Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) Е 21 В 47/022 ч

С °

4. Р

Сг

Сп

Ю

4Р д !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЩБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

Н ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3362741/03 (22) 01. 12,81 (46) 23.03 ° 92. Бюл. 1 :" 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский. институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В.В.Климов, А,А,Абрамов и Л.Б,Измайлов (53) 622,241.7 (088,8)

-(56). В,Х.Исаченко. Системы контроля

:за траекторией ствола скважин за рубежом, серия "Бурение", И,, ВНИИОЭНГ, 1980, с. 12-13.

Авторское свидетельство СССР

Г 543742, кл, E 21 В 47/022, 1977.. (54)(57) 1, УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЗЕНИТНОГО УГЛЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН, содержащее корпус, отражатель,источ" ник и приемник лучистой энергии, о тИзобретение относится к технике бурения скважин, а именно к глубинной измерительной аппаратуре для определения зенитного угла при проводке скважин и проведении геофизических исследований.

Известно устройство, состоящее из корпуса, источника лучистой энергии, прозрачного стержня-световода, поплавка.и фотографического диска.

К недостаткам устройства относятся невозможность получения непрерывной информации в процессе исследования скважины, необходимость специальной фотеобработки материалов исследова„„SU„„1 055205 А 3

2 лича ющееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения зенитного угла, оно снабжено кольцевым магнитом с магнитной жидкостью, внутри которого установлен отражатель, снабженный диафрагмой переменного диаметра, при этом корпус выполнен телескопическим, в его неподвижной части размещены кольцевой магнит с магнитной жидкостью, отражатель с переменным сечением и диафрагма, а в подвижной его части расположен приемник лучистой энергии, причем последний имеет установленный коаксиально с ним непрозрачный цилиндрический экран.

2. Устройство по и,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения устойчивости, отражатель имеет.переменное сечение, . ний; ограниченность времени непрерывной работы (числом кадров).

Известен также датчик зенитного угла скважин, имеющий корпус, приемник лучистой энергии, источник света, диск с переменной оптической плотностью, отвес в виде волоконного световода и фиксатор для изменения его длины.

Однако этот датчик обладает низкой точностью измерения зенитного угла, обусловленной зернистостью материала с переменной оптической плотностью, в результате чего на выходе приемника лучистой энергии создает1055205 ся фон помех, снин<ающий чувствительность и точность работы датчика, зоной нечувствительности при переходе от участка экрана с низкой к

5 участку с высокой оптической плотностью, малой кратHocTbK) изменения оптической плотности экрана в направлении от центра. к периферии, вследствие чего практически невозможно получить участок полностью прозрачный или полностью непрозрачный, хаотическим изменением оптической плотности экрана под действием темпера туры и других дестабилизирующих факторов в скважинных условиях эксплуатации, восприимчивостью к случайным механическим воздействиям, цто сильно затрудняет или делает невозможным процесс измерения при движении датчи-20 ка по скважине, обратно пропорцио1нальной зависимостью .между точностью

,измерений и мощностью выходного сиг<

„ нала. Так, для повышения точности

< измерений поперечное сечение прием25 ного конца световода должно быть минимальным, что приводит к снижению мощности выходного сигнала, Цель изобретения - повышение чув ствительности и точности измерения зенитного .угла.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения:зенитного угла искривления скважины, со- держащее корпус, отражатель, источ- 35 ник и приемник лучистой энергии, l .снабжено кольцевым магнитом с магнитной жидкостью, внутри которого установлен отражатель, снабженный диафрагмой переменного диаметра, при 4О . этом корпус выполнен телескопическим, в его неподвижной части размещены кольцевой. магнит с магнитной жидкостью, отражатель с переменным

45 сецением и диафрагма, а в подвижной его части расположен приемник луцистой энергии, причем последний имеет установленный коаксиально с ним непрозрачный цилиндрический экран, а отражатель имеет переменное сечение, На фиг.! показано устройство, продольное сечение, на фиг,2 - расположение цилиндрических коаксиальйь<х экранов на рабочей поверхности приемника лучистой энергии, В немагнитный телескопический корпус 1 помещен источник 2 лучистой энергии, расположенный в Фокусе немагнитного отражателя 3 с переме<-, ым сечением, плавающего на поверхности кольца магнитной н<идкости 4;,которая удерживается кольцевым магнитом 5.

