Устройство для определения кривизны скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B47/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИВИЗНЫ

СКВАЖИН

I

Изобретение относится к горной промыш: ленности и может быть применено при определении пространственного положения скважин в любых горных массивах.

Известно устройство для измерения кривизны скважин, содержащее два кбрпуса- базовый и измерительный, сочлененных шарнирами с дистанционным съемом показаний на реохордах 1.

Недостатком этого устройства является то, что им нельзя замерять кривизну скважин в породах с высокой магнитной активнобтью, а тажке измерять кривизну скважин с углом наклона больше 45°; кроме того, механические детали не достаточно надёжны в эксплуатации. Износ, трение отрицательно сказывается на точности измерений.

Известно устройство для определения кривизны скважин, содержащее корпус, в котором установлена измерительная емкость, заполненная рабочим агентом, и регистрирующий элемент J2). Недостатком этого устройства является то, что емкость со стеклянной крышкой, содержащая реагент-восстановитель, одноразового пользования, так как при измерении угла наклона скважины крышка разбивается. Способ определения угла наклона и азимута точки скважины недостаточно совершенен, что приводит к невысокой точности измерений. С помощью этого датчика весьма трудоемко бпределиТь пространственное положение скважины, так как необходимо после измерения каждой , точки скважины датчик извлекать из скважины, заливать новый реагент-восстановитель и менять разбитую при измерений крышку емкости.

Цель изобретения - повышение точнос10 ти и надежности работы.

Цель достигается за счет того, что устройство снабжено дополнительными измерительными емкостями, причем каждая из измерительных емкостей имеет нагреватель, а в качестве рабочего агента исполь 15зуют легкорасплавляемое вещество.

