Электрический ориентатор Советский патент 1980 года по МПК E21B7/04 E21B47/22 

(54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОРИЕНТАТОР. Изобретение относится к бурений, а именно к устройствам для установки от- клонителей, предназначенных для искусственных искривлений скважин. Известен ориентатор, включающий корпус, внутри которого размещен шарнирно укрепленный отвес Cl. Недостаток устройства заключается в малой точности ориентирования при малых зенитных углах, а также низкая надежность работы из-за быстрого окисления контактных поверхностей замыкателя. Известен электрический ориентатор для установки отклонителей в наклонных сква.жинах, содержащий чувствительный элемент взаимодействующий с ним контакт иэлектромагнитный вибратор 2. Недостаткомг. ориентатора является сло ность конструкции, частые отказы в рабо те из-за недостаточно плотного срприкооновения контактирующих поверхностей, недостаточная точность ориентирования при малых зенитных углах,- а также необходимость включения и выключения вибратора с определенными выдержками после каждого получения сигнала. Цель изобретения - повышение надежноснти и точности ориентирования. Цель достигается тем, что чувствительный элемент подпружинен, а его рабочая поверхнорть выполнена в виде спирали. Вибратор и чувствительный элемент с взаимодействующим с ним контактом могут быть включены параллельно. В магнитопровод вибратора может быть включен постоянный магнит. На фиг. 1 показан электрический ориентатор, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А фиг. 1; на фиг. 3 - электрическая схема ориентатора с наземными приборами и оборудованием. Электрический ориентатор состоит из стакана 1, в который вви1гчеиа токовводящая головка 2, в центральном отверстии которой с помощью изолирующей втулки 3, вьтолненной из клеевой массы, укреплен ВЫВОДНОЙ стержень 4. С нижней частью стержня 4 жестко соедитгеиа кассета 5, вьтЪолненная в виде патрубка с боковым вырезом. В кассете располагается вибратор;, состошций из постоянного магнита 6 катушки 7, один конец которой соединен электрически со стержнем 4, а второй через пружинный контакт 8 и контактный патрубок 9 - с головкой 2. Внутри катушки 7 укреплен магнитопровод, включающий вместе с постоянным, магнитом 6 сердечник 1О и якорь 11, имеющий возможность продольного перемещения и взаимодейству1 щий с пружиной 12. Наличие в магнито 1фоврде постоянного магнита 6 повышает &|)фектиБНОсть работы вибратора, следоь вательно, и точность ориентирования, дает возможность использования для питания переменный ток Без вклкичения в схему прерывателя цепи. Элементы вибратора удерживаются нип1)елем 13, скрепленным с кас сетой 5 бандажом 14, который, кроме того, вместе с бандажом 15 являются центрирующими элементами. Чувствительный элемент состоит из от веса 16, сферическая головка которого рас полагается внутри ншшеля 13, поджимает ся пружиной 17, закрепленной внутри ниппеля шайбой 18 и соединенного о отвесом 16 контактного кольца 19, рабочая; (боковая) поверхность $ которого выполнена в виде спирали. Между цилиндрической поверхностью отвеса 16 и внутренней поверхностью шайбы 18 имеется зазор, обео печивающий отвесу 5Т ловое перемещение j «Это перемещение ограничивается контактным патрубком 9, в нижней части которого укреплена изолирующая втулка 2О, имеющая пластинчатый контакт 21. Со сто роны контакта 21 на головке 2 вынесена продольная риска Р, соответствующая моменту замыкания цепи. Чувствительный элемент и контакт 21 составляют замыкатель электрической цепи. Вводы вибратора и чувствительного эле мента илесте с пластинчатым контактом „-. 21 соединены с выводным стержнем 4, а выводь через головку 2 с массой, в качестве которой используется бурильная колонна (на чертежах не показана). Таким образом, вибpaтqз и замыкатель соединены „ между собой параллельно, что обеспечива ет автоматичйпкой ИКЛОТЧЯНИР и nT ivntnupnTUd ет автсматическое включение и выключение вибратора. Верхняя часть контактной втул ки 9 имеет расширяющийся книзу вьфез и поперечный надрез С, i которые в сочетаV . НИИ со штифтом 22, укрепленным на головОСч. ке 2, образуют пружинный зажим, обеспеГ чивающий взаимное соединение деталей 9 л 22 74 73 На верхнюю часть выводного стерж1га 4 навинчена муфта 23, соединенная с провопом 24, Для устранения утечки тока соединяемые детали имеют изолирующее покрытие 25, выполненное из изоляционной ленты. Предохранение изолирующего покрытия от механического повреждения обеспе чивается за счет ниппеля 26. Герметизация внутренней полости стакана 1 осущест вляется уплотнительными кольцами 27. Стакан 1 снизу резьбой соединен с самоустанавливающимся хвостовиком 28, выполненным в виде патрубка с боковым продольным вьфезом и скошенным торцом. Нижняя часть стакана 1 выполнена в виде втулки с наружной конической поверхностью. Указанная втулкообразная часть стакана имеет продольные надрезы, благодаря которым образуются лепестки. При навинчивании на стакан 1 гайки 29 внутренняя коническая поверхность ее надвигается на наружную поверхность лепестков и закрепляет в стакане резьбовую часть хвостовика 29. Электрическая цепь (фиг. 7) ориентатора совместно с наземными приборами и оборудованием включает чувствительный элемент 94 и вибратор электромагнитный ВЭ, образующие ориентатор О, лебедку с проводом Л, миллиамперметр WA и электрическую лампочку ЭЛ. Работа с электрическим ориентатором сводится к следующим операциям. Перед спуском в скважину ориентатор вставляют в соединенный с отклонителем ловитель, представляющий собой ниппель, в центральном отверстии которого укреплена шпонка {на чертежах не показаны) так, чтобы шпонка ловителя вошла в продольный вырез cav{oycтaнaвливaющeгocя хвостовика 28. Затем .