Устройство азимутальной ориентации геофизических приборов в обсаженных скважинах

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН (l9l 9- 11 (Ill (5Н 4 G 01 V 1/40 (У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ """"

fE

r5 й

1Z

7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3832369/31-25 (22) 29.12.85 (46) 30.01.87. Бюл. Р 4 (71) Институт геологии и геофизики им.60-летия Союза ССР СО АН СССР (72) В.А, Куликов и А.А. Меньтюков (53) 550.83(088.8) (56) Виноградов Ф.В. Некоторые результаты опробования скважинного трехкомпонентного сейсмоприемиика с автоматической ориентировкой. В сб.

Поперечные и обменные волны в сейсморазведке. М.: Недра, 1967 с. 141 145.

Авторское свидетельство СССР

Р 928285, кл. G 01 V 1/40, 1982. (54) УСТРОЙСТВО АЗИМУТАЛЪНОЙ ОРИЕНТАЦИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ В ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к устройствам для геофизических исследований и предназначено для ориентации геофизических приборов в обсаженных скважинах, например сейсмоприемников, Целью изобретения является упрощение и повьление надежности конструкции

1287074 при расширении функциональных возможностей устройства. Устройство содержит не менее чем три группы опираюшихся на стенку с:<важины направляющих колес. Для достижения поставленной цели плоскость вращения колес составляет заданный постоянный угол с продольной осью цилиндрического корпуса. Статоры датчиков угпов поворота неподвижно соединены с корпусом прибора, а роторы — также неподвижнос осями колес, контактирующих со °

-стенкой скважины. При движении скважины внутри скважины метка на корпусе прибора,первоначально совмещенная с заданИзобретение относится к устройствам для геофизических исследований и предназначено для ориентации геофизических приборов в обсаженных скважинах, например, сейсмоприемников для получения сейсмических записей, ориентированных по азимуту.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности конструкции устройства при расширении его функциональных возможностей за счет определения глубины спуска устройства в скважину.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 — схема для пояснения расчета угла ориентации и глубины.

Устройство ориентации присоединено (фиг.1) к каротажному кабелю 1 через развязывающее устройство 2 с кольцевым токосъемником 3. В цилиндрическом корпусе 4 размещены контейнеры

5 и 6 соответственно для геофизических приборов и датчиков угла поворота

Контейнеры 5 и 6 неподвижно закреплены на трехгранной призме 7, неподвижно установленной в корпусе 4. Внутри призмы имеется цилиндрическая полость через которую пропускают электропровода. Колеса 8 с осями 9 установлены с возможностью вращения на опорах 10, которые, в свою очередь, имеют свободу вращения вокруг осей 11, неподвижно закрепленных на призме 7. На опо рах 10 неподвижно закреплены кроншным направлением, будет перемещаться по винтовой линии вследствие установки колес под определенным углом относительно вертикальной оси. Упрощение конструкции достигается за счет ис.ключения системы дистанционной принудительной ориентации контейнера с геофизическими приборами. Благодаря синхронной работе колес и связанных с ними Датчиков углов поворота в случае, когда одно из колес встретило препятствие (неоднородность на стенке скважины), достигается повышение надежности всего устройства, 3 ил,, тейны 12 с пружиной 13, другой конец которой закреплен на призме 7.

Оси 9 посредством гибких валов 14 неподвижно соединены с выведенными из

5 контейнера 6, через герметизированные отверстия, осями роторов 15 датчиков угла поворота, статоры 16 которых неподвижно закреплены в контейнере 6.

Полость в призме 7 и контейнеры

5 и 6 герметизированы. Для повышения надежности герметизации в контейнер

6 заливается неэлектропроводная жидкость, например конденсаторное масло.

Устройство прижима на фиг.1 услов15 но не показано, так как такие устройства достаточно хорошо разработаны и известны.

Раэвязывающее устройство 2 с токосъемником 3 служит для предотвраще ния вращательных движений каротажного снаряда, возникающих при его движении по стволу скважины из-за механических напряжений, накапливающихся на кабеле 1 во время его смотки и размотки с барабана лебедки и приво— дящих скважинный каротажный снаряд во вращение.

Подпружиненные опоры 10 выполнены шарнирными, т.е. установлены с возможностью разворота на оси 11 для того, чтобы данное устройство могло работать в скважинах раэличнога диаметра. Максимально допустимый диаметр скважины, при котором данное устройство ориентации работает, как видно или

АВ= R 3.

f0

Отсюда угол ориентации 3, т. е. угол, на который повернется метка относительно первоначально заданного направления при движении корпуса rro

f5 стволу скважины

Жг

cos< .

