Преобразователь зенитного угла при измерении искривления скважины Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗЕНИТНОГО УГЛА

ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ

1

Изобретение относится к области промысловой геофизики и может быть использовано для определения зенитного угла скважины в процессе бурения.

Известен прибор для измерения кривизны буровых скважин, содержащий ук-репленный в рамке с эксцентричным грузом жидкостный чувствительный элемент, заполненный ртутью, резистивный датчик зенитного угла fl.

Известно также устройство для измерения зенитного угла скважины, содержащее fcopnyc, выполненный в виде торов дальной полости, в которой размещены электроды, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями 2.

Недостатками известных устройств являются низкая точность ориентщзования рамки в плоскость наклона при малых углах и погрещность от моментов сухого трения в осях подвеса зенитного маятника.

Указанные устройства не могут быть использованы для измерешш зенитного

угла непосрецственно в процессе бурения.

Целью изобретения является повыщение виброустойчивости.

Указанная цель достигается тем, что устройство . снабжено перегородкой и шшиндрической спиральной трубкой, при этом перегородка перекрывает полость тороида в части, обращенной к забою и размещена между электродами,

10 а выходы трубки введены по разные стороны от перегородки.

На чертеже представлен преобразователь зенитного угла при измерении искривления скважины, общий вид.

15

Преобразователь содержит корпус 1, в котором расположена рамка 2 с экоцентричньпу грузом 3, вьшолненная в цилиндрического поплавка, ценри руемая в корпусе 1 опорами 4 и 5. В

20 рамке 2 размещен чувствительный элемент, состоящий из сообщающихся между собой кольцевого уровня 6 с перегородкой 7 и цилиндрической спиральной тру ки 8, заполненный двумя несмещиваюшимися яшдкостями с различной диэлектрической проницаемостью и различными удельными весами. Перегородка 7 предназначена для того, чтобы перемещение жидкости происходило не только в кольцевом уровне 6, а по всему объему чувствительного элемента. Трубка 8 и нижняя половина кольцевого уровня 6 заполнены тяжелой крем не органической Ж1Щ костью, а верхняя . половина кольцевого уровня 6 - с глицерином, В кольцевом уровне 6 расположены электроды 9 и 10 емкостного датчика зенитного угла, которые через коллектор 11 и узел щеток 12 связаны с герметичным щтепсельг- ным .разъемом 13. преобразователь работает следующим образом. При отклонении скважины от вертикали рамка 2 под действием эксцентричного груза 3 поворачивается, и чувствительный элемент устанавливается в плоо кости наклона скважины, при этом проиоходит перемещение уровня жидкостей в чувствительной элементе. В зависимооти от уровня жидкости, принятого за нулевой, происходит изменение емкости датчика зенитного угла. Поскольку величина перемещенИз границ раздела жидкодтей определяется величиной зенитногс угла, то снимаемый с датчика зенитного угла электрический сигналзависит от значения зенитного угла. Предлагаемый преобразователь зенитного угла может использоваться дляизмерения зенитного угла непосредственно в процессе бурения. Спектральный анализ полученных данных вибрации показывает, что максимальные перегрузки приходятся на интервал частот 2О-ЗО Гц. Для работ способности преобразователя в процессе бурения сопровождающегося вибрациями, частота собственных колебаний Шс|Чувст вительного элемента должна быть значительно меньше частоты вынужденных колебаний. Если частота собственных колебаний выще 0,5 Гц, преобразовател виброустойчив и показывает зенитный угол без высокочастотных искажений (т. е. не реагирует на вынужденные кол бания частоты 2О-30 Гц). В преобразователях, где чувствительным эл ентом является зенитный , частота собственных колебаний (И}о определяется Д. Hi. где Р - вес груза, С - расстояние от центра тяжести груза до оси вращения, 3 - момент инерции, В таких преобразователях получить частоту co6cTBieHHbix колебаний чувствительного элемента ниже 2-г Гц практически невозможно, так как габариты реобразователя ограничены диаметром скважины. Уменьшение -Частоты собственных колеаний достигается применением преобраователя с жидкостным чувсгеительньал лементом. Значение частоты собственных колебаний (о Для жидкостного чу&твительного элемента определяется %- © А.-., ..... . где g - ускорение свободного падения, d - длина чувствительного элемента, & - зенитный угол. Из соотношетгая (2) виднРэ что ДЛЯ уменьшения о необходимо увеличить чувствительного элемента. Например, при длине чувствительного элемента 6 4 м, 0,24 Гц и при вибрациях 20-30 Гц и перегрузках до 5с постоя ная составляющая погрешности преобразователя зенитного угла составляет ме нее 1%, тогда как для преобразователей с зенитным маятником - ЗО%. Выполнение чувствительного элетлента в форме сообщающихся между собой кольцевого уровня с перегородкой и цилиндрической спиральной трубки позволяет увеличить долину чувствительного элемента без увеличения диаметра преобразователя, а следовательно, уменьшить частоту собственных колебаний, что ведет к повышению виброустойчивости преобразователя. Формула изобретения Преобразователь зенитного угла при измерении искривления скважины, содержащий корпус, вьтолненный в виде торо кдальной полости, в которой размещены электроды, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями, отличающийся тем, что, с целью повышения внброустойчивости, OB снабжен перегородкой к цилиндрической спиральной трубкой, при этом перегородка перекрывает тороидальную полость в части, о ращенной к забою и размещена между электродами, а выходы трубки выведены по разные стороны от перегородки.

Источники информации, : принятые во внимание при экспертизе

t

1. Чупров В. П и др. Применение автономных приборов е магнитной регистрацией для измерения параметров вибрации бурового инструмейта. Сер, Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышле(ь НОСТ1Й РНТС, 1976, № 6, с. 26-29. 2, Авторское свидетельство СХХР № 628296, кл. Е 21 В 47/02, 1978.