Прибор для измерения суммы углов поворота буровых штанг или труб при их ориентированном спуске в скважину Советский патент 1944 года по МПК E21B47/22 G01B5/24 

В ряде Случаев буровой пр-актики требуется ориентированный по азимуту спуск буровой колонны, например, в приборах для измерения искривления буровой скважины или для установки отклоняющего клина. Наиболее простой, широко применяемый для этого метод - метод оптической ориентации. Спуск штанг по этому методу :может произЕодиться двумя приёмами: по одному приёму сохраняется всё время одна и та же ориентвровка, а по второму - допускаются поворот колонны, но отсчитываются углы этих поворотов. Для спуска по первому приёму требуется паличи-е двух надеваемых на штангу скоб и двух визирных трубок, направляемых на репер, а по второму приёму - тех же двух скоб, одной визирной трубки и одного теодолита, имеющего горизонтальный круг с градусными делениями для отсчёта углов поворота. Второй приём имеет то преимущество, что не требует каждый раз привода буровой -колонны к избранному направлению на репер, что затруднительно ввиду большого веса колонны. Применение теодолита, однако, может с-ггужить источником субъективных ошибок, и достаточно одного ошибочного отсчёта из целого ряда их, чтобы ориентировка оказалась неверной. Кроме того требуется ещё суммирование углов поворота отдельных штгнг, входящих в состав колоппы.

С целью избежать возмож:ностя субъективных ошибок и иметь готовый результат к моменту окончания спуска колонны, предлагается настоящий прибор для измерения углов поворота буроных штант или труб при ориентированном спуске в скважину.

ОтличителЕ ной особенностью прибора является применение лимба- со втулкой, служащей осью его вращения. Втулка может скрепляться с пропущенной через её полосп. осью вращения визирной трубы или же окружающим её корпусом. Последний несёт указательный индекс и скрепляется со съёмньгм кольцаи труб или штанг колонны.

Кон:струкция прибора схематически представлена на чертеже. Корпус 1 присоединяется к обычномлг съёмному кольцу при- помощи имеющихся на выступе хвостов, встав-ляемых в соответстйвующие гнёзда -съёмното кольца. Внутри корпуса .может вращаться лимб 2 с градус.ными делениями. Лимб 2 имеет втулку, которая является осью вращения лимба в корпусе 1. Сквозь центральное отверстие лимба про ходит пустотелая разрезная ось 3. -В верхнюю часть оси: 3 ввёрнута пробка 4, на которую навёрнута -Шющащка 5, являющаяся основа:irae M визирной трубы 12. Ось 3, -Пробка 4 и площадка 5 скреплены между собой наглухо. Внутри оси 3 находятся конус 6 со стержнем 13, входящим в отверстие пробки 4. На стержень надета пружина 7, отжи.мающая конус вниз. На нижнюю часть корпуса 1 навёрнута толовка 8, внутренним своиа канусом нажимающая на. соответственный конус с прорезями корпуса 1. Через головку 8 проходит упорный винт 9, нажимающий через шарик 10 на конус 6. Защёлка 11 фиксирует нулевое пололтение площадки 5, а стало быть и визирной трубы, но не мешает свободному вращению оси 3.

На чертеже для простоты не показаны: а) крышка, прикрывающая лимб и корпус; б) упорный шарикоиодшипник, находящийся между заплечиком оси 3 к крыщксй и воспринимающий давление пружины 7; в) указатель положения головки 8.

Если повернуть головку 8 -влево, то конус головки отойдёт от конуса корпуса, а внутренний конус 6 действием пружины 7 опустится и разожмёт нижнюю часть пустотелой оси. Ра1зжатая ось упрётся во внутреннюю стенку вту,1ки лимба, который таким образом окажется скреилённым с осью 3. Если теперь поворачивать визирную трубку, то лимб будет вращаться вместе с нею. Если затем повернуть головку вправо, то внутренний конус б поднимется я нижняя часть пустотелой оси 3 опять сожмётся, а .внутренний конус головки 8 наЖМёт на конический конец корпуса и прижмёт его к втулке лимба, который таким обраЗо.м окажется скреплённым с корпусом. Если вращать визирную трубку в этом положении, то лимб

вращаться вместе с нею уже не будет, а будет вращаться только пустотелая ось 3. Таким образом лимб можно скреплять по желанию либо с визирной трубой 12, либо с корпусом 1.

Положение головки отмечается указательным индексом, на котором нанесены цифры 1 и 2, причём свободному положению головки соответствует цифра 1, а закреплённому - цифра 2. Защёлка 11 фиксирует то положение визирной трубки, при котором оптическая ось трубки лежит в плоскости осей, амеющихся на выступе корпуса хвостов. Следует заметить, что защёлка не закрепляет пустотелую ось 3 наглухо, а только облегчает нахождение выщеуказан1ного положения оптической оси визирной трубы, не мешая свободному её вращению, так как при сравнительно лёгком нажиме зуб защёлки уже выходит из паза площадки.

