Устройство для измерения углаОТКлОНЕНия СКВАжиНы OT ВЕРТиКАли Советский патент 1981 года по МПК E21B47/02 

1

Изобретение относится к области промысловой геофизики и, в частности, касается инклинометрических измерений в скважине, а также может найти применение для измерения угла отклонения скважины от вертикали и предназначено для использования в скважинном приборе аппаратуры каротажа в процессе бурения.

Устройство может быть также применено при проведении измерений прибора.ми, опускаемыми на каротажном кабеле или тросике.

Известны многие устройства для измерения параметров искривления скважины, однако в силу ряда недостатков они не могут быть эффективно использованы для измерений в процессе бурения. В широко применяемых в практике геофизических работ инклинометрах типа ИШ-2 (ИШ-4), И-7 в качестве устройства для измерения угла отклонения скважины от вертикали использована рамка с эксцентрично расположенным грузом, которая может поворачиваться в опорах. Внутри рамки на кернах подвешен грузик (отвес), связанный с движком потенциометра. В таком устройстве измерение кр-ивизны проводится по падению напряжения между началом потенциометра и движком 1.

Недостатком этого устройства является ненадежность опор и контакта между движком и обмоткой потенциометра при длительных и больших вибрациях, вызванных работой бурильного инструмента.

В другом устройстве, обеспечивающем бесконтактное измерение и используемом в аппаратуре для исследования скважин в процессе бурения, применен неподвижно закрепленный ротор с измерительной обмоткой и статор с грузчиком поворачивающийся в шарикоподшипниках вокруг ротора. Питание обмотки статора производится через скользящий токоподвод 2.

Недостатком этого устройства являются его сложность, а также ненадежность опор и скользящего токоподвода.

Наиболее близким к изобретению является устройство, в котором применен индуктивный датчик на Ш-образном магнитопроводе с тремя обмотками. Чувствительный элемент устройства выполнен в виде дугообразного магнитспровода, поворачивающегося в опорах. Измерительная схема устройства содержит усилитель разбаланса сигнала двух измерительных обмоток индуктивного датчика, двигатель, связанный передачей с осью чувствительного элемента, и узел считывания информации. Так как поворот чувствительного элемента возможен только в одной плоскости, все устройство смонтировано в цилиндрическом корпусе с эксцентрично расположенным грузом. Корпус может поворачиваться вокруг своей оси в опорах. При измерении кривизны корпус поворачивается так, что чувствительный элемент располагается в плоскости искривления, и он отклоняется пропорционально углу отклонения скважины от вертикали. Напряжение разбаланса усиливается усилителем и включает двигатель. Двигатель поворачивает чувствительный элемент до тех пор, пока напряжение разбаланса не уменьшится до нуля. Информация, снимается с узла считывания и зависящая от отработки двигателя, передается для регистрации 3.

Недостатком этого устройства является ненадежность элементов, предназначенных для обесаечения поворота чувствительного элемента и корпуса. Кроме того, схема измерения этого устройства сложна.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что корпус установлен неподвижно; а размещенный вдоль его оси чувствительный элемент выполнен в виде последовательно соединенных между собой гибких нитей, отвеса, ферромагнитного сердечника и оттяжки, одна из гибких нитей расположена между фланцами индуктивного датчика.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в скважине при угле отклонения от вертикали, равном нулю; на фиг. 2 - то же, при угле отклонения d/.

В Скважине 1 устанавливают колонну бурильных труб 2, в которой смонтирован скважинный прибор 3. Цилиндрический корпус 4 устройства закреплен в скважинном приборе.

Устройство содержит также индуктивный датчик 5 с двумя обмотками 6 и 7, имеющими общие импедансы соответственно Zj и Zi, фланец 8 с отверстиями, укрепленный на индуктивном датчике.

Чувствительный элеме::т устройства состоит из последовательно соединенных гибкой нити 9, отвеса 10, второй гибкой нити 11, ферро.магнитного сердечника 12, оттяжки 13

Чувствительный элемент закреплен в корпусе в точке 14 через регулировочный винт 15.

Измерение кривизны показано на примере применения мостовой схемы, содержащей сопротивления 16 и 17 с импедансами Z и Z, прибор 18 и источник переменного тока 19.

Индуктивный датчик 5 неподвижно закреплен в корпусе 4.

Необходимый натяг чувствительного элемента осуществляется с помощью винта 15.

При отклонении скважины от вертикали, равном нулю, все части универсального элемента расположены по оси цилиндрического корпуса, и ферромагнитный сердечник 12 занимает симметричное положение

между обмотками 6 и 7. При условии Zf ZxиZJ Z. прибор 18 фиксирует нулевое значение измеряемого параметра. При отклонении скважины от вертикали на угол , независимо от направления искривления отвес 10 отклонится от оси корпуса на угоЛ(, и сердечник 12 сместится вверх относительно своего первоначального положения. При этом увеличится Z и уменьщится Zi. Разбаланс моста приведет к появлению тона в диагонали, и прибор 18

зафиксирует сигнал, зависящий от величины отклонения скважины от вертикали.

Для повышения чувствительности возможно включение обмоток 6 и 7 так, чтобы они образовали противоположные плечи

моста. Возможны и другие схемы измерения.

Преимуществами устройства, наряду с его простотой являются отсутствие опор скольжения или вращения, жесткое крепление всех узлов, приводящее, в конечном

счете, к повышению надежности устройства в работе в условиях бурения скважины.

Применение предлагаемого устройства позволит получить экономию на стадии производства за счет его простоты и на стадии эксплуатации за счет удлинения межремонтного промежутка времени и получения достоверных данных.

Устройство может быть использовано в системах каротажа скважин в процессе бурения с каналом связи или автономной записью, а также в инклинометрах, спускаемых на каротажном кабеле или тросике.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла отклонения скважины от вертикали, содержащее корпус, чувствительный элемент, индуктиввый датчик и регистрирующий узел, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе, корпус установлен неподвижно, а размещенный вдоль его оси чувствительный элемент выполнен в виде последовательно соединенных между собой

гибких нитей, отвеса, ферромагнитного сердечника и оттяжки, одна из гибких нитей расположена между фланцами индуктивного датчика.

Источники информации, пр1 нятые во внимание при экспертизе

1. Зельцмаи П. А. Конст()уирование аппаратуры для геофизических исследований. М.,«Недра, 1968, с. 75-82.

2.Грачев Б. В. и Варламов В, П. Авто матический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М., «Недра, 1968, с. .

3.Авторское свидетельство СССР № 325357, кл. Е 21 В 47/22, 1972.