Устройство для определения угла направления буровой скважины

 

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных скважин и предназначено для определения отклонения азимутального угла плоскости искривления скважины от заданного направления. Цель изобретения - повышение точности определения угла за счет непрерывности изменения поглощаемой частоты. Устройство содержит корпус 1 переводника, акустический датчик 2, состоящий из двух частей полого тороида (ЧПТ) 3 и 4, образованных окружностями разных диаметров, разделенных перегородками (П) 5 и 6. В каждой ЧПТ 3 и 4 выполнены по два сквозных отверстия (СО) 7, 8 и 9, 10, примыкающих к П 5 и 6, и установлено по одному шару 11 и 12. Возникшие на забое колебания распространяются к устью. Шары 11 и 12 в ЧПТ 3 и 4 образуют четыре резонансных поглотителя переменного в зависимости от положения шаров 11 и 12 объема. При бурении наклонного участка в заданном направлении оба шара 11 и 12 находятся у П 6. Объемы за СО 7 и 8 максимальны. Резонансные частоты, определянные заранее, отсутствуют на спектрограмме. При отклонении скважины по часовой стрелке шар 11 остается у П 6, а шар 12 перекатывается в сторону П 5, изменяя объем ЧПТ 3 и частоту поглощения. Частота за СО 7 остается прежней. При отклонении скважины против часовой стрелки шар 12 остается у П 6, а шар 11 перекатывается к П 5. При этом частота за СО 8 остается постоянной, а частота за СО 7 изменяется пропорционально углу отклонения. 1 ил.

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных скважин и предназначено для определения отклонения азимутального угла плоскости искривления скважины от заданного направления. Целью изобретения является повышение точности определения угла за счет непрерывности изменения поглощаемой частоты. На чертеже представлен поперечный разрез устройства. Устройство для определения угла направления буровой скважины содержит корпус 1 переводника, укрепленного в корпусе 1 и перпендикулярно его оси, акустический датчик 2, состоящий из двух частей 3 и 4 полного тороида, образованных окружностями разных диаметров, разделенных перегородками 5 и 6. В каждой из частей 3 и 4 во внутренней тороидальной поверхности выполнены по два сквозных отверстия 7, 8 и 9, 10, примыкающих к каждой из перегородок 5 и 6, и установлено с возможностью перекатывания по одному шару 11 и 12, имеющему диаметр, равный диаметру образующей окружности полости соответствующей части 3 или 4 тороида акустического датчика 2. Отверстия 7, 8, 9, 10 сообщают объемы, образованные перегородками 5 и 6 и шарами 11 и 12 в тороидальных полостях, с полостью 13 колонны бурильных труб. Устройство работает следующим образом. Возникшие на забое полигармонические колебания распространяются по колонне бурильных труб до устья скважины, где принимаются акустическим приемником и преобразуются в спектрограммы. Если на пути распространения полигармонических колебаний поставить резонансный поглотитель типа резонатора Гельмгольца, то на спектрограммах появляется частота поглощения (Гц) f = где с - скорость звука, м/с; F - площадь отверстия резонатора, м²; V - объем полости резонатора, м³; h - глубина горлышка резонатора, м. В данном устройстве образуются резонаторы переменного объема, связанные с полостью бурильной колонны отверстиями 7, 8, 9 и 10. Плоскость перегородок 5 и 6 устанавливается в плоскости искривления скважины в заданном направлении (азимутальном). При бурении вертикального участка шары 11 и 12 находятся в произвольном положении. При бурении наклонного участка в заданном направлении оба шара 11 и 12 находятся у перегородки 6. Объемы за отверстиями 7 и 8 максимальны. Резонансные частоты в таком положении заранее определены, и их отсутствие в спектрограммах говорит о том, что искривление скважины происходит в заданном направлении. Если скважина отклоняется по часовой стрелке, то шар 11 остается у перегородки 6, а шар 12 начинает перекатываться в сторону перегородки 5, изменяя объем и соответственно частоты поглощения за отверстием 8. По величине изменения частот судят о величине угла отклонения. Для этого заранее производится тарировка. При отклонении против часовой стрелки шар 12 остается у перегородки 6, а шар 11 начинает перемещаться в сторону перегородки 5. Соответственно изменяются частоты поглощения за отверстием 7, а частоты за отверстием 8 остаются без изменения. Таким образом по изменению частот поглощения на спектрограммах можно судить о величине и направлении угла отклонения забоя бурящейся скважины от заданного направления. (56) Авторское свидетельство СССР N 1501605, кл. Е 21 В 47/02, 1987. Авторское свидетельство СССР N 1390349, кл. Е 21 В 47/02, 1986.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАПРАВЛЕНИЯ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ, содержащее корпус переводника и акустический датчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения, угла за счет непрерывности изменения поглощаемой частоты, датчик выполнен в виде полого тороида, укрепленного в корпусе переводника перпендикулярно его оси и состоящего из двух частей, образованных окружностями разных диаметров, разделенных перегородками, в каждой из частей тороида во внутренней поверхности выполнены по два сквозных отверстия, примыкающих к каждой из перегородок, и установлено с возможностью перекатывания по одному шару, имеющему диаметр, равный диаметру образующей окружности полости соответствующей части тороида.

РИСУНКИ

Рисунок 1