Датчик угла наклона буровой скважины

 

Изобретение относится к геологоразведочной технике, в частности к устройствам для измерения угла наклона скважины. Цель - упрощение конструкции и процесса измерений и повышение надежности работы датчика за счет исключения возможности отвердения металла при измерениях. В корпусе 6 установлена измерительная камера (К) 1, частично заполненная жидкой средой (ЖС) 2, в качестве которой применен легкоплавкий металл с высоким коэффициентом поверхностного отражения. Выше уровня ЖС 2 в К 1 соосно размещены источник 3 света и кольцевой фотоэлектрический преобразователь (П) 5. Между корпусом 6 и К 1 установлен термостат в виде нагревательной обмотки 8 и терморегулятора 9. При измерениях в скважине термостат поддерживает температуру, необходимую для нахождения металла в К 1 в жидком состоянии. При отклонении корпуса 6 от вертикали изменяется положение уровня ЖС 2 относительно П 5. При этом пропорционально уменьшается интенсивность отраженного от ЖС 2 светового потока, регистрируемого П 5, по величине сигнала которого определяют угол наклона. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 150951

А1 щ) 4 Е 21 В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1. (21) 4340059/23-03 (22) 10 " .87 (46) 2"" 09.89. Бюл. М 35 (71) .вердловский горный институт им. .В. Вахрушева (72) а.В. Давыдов и И.Г. Сковородников (53) 62 .241.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 894182, кл. Е 21 В 47/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

В 1239286, кл. Е 21 В 47/02, 1986. (54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА БУРОВОЙ .СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к геологоразведочной технике, в частности к устройствам для измерения угла наклона скважины. Цель — упрощение конструкции и процесса измерений и повышение надежности работы датчика за счет исключения возможности отвердения металла при измерениях. В корпусе 6 установлена измерительная камера (К) 1, частично заполненная жид=кой средой (ЖС) 2, в качестве которой применен легкоплавкий металл с высоким коэффициентом поверхностного отражения. Выше уровня ЖС 2 в К 1 соосно размещены источник 3 света и кольцевой фотоэлектрический преобразователь (П) 5. Между корпусом 6 и К 1 установлен термостат в виде нагревательной обмотки 8 и .терморегулятора 9. При измерениях в скважине термастат поддерживает температуру, необходимую для нахождения металла в К 1 в жидком состоянии. При отклонении корпуса 6 от вертикали изменяется положение уровня ЖС 2 относительно П 5. При этом пропорционально

2 уменьшается интенсивность отраженного от ЖС 2 светового потока, регистрируемого П 5, по величине сигнала кото-. рого определяют угол наклона. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1509518

Изобретение относится к геологоразведочной технике, в частности к устройствам для измерения пространственного положения буровой скважины. 5

Цель изобретения — упрощение конструкции, процесса измерений и повышение надежности работы датчика.

На фиг. 1 приведена конструкция датчика, продольный разрез и ход 10 световых лучей при вертикальном расположении датчика; на фиг. 2 — то же, при отклонении датчика от вертикали; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема датчика; на фиг. 4 — эави- 15 симость выходного сигнала датчика от угла наклона.

Датчик угла наклона буровой скважины содержит измерительную камеру 1 цилиндрической формы с закругленным 20 нижним торцом. Камера 1 частично заполнена жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного отраже ния, в качестве которой выбран легкоплавкий металл. Могут быть использованы такие металлы, как цезий (т.пл . 29 С), сплав Вуда (т.пл. 60 С) или ртуть. Последняя наименее удобна, так как она будет оставаться жидкой и после окончания измерений. 30

Выше уровня жидкой среды 2 в мере 1 соосно размещены источник света в виде лампы 3 накаливания и линзы 4 конденсатора и фотоэлектрический преобразователь 5, выполненный 5 в виде кольца, плоскость которого перпендикулярна продольной оси камеры 1.. В качестве фотоэлектрического преобразователя могут быть использованы фотосопротивление, фотодиод или 40 фотоэлемент.

Расстояние между источником света и уровнем жидкой среды 2 в камере регулируется так, чтобы при вертикальном положении датчика весь свет, 45 отраженный поверхностью среды 2, попадал на фотопреобразователь 5, т.е, по максимальному сигналу фотопреобра эователя 5. Измерительная камера установлена в защитном корпусе 6.