На фиг. 1 показано устройство для замера кривизны скважин, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; ла фиг. 3 - изометрическая проекция щарооб20 разного сосуда; на фиг. 4 - изометрическая прТ(ёКЦ1й ГЦйЛШд|Уй сШгЬ Wcy на фиг. 5изометрическая протекций азимутально-углЬВого указатели; на фиг. 6 - момент замера кривизны скважины; на фиг. 7 - момент оп: ределения азимута точки скважины; на фиг. 8 - момент определения угла наклона скважины в данной точке. Устройство содержит корпус 1, представляющий собой полый цилиндр. Корпус состоит из отдельных навинчивающихся друг на друга цилиндров. На корпусе 1 имеются две крышки 2. Крыщки 2 снабженьтраспорйыми механизмами, предотвращающими осе вое вращение устройства в скважине. Распорный механизм состоит из рычага 3, закрепленного на стойке 4, пружины 5 и колесика 6 с резиновым ободом. На каждой крышке 2 имеется по четыре распорных механизма. К верхней крышке 2 прикреплен вертлюг 7, соединенный с тросом 8. Внутри корпуса 1 размещены кассеты 9, закрепленные на выступах 10. В кассетах 9 установлены полые прозрачные сосуды 11. Сосуды 11 могут иметь-шарообразную цилиндрическую или любую другую форму. Сосуд (1 состоит из верхней и нижней половин, соединенных с помощью резьбового соединения. В месте соединения верхней и нижней половинь имеется бурник 12. Сосуд 11 запол нен наполовину легко расплавляемым веществом 13, например .парафином,, воском и др. В нижней половине сосуда 11 закреплен нагревательный элемент 14, имеющий выведенные наружу концы проводов 15. Верхняя половина сосуда .11 имеет тарировку в виде двух взаимно перпендикулярных линий 16 (см. фиг. 3 и 4), обозначенных как С, Ю, В, 3. Для определения углов наклона и азимутов точек изготовлен азимутальноугловой указатель (см. фиг. 5). Азимутально-угловой указатель .состоит из двух скрепленных друг с другом подшипников 17 и 18. Внутренний диаметр большого подшипника 17 соответствует внешнему диаметру малого подшипника 18. К кольцу малого подшипника 18 крепится азимутальная шкала 19 и стрелка-указатель 20 углов наклона. На внутреннем кольце подшипника 18 имеются фиксаторы 21 для закрепления сосудов 11. К одному из фиксаторов 21 крепится азимутальная стрелка-указатель 22. К внешнему кольцу большого подшипника 17 крепится шкала 23 для опредёления углов наклона. Замер кривизны производится следующим образом. Определяют необходимое количество сосудов 11, в зависимости от требуемой точности измерения кривизны скважины. В соответствии ,с этим опредбля бтколичество на вин 1йбатбщихся друг на друга цилиндров, из оторых составляют корпус I устройства для измерения (см, фиг. 6). Опытным путём устанавливают время расплавления и ость1ванйя легко расплавляемого вещества 13 в прозрачном сосуде 11. Сосуды П; помещаемые в кассеты 9, нумеруют в соответствии С порядковым номером каждой замеряемой точки и располагают таким образом, чтобы линии 16 были направлены в одном направлении. При определении кривизны скважин, пробуриваемых с поверхности, линии 16 можно ориентировать по сторонам света, а при определении кривизны скважин в шахтных условиях линии 16 ориентируют на какую-нибудь маркшейдерскую базисную точку или любую другую, координаты которой потом необходимо вычислить. На верхней крышке 2 устройства проводим линию, параллельную какой-нибудь из ориентированных/линий 16 ,сосуда. П. Нагревательные элементы 14 каждого установленного в устройство сосуда 11 соединены проводами с выключателями, которые смонтированы на пульте. Каждый выключатель имеет такой же, порядковый номер, как и соответствуюший сосуд П. Затем устройство вводят в скважину, сохраняя заданное направление линии на крышке 2 устройства. Продвигая устройство по скважине с помощью свинчивающихся механических штанг или опуская его с помощью металлического троса 8, останавливают его каждый раз в заданной точке и в момент остановки включают нагревательный элемент 14 сосуда 11 с порядковым номером, соответствующим порядковому номеру замеряемой точки. За время, установленное ранее, парафин расплавится, займет горизонтальное положение и после выключения нагревательного элемента затвердеет. Замерив таким образом данную точку, продвигаем устройство до следующей заданной точки. После замера точек по всей скважине устройство извлекают из скважины и вынимают все сосуды П. Для определения азимутов и углов наклона скважины в каждой замеренной точке помещают поочередно каждый сосуд 11 вО внутреннее кольцо малого подшипника 18. Сосуд II закрепляют с помощью фиксаторов 21. Линия 16 С-Ю на сосуде II совпадать с нулевой отметкой азимутальной шкалы 19. Для определения азимута точки необходимо смотреть на сосуд 11 ; по направлению линии Ю-С и линия визирования должна быть на уровне осевой линии сосуда 11. бращаем сосуд 11 по часовой стрелке до Tiex пор, пока мы не будем видеть ребро застывшей плоскости парафина 13. В этом случае плоскость угловой шкалы 23 будет делить плоскость застывшего зеркала парафина пополам. Причем, в правой части сосуда 11 должны быть верхняя часть застывшего зеркала парафина (см. фиг. 7). Азимут точки определяют по формуле:А 270-rf, где сС- угол, который показывает азимуталь, . ная стрелка-указатель 22.

Если d- 270, тогла азимут определяют по формуле:

А 270-of + 360.

Угол наклона точки относительно вертикальной линии определяют поворотом внутреннего подшипника 18 вместе с сосудом 11 до тех пор, пока застывшее зеркало парафина не займет горизонтальное положение, т.е. между отметками О-180° угловой шкалы 23. Вертикальное расстояние первой замеряемой точки от устья скважины определяют по формулер

h- - где h - вертикальное расстояние;

t- расстояние, на которое продвинуто устройство по скважине, определяют с помоигью меток на тросе или свинчивающихся и тангах; d-угол наклона скважины в данной

точке.

Вертикальное расстояние последующей точки от устья скважины определяют по формуле:

Н h , лCos л „

гдес -расстояние между первой и второй

точкой в скважине.,

Зная азимуты точек, вертикальные расстояния и угол наклона можно легко построить профиль скважины.

