Устройство для контроля положения бурового снаряда в пространстве Советский патент 1982 года по МПК E21B47/24 

I

Изобретение относится к бурению, в Частности к направленному бурению сква жин в горном деле, строительстве и при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известные устройства для контроля положения буровых снарядов и измерения искриЕления скважин основаны на применении маятников, отвесов, гироскопов, поплавков, индуктивных датчиков и светооптических приборов Щ и 2 .

Известные устройства нашли применение в различных областях техники, но так и не решили проблемы в пелом. Оаи обладают рядом существенных недостатков.

Конструкция этих устройств и нх о-рдельных элементов достаточно сложна, так как ьсе устройства содержат с амостоятельные элементы для измерения каждого параметра, определяющего направление скважины и положение Qjrpceoго снаряда (зенитный угол, азимутальное направление, крен, курс и т.п.), при

использовании маятников и отвесов устройства становя.тся чувствительными к вибрешии и необходимо демпфирование элементов. Известные устройства не обеог печивают кругового контроля положения бурового снаряда при вращении корпуса смаряда вокруг его продольной оси, чаото наблюдающемся у автонокшых буровых снарядов,Н работают эффективно только при ограничениях углов отклонения снаtoряда от заданной траектории.

Известно также устройство для контроля ис|фнвления, которое содержит сферическую камеру, фотоэлемент, источник света, электрическую линию связи и

IS вторишую аппаратуру З .

Это устройство применяют для измерения только небольших отклонений) от вертикального положения, Невозможно .

3 применение устройства,для контроля по-: ,Ложения бурового снаряда при {юижении по наклонным и горизонтальным траекториям, оно чувствительно к вибрациям. Цель изобретения -. расширение преде лов определяемого положения бурового снаряда в пространстве. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено допопнителыаыми фотоэлементами, равномерно установленными яа внутренней поверхности сферической камеры, а источник света расположен в центре камеры, внутрь которой помещена капля непрозрачной жидкости. На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - контролирующий . элемент, разрез. В корпус бурового снаряда 1 помещен контролирующий элемент 2, имеющий фор му шара, и жестко закреплен в хвостово секции бурового снаряда. К он тренирующий элемент 2 соединен с многожильным кабелем 3, по которому сигнал вьшодйтся на поверхность, где расположены усилитель 4 и индикатор положения 5. Все элементы устройства получают питание от блока питания 6. Устройство содержит полый шар 7, внутри которого находится капля-8 непрозрачной жидкости. В центре полого шара 7 расположен источник света 9 в виде миниатюрной лампы накаливания, подвешенной на растяжках Ю, которые одновременно я яются и токопроводамн для подвода напряже ния к источнику света 9. По поверхности шара 7 в отверстиях установлены фоточувствительные элементы 11 таким образом, чтобы их линзы {чувствительный слой) находились на уровне внутренней поверхности корпуса шара 7. Фоточувствительнью элементы образуют координатное поле, размеры которого определяют степень точности показаний устройства. Фоточувствительные элементы 11 одним своим выводом соединяются с блоком Питания 6, а другим - с усилителем 4 с помощью многожильного кабеля 3. От усилителя 4 сигнал поступает на индикатор 5 положения, который представляет собой развернутое координатеое поле, в точности повторяющее координатное поле контролирующего элемента, только в индикаторе фоточувствйтельные элементы заменены на электрические индикаторные лампочки. Координатное поле контролирующего элемента ориентируется по горизонтальному по ложен ию бурового снаряда, по отношению к которому в дальнейшем судйт о текущем положении бурового снаряда в пространстве. Устройство для контроля положения бурового снаряда в пространстве работает следующим образом. Так как шаровой корпус контролирующего элемента 2, имеющего форму полого шара, заключен в корпус бурового снаряда и жестко соединен с ним, то при изменении Положения корпуса бурового снаряда в пространстве корпус контролирующего элемента будет перемещаться вмес- . те с ним. При этом капля непрозрачной жидкости (например ртути) все время занимает нижнее положение .в полом шаровом корпусе 7 контролирующего эле мента 2 и закрывает собой По очереди один фоточувствительный элемент за другим в направлении изменения положения бурового снаряда. Все остальные фоточувствительные -элементы 11 остаются освещенными источником света 9. Комбинация затемненного и освещенных фоточувствительных элементов 11 н формирует сигнал об изменении положения бурового снаряда в пространстве. Сигнал об.изменении положения бурового снаряда в пространстве с контролирующего элемента по многожильному кабелю поступает на вход усилителя. 12, а затем усиленный сигнал подается на вход индикатора 13 положения. Все устройство получает питание от блока питания 6. Введение дополнительных фотоэлемейтов и капли непрозрачной жидкости хотя и несколько усложняет конструкцию предлагаемого устройства, зато позволяет получить ряд преимуществ по сравнению с известными. Предлагаемое устройство имеет относительно малые размеры контролирующего элемента, что очень важно при разработке и конструировании автономных буровых снарядов; обеспечивает круговой контроль положения бурового снаряда в пространстве; обладает помехоустойчивостью в услових электрических и магнитных полей И виброустойчивостью, С помощью.одного измерительного устройства контролируются два параметра (крен и дифферент), причем одновременно. В.устройстве полностью применяется бесконтактная схема. Для непрерьшного определения положения бурового снаряда в пространстве необходимо, чтобы площадь, занимаемая непрозрачной каплей жидкости на внутренней поверхности сферической камеры, обеспечивала всегда закрытие одного из фотоэлементов. Формула изобре тения Устройство для контроля положения бурового снаряда в пространстве, соде| жащее сферическую камеру, фотоэлемент, источник света, электрическую лянню к вторИйсую аппаратуру, о т л :и чающееся тем, что, с целью расширеявя пределов определяемого положения бурового снаряда в пространстве, аао снабжено дополнительными фотоэлементами, равномерно установленными на внутренней поверхности сзферичёЪкой камеры, а 9 56 источник света расположен в центре камеры, внутрь которой помещена капля непрозрачной жидкости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Михайловский В. Н., Иванов С. К. Измерение кривизны скважин Киев, АН УССР, 1960, с. 83. 2.Системы контроля за траекторией отвала скважины аа рубежом. Обзорная информация. М., ВНИИОЭНТ, 198О. 3.Патент США. № 328951О, кл. 33-306. ооублик. 1974. (прототап).

/f ifi; fiK::; f::

L

.l