Инклинометр Советский патент 1981 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к промь1словой геофизике, где инклинометрические работы производятся в наиболее значительных объемах. Известен инклинометр, содержащий корпус, в котором размещены чувствительные элементы с отвесами, эксцентричную рамку с упорами, на каждом чувствительном элементе укреплены тензорезисторы 1. Недостатком указанного инклинометра является невозможность определять положение ствола в пространстве. Известен также прибор, в котором использованы три феррозондовых датчика, размещенных в маятниковом ориентаторе. Система датчиков осевая, т.е. всегда один датчик направлен по оси скважины и измеряемая им компонента Z будет равна Z t Z созУ + Н cosA siny , где Z - полная величина вертикальной соетавляющей земного магнитного поля;Н - полная величина горизонтальной составляющей магнитного поля; А - магнитный азимут скважины; У - угол наклона скважины по отнощению к вертикали 2. Второй датчик ортогонален первому и ориентируется в плоскости наклона скважины. Действующее на него поле X равно X HcosA созУ - ZsinY Третий датчик горизонтален и ортогонален первым двум и измеряет поле Ну Ну Н sinA Указанное устройство обладает существенными недостатками. В формулах (1), (2) и (3) четыре неизвестных величины Z, Н А и У, а уравнений всего три. Следовательно точно определить А и У невозможно. Поэтому предварительно в нормальном поле составляются графики величин Z., X и Н для различных азимутов и углом наклона, т.е. предполагают, что Z и Н величины постоянные. Если скважины удалены друг от друга на несколько десятков километров, то погрещности составляют несколько градусов. Положение осложняется при исследовании глубоких и сверхглубоких скважин, где градиенты могут достигать в зависимости от географической широты местности нескольких десятков гамм на километр. Этот инклинометр обладает существенным недостатком - его показания зависят от правильности выбора нормального поля и справедливы только для точки где осуществляется градуировка.

Цель изобретения - создание инклинометра, позволяющего определять положение ствола скважины в пространстве с более высокой точностью.

Для достижения поставленной цели ориентатор с осевой системой датчиков дополняют, еще двумя датчиками поля.

Из формулы (1) видно, что при А 90° (скважина находится в щиротной плоскости и угле наклона, близком к вертикали (У около нуля), изменение Ъ слабо зависит от угла наклона, так как cos У близок к единице. Использование датчика ликвидирует этот недостаток. Следовательно, предлагаемая система справедлива для любого угла наклона в любой плоскости и для любой точки Земли, где вмещающие породы немагнитны, как это имеет место на нефтяных и газовых месторождениях.

На чертеже схематически изображен предлагаемый инклинометр.

Инклинометр содержит корпус 1, подпятники 2, ось 3, груз-эксцентрик 4. датчики 5-7 карданный подвес 8, датчик 9, груз 10, карданный подвес 11, датчик 12, груз 13, подпятник 14; ось 00 скважины.

Устройство работает следующим образом.

Под действием груза-эксцентрика 4, укрепленного на оси 3, которая может свободно вращаться в подпятниках 2 и 14, датчики устанавливаются так, что датчик 5 направлен по нормали к оси скважины и лежит в плоскости ее наклона. Датчик 6 ориентируется вдоль оси скважины, а датчик 7 ортогонален первым двум. Датчик 9 находится в кардане 8 и под действием груза 10 отвешивается вертикально, а датчик 12 в кардане 11 под действием груза 13 всегда занимает горизонтальйое положение. Сигналы с датчиков nocTynatoT по кабелю или какимлибо способом в миникомпьютер, который на основании формул, указанных выще, вычисляет А и У, а затем результаты фиксируются, например с помощью ЦВМ, Кроме того, фиксируются вс€ пять измеряемых величин, которые могут использоваться для

рещения других поисково-разведочных задач. Вычислительные и регистрирующие устройства на чертеже не показаны.

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составляет около 50 тыс р. на один комплект прибора.

Формула изобретения

Инклинометр, содержащий корпус, три взаимно ортогональных датчика магнитного поля, карданные подвесы и груз -эксцентрик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен двумя дополнительными датчиками магнитного поля, каждый из которых установлен в карданном подвесе взаимно ортогонально, а карданные подвесы расположены в одной плоскости с грузомэксцентриком.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 597820, кл; Е 21 В 47/02, 1975.

2. «Geophysics, Т. 43, № 1, февраль 1978, с А-57.