Устройство для ориентирования отклонителя в вертикальном и слабонаклонном стволе скважины Советский патент 1982 года по МПК E21B47/12 

. 1 Изобретение относится к бурению наклоннонаправленных скважин, а именно к устройствам для забойного ориентирования отклонителей с использованием инклинометров с злектромагнит ным . Известно устройство для ориентирования отклокителя с помощью инклинометра, содержащее две коаксиально размещенные на стальном переводнике диамагнитные трубы. На верхнем скошенном конце внутренней трубы, снабженнок центраторами, в направлении плоскости действия отклонителя закреплен наклонный желоб с упором на нижнем конце для инклинометра 1. Известно также устройство для ориентирования отклонителя с помощью инклинометра, содержащее диамагнитную трубу, в средней части которой установлена воронка со сквозным боковым вырезом, фиксирующим верхний конец инклинометра в осевой плоскости. Ниже воронки, параллельно плоскости выреза симметрично по отношению к ней закреплены две направляющие планки, фиксирующие нижний конец инклинометра в той же осевой, плоскости, с ПОМОЩЬЮ которых инклинометр устанавливается в наклонное положение, ориентированное относительно плоскости действия отклонителя 2. Однако при ориентировании отклонителя в вертикальном и слабонаЕслонном стволе скважин угол наклона инклинометра, ограниченный максимальным внутренним дияметром диамагнитных бурильных труб, близок к предельному (4,5), что снижает тояпяость результатов измерений и вызьшает необходИ мость проведения большого числа повторных замеров, снижающих производительность труда. Наиболее близким по технической сущности является устройство для ориентирования отклонителя, содержащее две коаксиально размещенные на стальном переводнике диамагнитные трубы, во внутренней из которых наклонно к ее оси установлен инклинометр. Внутренняя труба, закрепленная на перевод с помощью резьбового соединения на ее нижнем конце, содержит плоский клин, установленный в осевой плоскости симметрии устройства косым срезом вверх. Над верхним концом клина, симметрично ему, одно над другим уста398новлены центрирующие направляющие, выполнен ные в виде двух разновысоких полукольцевых ребер Треугольного сечения, обращенных вершинами внутрь трубы. На верхнем ее торце со скощенными внутрь гранями выполнен симметричный V-образный разрез, а на противоположной боковой стороне трубы - продольный симметричный вырез, нижняя грань которого сопря гается с клином. При спуске инклинометра нижний конец его попадает на скошенную верхнюю грань внутрен ней трубы, затем на центрирующие направляющие, посредством которых направляется на клиН и перемещается по нему в продольный вырез до упора во внешнюю трубу, переводят инклинометр в наклонное положение, а верхний конец инклинометра фиксируется V-образным разрезом в плоскости симметрии устройства. Известное устройство с помощью переводника соединяют с забойным агрегатом, внутреннюю трубу разворачивают в пе15еднике так, чтобы плоскость ее симметрии в направлении продольного бокового выреза совпадала с направлением плоскости действия отклонителя. Затем на переводник, крепят легкосплавную бурильную трубу, с которой соединяют колонну остальных бурильнь1х труб и производят спуск агрегата на забой. При ориентировании отклонителя инклинор;, метр на картонажном кабеле опускают в колонну бурильных труб до постановки в устрой ство, и, проворачивая колонну, С1шмают отсчеты с датчиков азимутального и зенитного углов. Если показания датчика зенитного угла не изменяется (ствол скважины вертикальный) то направление плоскости действия отклонителя определяют путем прямого отсчета показаний актуального датчика. При наклонном стволе скважины предварительно определяют направление его искривления и, проворачивая колонну бурильных труб, устанавливают инклинометр по зтому направлению, после чего берут отсчет азимута плоскости действия отклонителя и доворачивают верхний конец колоннь на нужный угол 3 Однако при ориентировании отклонителя в вертикальном стволе скважины угол н cлoнa инклинометра, ограниченньш внутренним диаметром легкосплавных бурильных труб, близок к продольному, что снижает точность результатов измерений и вызьтает необходимость проведения большого числа повторных замеров снижающих производительность труда. В yaio ВИЯХ слабонаклонного ствола скважин датчик инклинометра также работает на пределе технических возможностей , а процесс ориентирования отклонителя осложняется дополнительНОЙ трудоемкой операцией по приведению инклинометра в положение, при котором его направление совпадает с направлением искривления ствола скважины, что связано с дополнительными затратами времени и снижением точности результатов измерений. Кроме того, поскольку индикацию конечного положения otклoнитeля производят по верхнему концу колонны бурильных труб, точность ориентирования существенно снижается из-за упругих деформаций колонны. Целью изобретения является повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для ориентирования отклонителя в вертикальном и слабонаклонном стволе скважин, содержащем стальной переводник и две коаксиально установленные на нем диамагнитные трубы, внутренняя из которых имеет направляющий паз, соосно размешен инклинометр с электромагнитным датчиком, включающим рамку, отвес и буссоль, злектро магнитный датчик снабжен фиксатором рамки, а на боковой поверхности инклинометра выполнен шлицевый выступ, расположенный в направляющем пазу. Причем последний вьшолнен в виде симметричного косого среза верхнего конца трубы. На фиг. 1 показано устройство, разрез: на фиг. 2 - то же, без инклинометра; на фиг. 3 - вид А . 2, без инклинометра; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 узел 1 на фиг. 1. Устройство состоит из двух коаксиально размещенных на стальном переводнике 1 диамагнитных труб - внешней 2, внутренней 3 и инклинометра 4 с удлинителем 5. Внешняя труба закреплена на переводнике с помощью замка 6, а внутренняя - посредством резьбового соединения 7 на ее нижнем конце и контргайки 8. В верхней части внутренней трубы выполнен направляющий паз 9, имеющий конфигурацию фигурного косого среза, переходящего внизу в шлицевой паз 10, и сопряженно с ней установлен центрирующий патрубок 11 со скошенной внутрь верхней торцовой гранью 12, расположенной выше направляющего паза. Для уменьшения гидродинамического сопротивления при движении инклинометра на боковой поверхности внутренней трубы вьшолнены отверстия 13. Инклинометр 4 с удлинителем, соосно размещенный во внутренней трубе 3, содержит фиксатор датчика, выполненный, например, в виде двух винтов 14, диаметрально расположенных на шасси прибора 15 в плоскости нижнего основания вращающейся рамки датчика 16. Кроме этого, на боковой поверхности пробки инклинометра 17 корпуса выполнен полусферический шпицевой выступ 18, высота которого меньше толщины стенки в-нутренней трубы 3. Ориентирование отклонителя с помощью предлагаемого устройства осуществляют следующим образом.