Для определения кривизны горизонтальных скважин целесообразно использовать цилиндрические сосуды (см. фиг. 4). В корпусе 1 сосуды необходимо располагать под острым углом к оси корпуса 1. В этом случае, если угол наклона будет везде одинаков, то отклонение скважины влево или вправо будет фиксироваться изменением направления застывшего зеркала парафина 13 относительно линий 16 на верхней части сосуда 11.

.Использование остывающей жидкости для фиксации координат точек позволяет изготовить простое и надежное в эксплуатации устройство. Достижение надежности и точности замеров достигается за счет эффекта легкорасплавляемого вещества всегда, независимо ни от каких условий, занимать строго горизонтальное положение. Точность отсчета показаний на азимутально-угловом указателе зависит от точности разбивки на градусы азимутальной и угловой щкале и может быть достигнута 0,05-0,1° согласно данным лабораторных исследований.

Изготовление предложенного устройства потребует значительно меньших средств, чем изготовление известных .устройств, так как в его конструкции нет сложных электрических элементов типа реохордов, реостатов, .вращающихся трансформаторов, гироскопов и др. Такое устройство можно изготовить в любой мастерской из подсобных материалов. Специального изготовления требуют лишь сосуды 11, азимутальная шкала 19 и угловая щкала 23.

Сведения о кривизне скважин позволяет получать точные данные о местонахождении рудных тел. Зная истинное положение скважин в разбуренном рудном массиве, можно точнее рассчитать параметры взрывных работ, что положительно сказывается на дроблении руды и улучшении показателей извлечения руды.

Улучшение параметров буровзрывных работ вызовет уменьшение расхода БЕ на вторичное дробление.

На горнорудных предприятиях Кривбасса из-за несоблюдения параметров буровзрывных работ расходуется в среднем 96 г/т на вторичное дробление. Применение предлагаемого устройства для измерения кривизг ны скважин позволит правильно скорректировать параметры буровзрывных работ и снизить расход ВВ на вторичное дробление до г/т, т.е. до уровня расхода ВВ на вторичное дробление, которое получается при хорошем взрыве. Таким образом, можно получить экономический эффект за счет экономии ВВ порядка 30 г/т расходуемого на вторичное дробление.

На подземных рудниках Крнвбасса добывается руда с отбойкой глубокими скважинами в среднем 30200тыс. т. Следовательно, годовой экономический эффект для Крйвбасса составит:

э (Рс.т.-Рц;. )-А-ц.

где Р - расход ВВ на вторичное дробление по старой технологии 96г/т-, расход ВВ на вторичное дробле н.т, А ние по новой технологии 65 г/т; годовой объем добычи руды с отбойкой глубокими скважинами на рудниках Крйвбасса 30200 тыс.т;

-- цена I т патронированиого ВВ

Ц -(аммонит № 6ЖВ), который применяется на вторичном дроблении 315руб. за 1 т.

Э (0,000096 - 0,000065)-30200000- 315 294900 руб/год.

Кроме того, применение данного устройства повысит точность н надежность ведения шахтной геологической разведки, проходки восстающих способом секционного взрывания.

Применение этого устройства возможно на всех подземных и открытых рудниках, где применяется отбойка руды глубокими скважинами. Суммарный эффект от применения предлагаемого устройства на всех рудниках Союза не может быть определен изза отсутствия данных о расходе ВВ на вторичное дробление и объеме добываемой руды с отбойкой глубокими скважинами, но

этд# суммарный эффект будет з 1ачительно BbMiiu.,

Формула изобретения

Устройство определения кривизны скважин, содержащее корпус, в котором установлена измерительная емкость, заполненная рабочим агентом и регистрирующий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения,оно снабжено дополнительными измерительными емкостями, причем каждая из измерительных емкостей имеет нагреватель, а в качестве рабочего агента используют легкорасплавляемое вещество.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . Авторское свидетельство СССР № 252978, кл. Е 21 В 47/02, 1969.

Г6

22

Риг.5