиг. 2). Через лупу 27 наблюдается в зеркале 18 отражение пжалы, нанесенной на дуге 26. Картина, видимая при этОМ в лупу, изображена на фиг. 4. Во всех случаях, когда плоскости дуги и Оптической оси лупы не совпадают с большой осью эллипса, зеркальное отражение шкалы 26 Имеет вид дуги, касательной к черте 30, награвированной на объективе лупы 27.

ПовОрото м кольца 23 большая ось эллипса со.вмеш,ается с плоскостью дуги 26. Изображение шкалы дуги 26 в зеркальце 18 при этом совпадает с чертой 30 на объективе лупы и с помош,ью метки 31 на ней может быть отсчитан зенитный угол наклона скважины.

Арретиром 25 кольцо 23 закрепляется на измерительном стакане, после чего к нулевому делению на шкале этого кольца подводится нуль нониуса подвижного кОЛьца 22.

Затем арретир кольца 22 закрепляется, а кольцо 23 освобождается и вращается до тех пор, пока линий, награвиро ванные на зеркальце 18, не станут параллельно черте на объективе лупы 27. Угол поворота кольца 23 по отношению к нулю шкалы кольца 22 отсчитывается по нониусу, нанесенному на последнем. Этот угол, составляемый большой осью эллипса и осью лмагнитных стрелок, и есть искомый азимут (магнитный) наклона скважины {и керна).

Предмет изобретения.

Измерительное приспособление к прибору для определения углов наклона буровых скважин, спускаемому к забою И: фиксируюш,ему угол наклона скважины при помощи расположенного в приборе зеркальца, ав томати че ски уста на вливающегося наклонно к оси прибора в соответствии с наклоном скважины, отличающееся тем, что оно выполнено в виде стакана, надеваемого на конец прибора и снабженного двумя пОВоротными вокруг стакана и друг относительно друга кольцами 22 и 23 с нониусами и арретирами, из коих кольцо 23 несет дугообразную пластину 26 со шкалой и лупу 27 для рассматривания этой шкалы в зеркальце 18 прибора, с тем, чтобы можно было определить зенитный угол путем поворота кольца 23 до совмещения большой оси видимой эллипсоидальной проекции зеркальца с плоскостью пластины 26 и лупы 27, а азимутальный угол - Путем поворота кольца 22 до совмещения нуля его нониуса с нулем нониуса кольца 23, последующей фиксации кольца 22 и поворота кольца 23 в положение, при которо-м нанесенные на зеркальце 18 линии располагаются параллельно штриху, нанесенному на объективе 27.

27

Фиг.1.

Фиг.2