Устройство для нанесения ориентированной метки на забой скважины Советский патент 1981 года по МПК E21B47/02 E21B49/00 

Изобретение относится к бурению геологораз ведочных скважин и может быть использовано для получения ориентированного керна в накло ных, искривленных скважинах при геологической съемке, поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. Известно устройство для получения ориентированного керна, содержащее узел маркировки керна и регистратор апсидального направления, фиксирующий положение метки, наносимой на поверхность керна в процессе бурения относительно апсидальной плоскости скважины 1. Недостатком устройства является низкая надежность и трудоемкость отбора ориентиро ванного керна. Известен керноскоп КО, состоящий из зубчатого переходника, корпуса, ведущей трубы, зубчатой муфты, передающей вращение от ведущей трубы на корпус при чистке и вырав нивании забоя, отбурочного снаряда с шарниром, трубой и коронкой, штифта, соединяющего отбурочный снаряд с корпусом керноскопа и специального долота для чистки забоя, в ко тором выполнено специальное направляющее отверстие и помещен регистратор апсидального направления. Регистратор апсидального направления выполнен в виде стального , фиксированного в полости направляющего отверстия установочным штифтом. Стерже1п по гружен в 5%-ньш раствор медного купороса. Выбуриваемая на забое метка ориентируется по углу между плоскостью направляющего отверстия и больщей осью мениска осадка меди на стальном стержне, которая находится в апсидальной плоскости скважины. Осаждение меди на поверхности стального стержня из раствора медного купороса происходит за счет электродного потенциала стержня при 30-40 минутной выдержке керноскопа на забое по окончании сверления метки 2. i Недостатками керноскопа является ограниченность применения по глубине скважин, невысокая точность и необходимость выдержки, что снижает производительность буровых работ. Эти недостатки связаны с тем что осаждение меди на стержне регистратора апсидального направления под действием злект3родного потенциала стержня происходит не только во время выдержки керноскопа на забое, но и во время спуско-подъемных операций, выбуривания метки, и т.д. В результате, даже при очень длительной выдержке мениск получается размытым, нечетким. На больших глубинах (800 м и более) велико число отказов, когда мениск не образуется. Обусловленная этим низкая точность и надежность ориентирования керна сдерживает внедрение кернометрических исследований в практику геологоразведочных работ. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено установленным на отбурочном снаряде магнитом и магнитоуправляемыми контактами, расположенными на стержне, причем последний выполнен из металла имеющего положительный электрический потенциал. На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства для нанесения ориентированной мет ки на забое скважины, исходное положение; на фиг. 2 - положение отбурочного снаряда по окончании выбуривания метки. Предлагаемое устройство включает зубчатый переходник I, со штифтом 2, корпус 3, центратор 4, зубчатую муфту 5, специальное долото 6, с направляющим отверстием Q и полостью 5 , наполненную электролитом (напрИ мер 5%-ный водный раствор Cu2SO4 в смеси с 10%-ной серной кислотой и 20%-него этилового спирта). В направляющем отверстии С( размещен отбурочный снаряд, состоящий из коронки 7. трубы 8 и шарнира 9, на котором с помощью резьбы установлена каретка 10 с контргайкой 11 и постоянным магнитом 12. Шарнир 9 соединен с зубчатой муфтой 5 посредством шариков 13. В полость 5 специального долота 6 помешен ориентирующий стержень 14, выполненны из металла, электродный потенциал которого положителен по отношению к раствору электролита (например, хромированная нержавеющая сталь), изолированный от корпуса 3 и специального долота 6 втулкой 15 из диэлек рического материала (например, из текстолита закрепленной в полости 5 с помощью резьбы В верхней части стержня 14 на резьбе закреп лен корпус 16 из диэлектрика (например, из текстолита), в котором помещен , источник тока 17 (например, батарея из элементов 316 Сириус) .с отрицательным контактом о , соединенным со стержнем 14 и положительным контактом г , соединенным с герконом 18, помещенным в тот же корпус 16. Контак 5 геркона 18 соединен со специальным до лотом 6 посредством клеммы 17. Фиксация стержня 14 в плоскости направляющего отвер стия а осуществляется установочным штифтом 19. Принцип работы устройства следующий. После спуска устройства на забой скважины производится чистка и выравнивание забоя скважины специальным долотом 6 на подиженных технологических параметрах режима бурения (осевая нагрузка 150-200 кГс, скорость вращения снаряда 100-150 об/мин). При этом осевая нагрузка на забой передается через штифт 2, а крутящий момент через зубчатую муфту 5, соединенную с колонной бурильных труб, зубчатый переходник 1 и корпус 3. По окончании чистки и выравнивания забоя производится срезание щтифта 2 путем повыщения осевой нагрузки до 400- 600 кГс, в результате чего отбурочный снаряд освобождается. Далее производится выбуривание на забое метки коронкой 7 отбурочного снаряда. Осевая нагрузка и крутящий момент передаются через зубчатуюмуфту 5, шарика 13 шарнира 9 и трубу 8. В процессе вы- буривания метки отбурочный снаряд перемещается вниз по окончании выбуривания метки постоянный магнит 12 устанавливается вблизи корпуса 16 напротив геркона 18. Регулировка точности установки осуществляется посредством каретки 10 и контргайки П. При этом геркон 18 под действием магнитного поля магнита 12 замыкает электрическую цепь: плюс источника тока 17, геркон 18, долото 6, электролит, стержень 14, минус источника тока 17. В результате электролиза на поверхности стержня 12 отлагается медь. Мениск горизонтальной поверхности жидкого электролита на поверхности стержня 14 имеет вид эллипса, большая ось которого расположена в апсидальной плоскости, чем и достигается ориентация метки, гак как стержень 14 фиксирован штифтом 19 в плоскости направляющего отверстия а и имеется возможность на поверхности измерить угол между большей осью эллипса мениска меди и плоскостью отбуривания метки. По окончании выдержки 10-15 мин отбу:)0чный снаряд вместе с магнит зм 10 поднимается вверх, геркон 18 размыкает электрическую цепь и отложение меди гфокращается. Далее производится подъем снаряда на ru верхность, разборка устройства, извлечение стержня 14 и замер угла между большей осью эллипса мениска осадка меди и нулевой риской (плоскостью отбурки метки). Выбуривание ориентированного керна производится следующим рейсом Внедрение устройства для нанесения ориентированной метки на забой скважи1И 1 позволит значительно расширить oOjucib ксрпометрических исследований, иовысии, их 1очпос1ь,