Устройство для измерения положения скважины в пространстве Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к геологоразведочно технике и может быть использовано для измер ния углов положения оси скважины в пространстве, породы которого-обладают любыми магнитными свойствами. Известно устройство, содержащее цилиндрический корнус, на донной части и боковой поверхности которого размещен чувствительны слой, а в верхней части установлен дозатор с жидкостью 1 . Этот прибор имеет существенные недостатки. При падении капли на дно цилиндра снижается чувствительность устройства, так как чувствительный слой вьшолнен плоским в фор ме диска. С помощью этого устройства можно измерять только зенитные углы скважины. Отсутствие информации об азимуте скважины сильно с}шжает эффективность его применения в геологоразведочной практике. Известно устройство для измерения полож ния скважины в пространстве, содержащее расположенный в трубе датчик, состоящий из цили дрического корпуса с размещенным на его донной части и внутренней боковой поверхности чувствительным слоем и установлен-; ным над ним дозатором 2. .Данное устройство измеряет углы отклонения с погреишостью. Цель изобретения - повышение точности измерения, а также измерения азимутов скважины с вертикальными участками. Указа1шая цель достигается тем, что донная часть цилиндрического корпуса вьшолйена в виде конуса, вершина которого обращена к забою скважины. Корпус датчика закреплен на оси гироско- . па, дозатор прикреплен к стенкам трубы. На фиг. I представлен датчик, разрез; на фиг. 2 - вариант устройства, позволяющий ; определять пространственное положение наклонной скважины; на фиг. 3 - пример расчета углов положения наклонной скважины в пространстве; на фиг, 4 - вариант устройства, позволяющий определять положение оси скважины с вертикальными участками. Устройство содержит трубу I, в которой расположен датчик, состоящий из цилиндрического корпуса 2 с размещенным на его донной 39 части и BftyTpeiiiiefi боковой поверхности чувствительным слоем, донная часть цилиндрического корпуса выполнена в виде конуса 3, веришна которого обращена к забою, а над корпусом установлен дозатор 4. Устройство работает следующим образом. Дозатор 4 напол1шется жидкостью, например чернилами. На внутренней поверхн стн цилиндр 2 и конуса 3 закрепляется чувствительный слой, например бумага. Дозатор 4 устанавливается относительно цилиндра 2 и конуса 3 на фиксированном расстоянии. Прибор опускается в скважину. По команде с пульта управления или с встроенного в прибор реле времени (на .фиг. 1 не показаны) производят воздействие на дозатор. Дозатор формирует каплю жидкости, которая отрывается с его наконечника и пфиет в направлении лшши действия отвеса (вертикальной линии) на поверхность конуса 3. На поверхности конуса отмечается место падения кап/ш. Прибор под1а мается на поверхность. Из него извлекается бумага конуса 3 и разворачивается для отсчета величины зеьштного утла, скважины. При этом чувствительност а следовательно, и точность измерений зешгтног угла зависит от угла конуса, чем он меньше, тем выше чувствительность устройства. Особенно эффективно применение предлагаемого устройства для измерения небольишх углов отклонения скважины от верт1« али. Ори этом чувствительность устройства составляет угловые секунд., при высокой точности измерений. Полученные высокие метрологические параметры устройства позволяют использовать его для измерения азимутов накло1шых скважин, пройденных в породах с любыми магнитными свойствами. Для этого (фиг. 2) в гибкой трубе располагаются на зада1шом расстоянии несколько, например три, рассмотренных датчика. Устройство для измерения азимутов скважины (фиг. 2) работает следующим образом. Перед началом измерений дозаторы жидкости заполняются чернилами, а чувствительны слой закрепляется на внутренней поверхности корпуса каждого датчика. Устройства крепятся в трубе на фиксированном расстоянии относительно друг друга в соответствии с ожи,1аемой кривизной скважины на исследуемом участке. Производится прогиб трубы в апсидальной плоскости или отклонение трубы от вертикали на заданный угол в одной апсидальной плоско тн. Воздействуют автономно или с наземного пульта на дозаторы каждого датчика, п резуль тате с каждого дозатора капля падает на поверхность конуса шш цилиндра, тго является отметкой ориентации чувствительных слоев конуса и цилиндра относительно друг друга IH трубы. На фиг. 2 нриведе пример прогиба в апсилальлой плоскости, когда зенитные углы &, QZ. 5. После этого труба опускается в скиажину так, что датчик , размешенный в верхней части трубы, совмещается с точкой оси скважины, азимут которой известен, а два других датчика располагаются на участке оси скважины, положение которой в пространстве неизвестно. По команде с наземного пульта или с встроенного в трубу программного устройства (на фиг. 2 не показаны) срабатывают дозаторы и капельки жидкости падают на бумагу цилиндров или конусов всех трех датчиков и оставляют следы падения. Труба поднимается на поверхность земли. Бумага каждого датчика разворачивается и наклеи,.ается друг под другом в соответствии с отл1етками ориентации чувствительных слоев относительно друг друга. Следы первых капель, полученных на поверхности при отклонении трубы на заданный угол и являющихся отметкой ориентации чувствительных слоев опюсительно друг друга и трубы, совмещаются по одной вертикальной ли1ши. По месту падения капель в скважине берется отсчет зештных углов И азимутов скважины в заданных точках. На фиг. 3 приведен пример обработки чувствительных слоев с отметками места падения капель ориентации и капель измерения углов в скважине. На фиг. 3 сверху расположена бумага первого датчика, располагаемого в точке скважины, азимут которой ui . А под ней бумага второго и третьегр датчиков. При наклейке бумаги датчиков на лист совмещены места падения капель ориентации с вертикальной линией листа. Места падения капель ориентации в данном случае совпадают также с линией CHMMCTPHK чувствительных слоев, располагаемых на цилиндре и конусе. Из фиг. 3 следует, что зенитные углы точек, в которых расположены датчики, определяются расстояниями fif, 0 0} , а азимуты этих точек соответственно определяются расстояшями о , о. 0 причем азимут oi известен. Если скважина имеет вертикальные участки, то для определе1шя азимута скважины при выходе из вертикального участка можно использовать крепление чувствительных слоев цилиндра и конуса, например, на внешней оси гироскопа или другого устройства, обеспечивающего ориентированное относительное азимутальное направление. Пример конструктивного вьшолнения такого устройства показан на фиг. 4. Он содержит, как и устройство на фиг. 1, дозатор жидкости 4. цилиндр 2 с донной частью в виде конуса 3.

