Устройство для определения угла наклона и направления искривления скважины Советский патент 1981 года по МПК E21B47/02 G01C9/06 

(5) УСТРОЙСТВО для ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА И НАПРАВЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к геологораз ведочной технике и может быть использовано для определения пространственного положения скважин, пройденных в породах с любыми магнитными свойствами. Известен инклинометр, содержащий корпус, датчик азимута, датчик зенитного угла, световоды, источник света и светочувствительный слой (фотобумага, фотопленка) pj Известное устройство имеет низкую чувствительность и стабильность работы, обусловленную большим расстоянием от источника света до светочувствительного слоя, и может быть испол зовано только в немагнитныхПородах. Известен фотометрический инклинометр, позволяющий измерять азимут скважины в породах с магнитными свойствами. Достигается это тем, что датчик азимута выполнен в виде гироскопа с укрепленным на его оси световодом в форме фокона, узкий торец которого установлен против светочувствительного слоя, а широкий торец против источника света. Датчик зенитного угла выполнен в виде цилиндрического световода, частично заполненного жидкостью, при этом светочувствительный слой расположен на наружной стороне световода . Существенным недостатком этого прибора является измерение азимута на принципе Гироскопа. Применение гироскопа в инклинометре снижает надежность и точность работы его работы в подземных условиях эксплуатации, требует высококвалифицированных специалистов для обслуживания. Такой прибор дорог, сложен в изготовлении, имеет низкую надежность и точность в работе, и требует тщательного ухода при эксплуатации. Цель изобретения - повышение надежности и точности определения кривизны. Указанная цель достигается тем, что устройство имеет установленные в корпусе на заданном расстоянии, по крайней мере,два фотометрических инклинометра, а корпус выполнен в ви де гибкой трубы. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - пример определения азимутов и зенитных углов скважин по результатам наблюдений в скважине Устройство для определения угла наклона и направления состоит из фот метрических инклинометров 1-3, кажды из которых включает светочувствитель ный слой , источник 5 света, цилинд рический световод 6, камеру с жидкостью 7. Фотометрические инклинометры 1-3 установлены в корпусе из гибкого материала на заданном расстоянии , светочувствительные слои этих инклинометров ориентированы о тносительно друг и закреплены в камере неподвижно. На фиг. 1 приве ден случай, когда продольные оси камеры инклинометров находятся в одной вертикальной плоскости (апсидальной плоскости), В этом случае каждый инк линометр может зарегистрировать угол отклонения его оси от вертикали (зенитный угол). Предлагаемое устройство для опред ления угла наклона и направления скв жины работает следующим образом. В соответствии с ожидаемой кривиз ной скважины инклинометры 1-3 устанавливают в корпусе 8 на заданном расстоянии и закрепляют неподвижно. На поверхности замли, перед началом измерений, корпус располагается в одной вертикальной плоскости так, что каждый инклинометр 1-3 располага ется под некоторым известным зенитны углом. По команде с наземного пульта или с встречного программного устрой ства кратковременно .включаются источ ники 5 света каждого инклинометра. Свет от источника 5 распространяется по цилиндрическому световоду 6 до поверхности жидкости, отражается от нее и засвечивает часть фотобумаги светочувствительного слоя 4, находящейся выше уровня жидкости. Это является исходной опорной информаци ей о расположении фотобумаги относительно друг друга и трубы 8, а та же об исправном состоянии инклинометра. 2 . 4 Устройство на каротажном кабеле, тросе или с помощью бурильных труб опускают в скважину до тех пор, пока инклинометр не займет положение на участке скважины, азимут которого известен (в частном случае это усть ескважины), а инклинометры 2 и 3 не займут положения на участках скважины, положение в пространстве которых необходимо определить. По команде с наземного пульта или с автономного встроенного в прибор программного устройства включают источники 5 света каждого инклинометра на необходимое время выдержки, после чего инклинометры извлекают из скважины. С каждого инклинометра 1 -3 снимают фотобумагу k и обрабатывают е после чего проводят вычислительные операции в соответствии с фиг. 2. На фиг. 2 показан общий вид на фотобумагу, развернутую и наклеенную на плоский лист. На фотобумаге видны следы уровней жидкости каждого инклинометра. Кривые уровней жидкости слабого фона - результат освещения фотобумаги перед началом измерений (исходная информация). Кривые сильного фона - результат освещения фотобумаги в скважине в момент измерений. Фотобумагу каждого чувствительного устройства в соответствии с кривой ела- бого фона разворачивают и наклеивают на плоский лист бумаги ориентировано друг под другом. На фиг. 2 обозначено: 1, 2 и 3,, соответственно, фотобумага первого, второго и третьего инклинометров; , 5 и 6 кривые следов уровня жидкости, соответственно, первому, второму и третьему инклинометрам перед измерениями (исходная информация); 7 8 и 9 - кривые следов уровней жидкости на фотобумаге, соответственно, первогр, второго и третьего инклинометров в процессе измерения в скважине (информация о зенитных углах и азимутах скважины в заданных ее точках); 10 расстояние, пропорциональное известному азимутуо(, точки скважины первого устройства ; 11 - расстояние, зависящее от зенитного угла Обточки скважины, азимут которой известен; 12 и 13расстояния, определяющие искомые азимутыоСоИ oi соответственно, второго и третьего чувствительных устройств 14 и 15 расстояния, определяющие 5 искомые зенитные углы 02 Oj, соответственно, второго и третьего чувствительных устройств. Кривые следов уровней жидкости, зарегистрированные на гибком светоУУ-Вствительном слое .(фотобумаге) ,. являются удобным документальным подтверждением измеренных значений угло кривизны скважины в заданных точках, а также свидетельством исправного со тояния инклинометра перед началом из мерений. Предлагаемое устройство просто по конструкции, удобно в эксплуатации, дешево в изготовлении и не требует высокой квалификации при его обслужи вании. В связи с тем, что в устройст ве отсутствуют сложные механические вращающиеся и трущиеся части, а также сложные электронные узлы, оно обладает высокой, точностью и надежностью работы в полевых условиях. Изме рения легко могут быть выполнены сил ми буровой бригады. Применение статистических методов обработки измерений одновременно в трех и более точках позволяет существенно повысить надежность и том- , ность определения положения скважины в пространстве в любых магнитных средах. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства при оперативном контроле кривизны скважины силами буровой бригады в процессе ее бурения,а также после искусствен2дного отклонения скважины на данную траекторию. Повышенные надежность и точность работы устройства позволяет более оперативно и точно определить пространственное положение скважины и своевременно применить меры для предотвращения отклонения скважины от заданного направления. Это, в свою очередь, является резервом повышения эффективности геологоразведочных работ. Формула изобретения Устройство для определения угла наклона и направления искривления скважины, содержащее установленный в-Корпусе фотометрический инклинометр, включающий цилиндрический световод, частично заполненный(жидкостью, светочувствительный слой и источник света, отличающееся тем, что, с. целью повышения надежности и точности определения кривизны, оно Q имеет установленные в корпусе на заданном расстоянии, по крайней мере, два фотометрических инклинометра, а корпус выполнен в виде гибкой трубы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР h 56178, кл. Е 21 В 7/02, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № , кл. Е 21 В J7/02, 1977.

ФИ.