Через диафрагму 6 с переменным диаметром проходит пучок параллельных лучей 7, который достигает рабочей поверхности приемника 8 луцистой энергии, установленного таким образом, что его рабочая поверхность перпендикулярна оси устройства.

Устройство работает следующим образом, Отражатель 3 Формирует пучок параллельных лучей 7 от источника 2 лучистой. энергии, который проходит через диафрагму 6 с переменным диаметром и достигает рабочей поверхности приемника 8 лучистой энергии, создавая. выходной электрицеский сигнал в последнем, С помощью диафрагмы 6 диаметр пучка параллельных лучей 7 устаíàвливается равным диаметру рабочей поверхности приемника 8 лучистой энергии, .При зенитном угле искривления скважин, равном нулю, угол падения пучка параллельных лучей 7 на рабочую поверхность приемника 8 луцистой энергии равен 90, освещенность ее максимальна и экранирующее действие непрозрачных коаксиальных цилиндрических экранов 9 отсутствует, Выходной электрический сигнал при этом имеет максимальную величину, Изменение угла искривления скважин приводит к тому, что част.ь пучка параллельных лучей 7 смещается эа пределы рабочей поверхности приемника 8 лучистой энергии, угол падения их становится отличным от

90 и проявляется экранирующее действие коаксиальных цилиндров 9 образуется "тень" в зоне А (фиг,,2), В результате совместного действия этих Факторов выходной электрический сигнал уменьшается в функции угла искривления скважины, Корпус 1 выполнен телескопичес.ким, что позволяет изменять расстояние от источника до приемника лучистой энергии, а также уменьшить габариты устройства в транспортном положении, Расстояние от источника до приемника лучистой энергии, Bbl сота экранов и их количество выбира1055205 ется иэ условия получения требуемой чувствительности устройства в заданном диапазоне зенитных углов, Наличие магнитноЙ жидкости 4, сконцентрированной вокруг постоянного магнита 5 кольцевой формы, позволяет выполнить отражатель плавающим, причем он удерживается в .определенном положении эа счет выполнения его с переменным сечением и сил поверхностного натяжения магнитной жидкости, Благодаря тому, что контакт внешней поверхности отражателя и магнитной жидкости осуществляется по окружности и механическое трение практически отсутствует, отражатель 3 очень точно ориентируется относительно направления действия сил гравитации, Степень демпфирования отражателя

3 для быстрых и медленных механических возмущений различна. Это.происходит благодаря тому, что изменение положения корпуса 1 относительно вер-. .тикали приводит к образованию на поверхности отражателя 3 пленки магнитной жидкости, которая, сжимаясь под действием магнитных сил, препятствует быстрым изменениям положения отражателя 3 относительно корпуса 1.

Все это позволяет получить высокую точность измерения зенитного угла

ppme при малых его значениях, Таким образом, повышается устойчи вост ь к воздействию толч ков и вибрации, столь частых в скважинных ус5 ловиях, что позволит использовать предложенное устройство в процессе бурения, Так как максимальное значение

1р выходного электрического сигнала соответствует нулевому значению зенитного угла, предлагаемое устройство может быть использовано в автоматизированных системах, управляющих

15 процессом бурения, кроме того, ис- пользование в качестве источника лучистой энергии радиоактивных изотопов, а в качестве приемника детектора ионизирующих излучений позволит

20 преобразовать значение зенитного угла в число импульсов.

Технико-э конами чес кий эффект соэ25 дается за счет более раннего обнару, жения искривления скважины, что позволит уменьшить непланируемые затраты на проводку скважины.

Кроме того, данное устройство позволяет проводить геофизические исследования по замеру кривизны скважины одновременно с процессом бурения, поэтому отпадает. необхолимость в подготовке ствола скважины к геоФизическим измерениям и в вызове

З5 геофизических партий.

1055205 (p .дактор Т.Шарганова Техред А.Кравчук Корректор И,Самборская каз 1315 Тираж Подписное

ИИПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 10!