стакан 1 путем проворачивания ВО1ФУГ своей оси устанавливают так, чтобы в момент расположения внизу устаноиы в момент расположения внизу установочной риски Р, имеющейся на головке 2, направляющая часть отклонителя, был а повернута в тре6уем Ж1 найравлении. Это положение стакана 1 относительно самоустанавливающегося хвостовика 28, а слеу гтнавливающегося хвостовика 28, а ГЛР ппият агтиил т , а еле довательно, и отклонителя, фиксируют } j тем навинчивания до отказа гайки 29 и ориентатор извлекают из ловителя. После спуска отклонителя в скважину его подващивают над забоем и в бурильную vonr,uu,r л,,, ,г - колонну 1на чертежах не показана) на иоптитлпагп,,., на изолированном проводе опускают ооиентя- оп Ппйпо г,,, .у1-лс1юг ориента ловителя, боковой вырез самоустанавливающегося хвостовика наденется на шпонку и ориентатор занимает рабочее положение, В процессе спуска ориентатор, ударяясь о замковые соединения бурильной колонны, подвергается динамическим нагрузкем. В результате этого чувствительный элемент за счет пружинной подвески перемещается в 1тродольном направлении и осу ществляет самозачисТку рабочей поверхности кольца 19 и контакта 21, что повыщает надежность работы ориентатора. Процесс ориентирования сводится к медлен ному поворачиванию бурильной колонны вправо. Благодаря наклону скважины и шарнирной подвеске кольцо 19 вместе с нижним концом отвеса 1 б располагается на лежачей стенке контактного патрубка 9 и пере катывается по внутренней поверхности изолирующей втулки 2О. При этом электрнческий ток проходит только через катушку 7 и, в зависимости от частоть тока, изме- няет величину магнитного потока в магнит проводё, В рез-ультате этого равновесие якоря 11 нарушено и он, преодолевая сопротивление пружины 12, колеблется в про дольном направлении, нанося ударьг по сферической поверхности отвеса 16, снижая тем самым трение чувствительного элемента о соприкасающиеся с ним детали В связи с тем, что катушка вибратора обладает большим сопротивлением величина тока в цепи незначительна. После того, как в процессе дальнейшего проворачивания ориентатора под рабочую поверхность 5 кольца Д. 9 подведен кон такт 21 - цепь замыкается и ток в ней резко возрастает, что может быть опреде- лено с помощью показывающего прибора () или электролампы (ЭЛ). При этом ток в катушке ничтожно мал, и действие вибратора прекращается. В том случае, если колонна поворачивается и дальше, под рабочую поверхность $ кольца 19 опять подводится изолирук щая втулка 20 и цепь размыкается. При дальнейшем поворачивании бурильной колонны включение и выключение цепи повторяется. Поскольку диаметр полости, образованно, изолир ше. ахулкой 20 „ ко„.а™. 21, больше наружного диаметра кольца 19 по рачивание полости на определенное число оборотов вызывает несколько бол1 . шее числТоборсхгов кольца 19. Поэтому за каждый оборот ориентатора кольцо 19 поворачивается относительно контакта 21 74 36 на определенный угол, в результате чего контактирующие участки рабочей поверхности 5 кольца 19 меняются. Так как рабочая поверхность S кольца 19 имеет форму спирали, повсфачивание чувствительного элемента вызывает также замену контактирующих участков и на контакте 21, что приводит к повышению срока службы и надежности ориентатора. В процессе ориентирования бурильную, колонну поворачивают на 3-4 оборота. После каждого замыкания поворачивавшее бурильной колонны прекращают и на поворотной части, а также на корпусе вращателя бурового станка нанрсят подвижную и неподвижную метки. За основную подвижную метку берут метки, наложенные одна на другую, или при их разбросе среднее значение. Перед начался бурения, сохраняя положение меток, отклонитель опускают на забой, а ориентатор поднимают на поверхность. Использование электрического ориентатара позволит повысить точность проверки скважин при малых трудо- и энергозатратах. Ф о изобретена я р м у л а 1.Электрический ориентатор для установки отклонителей в наклонных скважинах, содержащий чувствительный элемент, взаимодействующий с ним контакт и электромагнитный вибратор, отличающийся тем, что, с целью повьпления надежности и точности ориентирования, чувствительный элемент подаружинен, а его рабочая поверхность вьтолнена в виде спирали. 2.С иентатор по п. 1, отлича ютд и и с я тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности в магнитопровод вибратора включен постоянный магнит. 3.Оркентатор по п. 1-2, отличающийся тем, что, с целью упрощения обслуживания, вибратор и чувствительный элемент с взаимодействующим с ним конактом включены параллельно. Jcтoчники информации. . J-. луличихин д. п. азведочное бурение. М., Недра . с. 394 ,) рТГГ7 8 187694. кл. Е 21 В 7/О8, 1965 (прототип).

746073

Вид А

Фиг. 2