Прн спуске забойного агрегата на него крепят переводник 1 с внутренней трубой 3, разворачивают ее в резьбовом соединении 7 шлице- , вым пазом 10 в направлении плоскости действия отклонителя и фиксируют контргайкой 8. ЗатемЮ ких на переводник крепят легкосплавную бурильну трубу и производят спуск забойного агрегата. Перед проведением измерений инклинометром, его шасси извлекают из корпуса, с помощью двух винтов 14 фиксируют рамку датчика, вставляют шасси на место и подключают инклинометр к наземной панели. Вращая инклинометр вокруг оси, ориентируют его датчик, например, на север, устанавливают в зтом направлении шлицёвой выступ 18, наворачивают удлинитель 5 и производят спуск прибора в колонну бурильных труб. При спуске инклинометр с помощью центрирующего патрубка 11 попадает во внутренню трубу 3, устанавливается в ней соосно, входит в контакт шлицевым выступом 18 с направля ющим вырезом 9, в результате их взаимодействия приобретает вращательное движение и устанавливается ш1ицевым выступом 18 IB шлицёвой паз 10. В зтом положении датчик инклинометра ориентирован в направлении плоскости действия отклонителя, что позволяе взять прямой отсчет ее азимута. Если плоскость искривления скважины совпадает с плоскостью действия отклонителя, то предлагаемое устройство не ограничивает диапазон изменения зенитных углов. Еспк же плоскость действия отклонителя перпендикулярна плоскости искривления скважины, то устройство работоспособно при зенит ных углах, не превышающих 10°.. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает: возможность проведения измерений азимутальных углов при малых углах наклона инклинометра, вплоть до вертикально его положения, благодаря чему существенно повышается точность ориентирования отклонителя в верт1мкальном и слабонаклонном стволе

скважин, а также значительно снижаются затраты времени за счет сокращения числа контрольных замеров; самоустановку датчика инклинометра в направлении плоскости дейстаия отклонителя независимо от направления искривления ствола скважины, что также позволяет существенно повысить точность оржентировання отклонителя и значительно снижает затраты времени за счет исключения целого ряда трудоемопераций, связа1шых с установкой инклинометра по направлению искривления ствола скважины. Согласно прилагаемому расчету ориентировочный экономический зффект от внедрения изоб ретения в объединении Белоруснефть составляет 400 тыс, руб. в год, а в целом по стране - 15 млн. руб. в год. Ориентировочная потребность в устройствах в целом по стране - 2000 компл. Формула из обр е т е и и я 1. Устройство для ориентирования отклонителя в вертикальном и слабонаклонном стволе скважин, содержащее стальной переводник и две коаксиально установленные на нем диамагнитные трубы, внутренняя из которых имеет направляющий паз, соосно размещен инклинометр с электромагнитным датчиком, включающим рамку, отвес и .буссоль, отличающееся тем, что, с целью повьпцения точности, электромагнитный датчик снабжен фиксатором рамки, а на боковой поверхности инклинометра выполнен шлицёвой выступ, расположе1шый в направляющем пазу. 2. Устройство поп. 1, отличающеес я тем, что направляющий паз выполнен в виде симметричного косого среза верхнего конца трубы. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе. 1..Авторское свидетельство СССР № 471426, кл. Е 21 В 47/022, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР N 578449, кл. Е 21 В 47/022, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР № 621864, кл. Е 21 В 47/022, 1978.

Фиг.д

риг.1}

Фаг. 1

Фиг.2