На внутренней поверхности цилиндра 2 и конуса 3 размещен чувствительный слой. До затор жидкости прн этом прнкреплен к стенкам трубы 1, а конус 3 закреплен на оси ориентированного объекта, например, гироскопа 5.

Устройство работает следующим образом.

На поверхности земли скважинный прибор (фиг. 4) наклоняется на фиксированный угол в направлении, азимут которого точно известен (относительный азимут). Ориентирующее устройство , например гироскоп, приводится в действие, что обеспечивает неизменное положение чувствительного слоя относителмю выбранного азимута. Срабатывает дозатор 4, вьтускаех первую каплю жидкости, которая падает на чувствительный слой цилиндра 2 или конуса 3 и оставляет след относительного азимута. После этого прибор опускают в скважину. По команде с наземного пульта или с автономного программного устройства, встроенного в прибор (на фиг. 4 не показан) срабатывает дозатор и вьшускает вторую каплю жидкости, которая падает на бумагу цилиндра 2 или конуса 3 и оставляет след для отсчета зенитного угла и азимута скважины. Прибор поднимают на поверхность. Извлекают бумагу и по расстоянию места падения второй капли от дозатора, определяют зе1штньш угол, а по расстоянию между первой и второй каплями рассчитывают истинный азимут скважины.

Использование предлагаемого устройства для измерения азимутов скважин, пройденных в любых магнитных средах, особенно эффективно при малых зенитных углах, так как при этом достигается очень высокая чувствительность и точность измерения пложения скважины в пространстве. Простота конструкции, отсутствие

трущихся механическнх частей обеспечивают устройству высокую надежность работы в сложных подземных условиях эксплуатации.

При подсчете экономического эффекта за базу сравнения был выбран лучший отечественный одноточечный инклинометр ОК-40У, стоимость которого 1010 руб. Предлагаемое устройство, в отличии от ОК-40У, может изготовляться из магнитных материалов. Оно проще по устройству и технологичнее в изготовлении. Поэтому стоимость его не выще стоимости ОК- 40У.

Формула изобрет е н и я

1.Устройство для измерения положения скважины в пространстве, содержащее расположенный в трубе датчик, состоящий из цилиндрического корпуса с размещешп.1м на его донной части и внутренней боковой поверхности чувствительным слоем и установленным над ним дозатором, о т личающееся тем, что, с повышения точности измерения, донная часть цилиндрического корпуса вьшолнена в виде кетгуса, вершина которого обращена к забою скважины.

2.Устройство по п. 1, отличающе е с я т«м, что, с целью измерения азимутов скважин с вертикальными участками, корпус датчика закреплен на оси гироскопа, а дозатор прикреплен к стешсам трубы.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 620590 кл. Е 21 В 17/02, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР по заявк

N 2894020, кл. Е 21 В 47/02. 06.02.80.

Фиг.1

Фиг 3

Фи.г.