Для того чтобы прибор можно было снять со съёмного кольца только при втором положении головки (лимб закреплён), носледняя снабжена выступом, заходящим под съёмное кольцо, когда головка повёрнута в первое положение. Это гарантврует правильную последовательность отдельных операций. На чертеже этот выступ не показан.

Прибор вместе с первой штангой подвешивают на вертлюге над устьем скважины. Затем прибор опускают в скважину настолько, чтобы верхняя часть его выступала из скважины. На прибор надевают съёмное кольцо так, чтобы совместились риски, имеющиеся на приборе и на съёмном кольце. Затем к съёмному кольцу присоединяют визирную трубу, и прибор поворачивают вокруг его оси до тех пор, пока крест нитей не совпадёт с репером. В это;М положении прибор закрепляют на скважине. Затем визирную трубу вместе с другим съёмным кольцом передают наверх, где проивводят ориентировку на petnep, после чего нижнее съёмное кольцо снимают и опускают штангу. После наращивания следующей штанги на съёмное кольцо надевают прибор. Головку 8 прибора ставят в положение 1; вращая трубу совмещают нуль лимба с нздём нониуса, после чего поворачивают головку в положение 2 и ставят трубу на защёлку. При этом труба будет направлена по риске съёмного кольца и лимб будет стоять на нуле. Такое положение прибора является начальным его положением перед первым отсчётом. Для первого отсчёта, т. е. для отсчёта угла поворота первой щтанги, нужно поставить головку в положение 1, затем навести трубу на репер, после чего поставить головку в положение 2 и затем вновь поставить трубу на защёлку. При этом лимб поворачивается на угол между направлением на репер и направлением риски; этот угол и равен углу поворота щтанги. Этим и заканчиваются операции с первой штангой. Одновременно с этими операциями, наверху второй щтанги ориентируют И закрепляют съёмное кольцо. Прибор и нижнее кольцо снимают, и производят второй спуск. Наращивают третью щтангу, и прибор падевают на очередное спущенное сверху кольцо. Если при снятии прибора с предыдущего кольца или при постановке на очередное, труба случайным поворотом будет сдвинута с защёлки, то её вновь следует поставить па защёлку. Затем поворачивают головку в положение 1, наводят трубу на репер, поворачивают головку в по-ложепие 2, ставят трубу па защёлку и. снимают прибор и кольцо. В ре зультате этих операций лимб поворачивается на угол, равный углу поворота второй щтанги. Со всеми последующими щтангами операции проделываются так же, как и со второй щтангой; показание лимба после спуска последней щтанги будет равно алгебраической сумме углов поворотов всех щтапг. В самом деле, при положении 1 лимб скреплён с трубой и при наводке трубы на репер поворачивается вместе с нею. В положение 2 (после наводки трубы на репер) лимб скреплён с корпусом, поэтому при установке трубы обратно на

защёлку лимб уже не вернётся в исходное положение, а останется повёрнутым относительно корпуса на угол, равный углу поворота щтанги. Ставить трубу всякий раз обратно на защёлку необходимо для того, чтобы перед очередным отсчётом направление трубы совпадало с направлением риски на съёмном кольце, в противнол случае при наводке трубы на репер угол её поворота не будет равен углу между направлением риски и направлением на репер. При повторении этих операций на следующей щтанге лимб вновь повернётся на соответственный угол, но так как он перед тем уже был повёрнут на угол, соответствующий углу поворота предыдущей щтанги, то отсчёт по лимбу стаиет равным алгебраической сумме этих углов, т. е. углов поворота первой и второй щтанги. Таким же образом углы поворота всех дальнейщих щтанг автоматически будут прибавляться к очередному показанию лимба.

Прибор предлагаемой системы был испытан как в лабораторных, так и в обычных производственных условиях. Как те. как и другие испытания дали положительные результаты.

При применении прибора повысилась точность и скорость оптического .метода ориентации щтапг.

Возможны различные констр} ктивные изменения прибора, не меняющие, однако, его сущности, поэтому выщеприведённое описание является только примером, поясняющим сущность изобретения.

Предмет изобретения

1. Прибор для из.мерения суммы углов поворота буровых щтанг или труб при их ориентированном спуске в скважину, отличающийс я тем, что для суммирования углов поворота труб применён лимб 2 с втулкой, служащей осью вращения лимба и могзщей скрепляться или с пропущенной внутрь втулки осью 3 вращения визирной трубы 12, или с окружающим её корпусом 1, несущим указательный индеке и скрепляемым со съемным кольцом труб или штанг колонны.

2. Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что для nQnepeiMeHHoro сцепления втулки лимба 2 с осью 3 визирной трубы 12 и корпусом 1 применена навинчивающаяся на последний головка 8, управляющая прижимом нижней разрезной части корпуса 1

к втулке лимба 2 и отжимом подпружиненного конуса б, распирающего пустотелую разрезную ось 3 визирной трубы и прижимающего её к втулке лимба.

3. В приборе по пп. 1-2 применение защёлки 11, укреплённой на корпусе 1 и служащей для фиксации нулевого положения визирной трубы 12.