СПОСОБ ОРИЕНТАЦИИ КЕРНА НА ЗАБОЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Советский патент 1951 года по МПК E21B25/16 

Точное определение ориентировки керна в скважине с последующим его извлечением и соответствующей обработкой полученных результатов замера даст в руки геологов-разведчиков новый весьма эффективный метод безошибочного распознавания геологической структуры исследуемого участка земной толщи и объективный метод расчета необходимой направленности, протяженности и густоты разведочной сети.

Это, в свою очередь, приведет к сокращению громадных затрат на разведочные буровые работы и ускорению последних.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Посредством специального устройства, спускаемого на обычном стальном тросе в буровую скважину, на торцевом срезе керна, не оторванного еще от забоя, высверливаются две лунки. Положение последних по отношению к магнитному меридиану определяется тем же устройством. Им же одновременно измеряются зенитный и азимутальный углы оси керна у забоя.

По извлечении керна (обычным способом) с указанными отметками, посредством, простых измерений на нем углов сланцеватости и т.п. и элементарных геометрических построений осуществляется точное определение ориентировки керна в скважине, а также и всей вытекающей из этой ориентировки геологической характеристики исследуемой участка.

На фиг. 1 - изображен общий вид устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - разрез нижней части устройства.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

К обыкновенному патрону-снаряду (1) для двух инклинометров, подвешиваемому на стальном тросе посредством ушка (2), привинчивается полая трубчатая надставка (3) из немагнитного материала.

Сменный утолщенный пояс (4) служит, как и нижняя утолщенная головка (5) устройства, для центрирования прибора в скважине. С этой целью диаметр пояса (4) и головки (5) подбирается каждый раз соответственно диаметру исследуемой скважины.

В нижней цилиндрической части (6) устройства, привинчиваемой к полому удлинителю (7), который может быть заменен сплошным немагнитным стержнем, помещаются механизмы, а также точный угломерный прибор, отсчет показаний которого после подъема устройства из скважины производится через специальное смотровое окно (8). Вся цилиндрическая часть (6) устройства заполняется маслом для предохранения механизмов от попадания в них воды.

Посредством малогабаритного двигателя в быстрое вращение приводятся два сверла (9) и (10) с победитовыми наконечниками (фиг. 2). Пуск двигателя происходит автоматически при опускании устройства на верхушку керна, неоторванного от забоя.

Сверла (9) и (10), прижатые к торцевой поверхности керна, при своем вращении высверливают на нем две лунки: одну - в центре торца керна, а вторую - радиально, на расстоянии около 20 мм от первой.

Линия, проходящая через центры лунок, высверленных на торцевой поверхности керна, служит в дальнейшем, по извлечении керна, для определения угла падения пласта и азимута этого падения относительно магнитного меридиана в данной точке, т.е. на забое скважины.

Так же могут быть определены углы и азимуты сланцеватости, встреченных жил, граничных поверхностей любого слагаемого участка, плоскостей скольжения, сбросов, сдвигов и т.п.

Линия, соединяющая центры лунок на керне, является одновременно линией ориентировки всего прибора.

Для ориентировки керна необходимо звать точную величину зенитного угла оси керна у забоя, точный азимут оси скважины у забоя (а следовательно, и оси керна до его отрыва) и точную величину угла поворота плоскости, в которой лежит ориентированная линия устройства, проходящая через центры сверл относительно вертикальной плоскости, секущей керн по его диаметру.

Для получения величины зенитного и азимутального углов оси исследуемой скважины у ее забоя служат два или даже три (для большей точности) инклинометра той или иной системы, опускаемые в скважину вместе с описываемым устройством. Инклинометры помещаются в верхней части снаряда (1).

Для определения третьей величины, без которой вообще невозможно определение ориентировки керна (так как прибор, спускаемый в скважину на тросе, может свободно поворачиваться в любую сторону и попадать на керн в любом неизвестном для наблюдателя положении), служит специальное угломерное устройство, состоящее из механического отвеса (11) высокой чувствительности, выполненного в виде неуравновешенного цилиндра, закрепленного на оси, вращающейся на шарикоподшипниках, и снабженного в верхней своей части шкалой на 360°. Ось цилиндра-отвеса совпадает с геометрической осью устройства.

При самых незначительных углах наклона оси устройства от вертикали (на угол порядка 1-2°) отвес (11) устанавливается так, что линия, проходящая через точки 90 и 270° его шкалы, оказывается лежащей в вертикальной плоскости.

При этом через окно (8) посредством индикаторной стрелки, нониуса или риски на стекле окна, связанной с корпусом устройства, можно определить с необходимой степенью точности величину угла поворота всего устройства относительно вертикальной плоскости путем отсчета величины этого угла по шкале цилиндрического отвеса (11).

Для осуществления подобных отсчетов отвес снабжен специальным тормозом-фиксатором, освобождающим цилиндрический отвес только в тот момент, когда устройство опущено на керн, а пружины (12) и (13) сверл (9) и (10) сжаты почти до отказа.

При подъеме устройства фиксатор автоматически прочно закрепляет цилиндрический отвес (11) в том положении, в котором он установился относительно корпуса устройства в момент нахождения последнего на забое.

Отсчет по шкале через окно (8) производится после подъема устройства из скважины.

По полученным данным, т.е. по величинам упомянутых трех углов, а также по глубине скважины, ее пространственному положению и координатам устья, можно посредством геометрических построений не только точно определить ориентировку керна, но и получить геологическую характеристику исследуемого участка.

Точность определения ориентировки керна, а следовательно, и всех прочих связанных с этим построений в значительной мере зависит от степени точности замеров углов инклинометрами.

С целью максимального повышения точности следует применять несколько инклинометров, действующих одновременно. Что касается влияния смещения лунок, высверливаемых на торце керна, при неточном центрировании устройства в скважине, то, как показывает теория, это смещение практически не имеет никакого значения, так как для ориентировки керна совершенно достаточно иметь на его торцевой поверхности ориентировочную линию, проведенную произвольно, но обязательно через центр этой поверхности.

1. Способ ориентации керна на забое, отличающийся нанесением на торце керна отметки, ориентированной по странам света, по показаниям инклинометра, жестко скрепленного с отмеченным устройством.

2. Устройство для выполнения способа по п. 1, отличающееся применением двух сверл, устанавливаемых на керне и вращаемых с помощью пружинных моторов.