Между корпусом 6 и камерой 1 с двумя слоями изоляции 7, например, из асбестовой ткани, размещен термостат в виде нагревательной обмотки 8 и терморегулятора 9, например, биметаллического типа. Термостат предназначен для поддержания температуры, обеспечивающей нахождение металла в камере 1 в жидком состоянии, и исключения возможности отвердения металла при измерениях.

Электрические выводы от лампы 3 накаливания, фотопреобразователя 5, обмотки 8 и терморегулятора 9 термостата подсоединены к жилам а, б и в трехжильного каротажного кабеля 10 (фиг. 3). К выводам а и в на поверхности подключен стабилизированный источник напряжения для питания лампы

3 и термостата, а к выводам а и б миллиамперметр для измерения выходного сигнала датчика. В случае использования фотоэлектрического преобразователя фотосопротивления или фотодиода последовательно с миллиамперметром включают отдельный источник питания.

Датчик работает следующим образом.

Перед спуском в скважину производят градуировку датчика, для чего его закрепляют в зажиме специального градуировочного стола, заранее отнивелированного по установочным уровням. Приводят датчик в вертикальное положение. Включают питание термостата и лампы 3 (жилы а и в) . После того, как металл в измерительной камере 1 перейдет в жидкое состояние, к жилам а и б подключают измерительную цепь и измеряют выходной сигнал

I датчика. При вертикальном расположении датчика все световые лучи 11 от лампы 3, отраженные поверхностью среды 2, попадают на кольцевой фото преобразователь 5, и выходной сигнал датчика будет максимальным (фиг. 1).

Далее датчику в градуировочном столе придают известные углы у отклонения от вертикали с заданным шагом и при каждом угле измеряют выходной сигнал . При отклонении от вертикали уже не все отраженные поверхностью среды 2 световые лучи 11 попадают на фотопреобразователь 5, и выходной сигнал датчика уменьшается (фиг. 2). По результатам градуировки строят график зависимости I

- ()) (фиг. 4).

После градуировки датчик на каротажном кабеле 10 спускают в скважину 12 и производят либо дискретные измерения выходного сигнала при остановках датчика на определенной глубине, либо ведут непрерывную регистрацию выходного сигнала на диаграммной бумаге каротажного самописца

5 15095 в функции глубины скважины при медленном перемещении датчика по стволу скважины. Величину углов наклона скважины определяют по градуировочному графику (фи . 4) . Шкала измери5 тельного миллиамперметра может быть проградуирована непосредственно в градусах угла наклона. По окончании измерений датчик извлекают из скважины снова устанавливают вертикально и отключают питание. Через 10-20 мин расплавленный металл отвердеет и датчик готов к транспортировке на любые расстояния. 15 расход энергии на питание термостата не будег большим, так как температура в кважинах увеличивается с глубиной и в глубоких скважинах и без тер.:. >стата превышает температуру плавл.-..ня металла в измерительной каме а. рощение конструкции и процесса изме ений обусловлено тем, что датчик с,.чержит только одну измерительную камару и один кольцевой фотопреобразователь и не нуждается в ориентированном спуске в скважину, так как угол наклона определяют непосредственно пб величине интенсивности от18 6 раженного от жидкой среды светового потока. формула изобретения

1. Датчик угла наклона буровой скважины, содержащий установленные в корпусе измерительную камеру, частично заполненную жидкой средой, фотоэлектрический преобразователь и соосно расположенный в камере источник света, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью у конструкции и процесса измерений, измерительная камера заполнена жидкой средой с высоким коэффициентом поверхностного отражения, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде кольца и размещен соосно в камере выше уровня жидкой среды.

2. Датчик по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве жидкой среды выбран легкоплавкий металл.

3. Датчик по и. 2, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет исключения воэможности отвердения ме".àëëà при измерениях, между корпусом и камерой установлен термостат.

1509518

Составитель А. Цветков

Техред А.Кравчук

К рре ор Н.Борисова

Редактор Л. Зайцева

Заказ 5777/28 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101