2 rш

3 = — — — "cos oL

Точность ориентации зависит от точности установки каждого колеса под углом Ы относительно вертикальной оси, от точности датчиков углов поворота.

Упрощение конструкции достигается за счет исключения системы дистанционной принудительной ориентации контейнера с геофизическими приборами.

Неровности на стенке скважины (каверны, натеки и т.п.) не будут сказь1ваться на точности вследствие того, что датчиков угла поворота много, Если одно колесо встретило неоднородность, то у связанного с ним датчика угла поворота показания будут отли3 12870 иэ фиг.1, будет при опорах 10, перпендикулярных плоскостям призмы 7.

Если опоры 10 наклонить, можно работать в скважинах меньшего диаметра, При этом, сила натяжения пружин должна быть такой, чтобы трение скольжения колес о стенку скважины намного превышало трение качения осей 9 колес в опорах 10.

Колеса для данного устройства можно выполнить сменными. Например, если при наибольшем угле наклона опор 10 устройство все же не будет входить в скважину из-за большого диаметра колес, необходимо поставить колеса меньшего диаметра.

Оси вращения всех колес установлены под заданным постоянным углом о6 к вертикальной оси корпуса 4. Плоскости вращения всех колес перпендикулярны соответствующим плоскостям призмы 7.

При такой конструкции (фиг.1) под действием силы натяжения кабеля корпус устройства ориентации будет дви- 25 гаться вверх, вращаясь, как и колеса, в правую сторону (если смотреть сверху, фиг.2).

Под действием собственного веса или прицепленного груза корпус дви- 30 гается вниз, вращаясь в левую сторону.

На внешней стороне корпуса 4 устройства азимутальной ориентации нанесена метка. Оси чувствительности каких-либо геофизических приборов, устанавливаемых внутри контейнера 5, ориентируются по этой метке относительно корпуса 4.

Устройство работает следующим об- 40 разом.

Перед проведением геофизических исследований задают постоянный угол наклона а плоскости вращения колес устройства относительно продольной оси 45 его корпуса и устанавливают силу распора пружин на опорах, препятствующую проскальзыванию колес по образующей стенке скважины. Устройство устанавливают на устье скважины внутри 50 обсадной трубы, совместив метку на корпусе с первоначальным заданным направлением, например, направлением на север, и осуществляют на кабеле спуск устройства с одновременной регистрацией показаний всех датчиков углов поворота — m. При движении корпуса по стволу скважины радиуса R метка, как и колеса, будет перемещать74 4 ся по винтовой линии, вследствие установки колес радиуса r под углом с6 относительно вертикальной оси. Проекция АВ (фиг. 3) ее траектории на окружность при одном обороте колес определится из соотношения

АВ=АС cos g =юг cosA.

При числе оборотов колес от начала движения, равном m (показания датчиков), искомый угол ориентации контейнера равен

При этом глубину Н, на которую в момент определения угла опускается корпус, вычисляют по формуле

Н = ВС = АС sine =2nr m sinx, Величина Н соответствует глубине, на которую опустилось устройство, только в случае, если скважина не искривлена. В противном случае необходимо для точного расчета Н учитывать углы наклона скважины, т.е. привле-. кать данные инклинометрии.

В качестве датчиков угла поворота можно использовать, например, сельсины, датчики угла поворота типа уголкод и др.

1287074

Формула изобретения

1О !

Составитель В. Ищенко

Редактор И. Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Заказ 7712/48 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

А.Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 чаться от всех остальных. Однако, остальные датчики будут работать синхронно. Таким образом . повышается надежность предлагаемого устройства.

Устройство азимутальной -ориентации геофизических приборов в обсаженных скважинах, присоединенное к каротажному кабелю через развязывающее устройство с кольцевым токосъемником, содержащее цилиндрический корпус с размещенными в нем контейнерами с геофизическими приборами и датчиками угла поворота, обеспеченное прижимным устройством и не менее, чем треМя группами опирающихся на стенку скважины направляющих колес, распо ложенных вдоль цилиндрического корпу5 са, симметрично относительно продольной оси, о т л и ы а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности конструкции при расширении функциональных возможностей, плоскость вращения колес составляет заданный постоянный угол с продольной осью цилиндрического корпуса, при этом статоры датчиков углов поворота неподвижно соединены с корпусом прибора, а роторы также неподвижно— с осями колес, контактирующих со стенкой скважины.