Датчик угла наклона буровой скважины

 

Изобретение относится к геологоразведочной технике, предназначено для измерения искривления буровой скважины,. Цель - повышение точности измерения в процессе перемещения датчика по стволу скважины. В корпусе 9 установлена измерительная камера (К) 1, частично заполненная жидкой средой (С) 2с высоким коэффициентом поверхностного отражения0 Над жидкой С 2 на продольной оси К 1 размещен источник света в виде лампочки 3, кольцевой фотоэлектрический преобра-

СООЭ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (SS)S E 21 В 47/02

12

11

14ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н0МНТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЪПРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1509518 (21) 4683323/03 (22) 24.04.89 (46) 07.04.91. Бюл. К 13 (71) Свердловский горный институт им. В.В. Вахрушева (72) А,В. Давыдов и И.Г. Сковородников (53) 622,241, 7.{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1509518, кл. Е 21 В 47/02, 1988. (54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА БУРОВОЙ

СКВЮКИНЫ

„„SU„„1640390 А 2

2 (57) Изобретение относится к геологоразведочной технике, предназначено дпя измерения искривления буровой скважины. Цель - повышение точности измерения в процессе перемещения датчика по стволу скважины. В корпусе 9 установлена измерительная камера (К)

1, частично заполненная жидкой средой (С) 2 с высоким коэффициентом поверхностного отражения. Над жидкой

С 2 на продольной оси К 1 размещен источник света в виде лампочки 3, кольцевой фотоэлектрический преобра1640390 зователь,(П) 5 и линза-конденсатор 4.

Пространство в К 1 между жидкой С 2 и

П 5 заполнено прозрачной жидкостью

10. Снаружи К 1 между слоями изоляции 5

6 размещена нагревательная обмотка термостата 7, а в нижней части К 1 установлен терморегулятор 8. Световые

Изобретение относится к геологоразведочной технике, предназначено для измерения пространственного положения буровой скважины и является усовершенствованием изобретения по авт св., Р 1509518.

Цель изобретения — повышение точности измерения В процессе перемеще 20 ния датчика по стволу скважины.

На фиг. 1 приведен датчик угла наклона, продольный разрез при угле

0 наклона, равном 90 ; на фиг. 2 — то же, при отклонении датчика от вертикали; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема датчика; на фиг. 4 — график зависимости выходного сигнала датчика от угла наклона.

Датчик угла наклона буровой сква- 0 жины содержит измерительную камеру 1 цилиндрической формы с закругленным нижним торцом. Нижняя часть камеры 1 заполнена жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного отраже35 ния. Лучше всего условию высокого по,верхностного отражения отвечают жидкие металлы или сплавы, например цезий (температура плавления 29 С), сплав

Вуда (60 С) или ртуть. Правда, послед- 0 няя наименее удобна, так как из-за слишком низкой (-38,9 С) температуры плавления она будет оставаться жидкой и после окончания измерений, при транспортировке датчика. 45

Над уровнем жидкой среды 2 на продольной оси измерительной камеры 1 размещены источник света в виде лампочки 3 накаливания и линзы-конденсора 4 и кольцевой фотоэлектрический преобразователь 5, плоскость которого перпендикулярна продольной оси датчика. В качестве фотоэлектрического преобразователя могут быть использованы фотосопротивление, фотодиод или фотоэлемент, 55

Расстояние между источником света и уровнем жидкости в измерительной камере регулируется так, чтобы при лучи 1I4 отражаясь от поверхности жидкой С 2, попадают на П 5, вьмодной сигнал которого максимален при вертикальном расположении датчика.

По величине изменения сигнала П 5 судят об угле наклона. 4 ил.

I вертикальном положении датчика весь свет, отраженный поверхностью жидкости, попадал на фотопреобразователь т.е. по максимальному сигналу преобразователя 5»

Снаружи измерительной камеры 1 между двумя слоями изоляции 6, например, из асбестовой ткани, размещена нагревательная обмотка термостата

7, а в нижней части камеры — терморегулятор 8 например, биметаллического типа.

Измерительная камера вместе с тер- мостатом размещена в защитном корпусе 9.

Пространство в измерительной камере 1 между жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного отражения и фотоэлектрическим преобразователем 5 заполнено прозрачной жидкостью 10, например. водой или глицерином. Поскольку фазовые переходы вещества (жидкость — твердое тело) сопровождаются изменением объема, то для: предотвращения повреждения измерительной камеры I она снабжена компенсатором в виде размещенной снаружи измерительной камеры резиновой оболочки

11, сообщающейся через отверстия 12 с прозрачной жидкостью 10. Электрические выводы от лампочки 3 накаливания, фотопреобразователя 5 и термостата 7 с терморегулятором 8 подсоединены к жилам а б, в трехжильного каротажного кабеля 13 согласно фиг.3.

К выводам а и в на поверхности подключен стабилизированный источник напряжения для питания лампочки и термостата, а к выводавм а и б — миллиамперметр для измерения выходного сигнала датчика. В случае использования в качестве фотоэлектрического преобразователя фотосопротивления или фотодиода последовательно с миллиамперметром включают отдельный источник тока.

1б40390

Датчик работает следующим образом.

Перед спуском в скважину производят градуировку датчика дл чего его 5 закрепляют в зажиме специального градуированного стола, заранее отнивелированного по установочным уровням, Приводят датчик в вертикальное положение. Включают питание термостата и ос-Ið ветителя (жилы а и в). После того, как металл в измерительной камере перейдет в жидкое состояние, к жилам а и б подключают измерительную цепь и измеряют выходной сигнал 3 датчика.

Как видно из фиг. 1, при вертикальном расположении датчика все световые лучи 14 от лампочки 3, отраженные поверхностью жидкой среды 2, попадают на кольцевой фотопреобразователь 5, при Ю этом его выходной сигнал будет максимальным.

Далее датчику в градуировочном столе придают известные углы от-слонения от вертикали с заданным шагом и при 25 каждом угле берут замеры выходного сигнала. Как видно из фиг. 2, при отклонении рт вертикали уже не все отраженные поверхностью жидкой среды

2 световые лучи 14 попадают на фото- 30 преобразователь 5, и выходной сигнал датчика уменьшается. По результатам градуировки строят график Э = 1(), изображенный на фиг. 4, где — угол наклона.

После градуировки датчик на каро35 тажном кабеле опускают в скважину 15 и ведут непрерывную регистрацию выходного сигнала на диаграммной бумаге каротажного самописца в функции глу- 40 бины скважины при медтенном перемещении датчика по стволу скважины или . выполняют дискретные измерения при остановках датчика.

Величину углов наклона скважины . определяют по град ировочному графику (фиг. 4) . Шкала измерительного миплиамперметра может быть проградуирована непосредственно в градусах угла наклона.

IIo окончании измерений датчик извлекают из скважины, снова устанавливают вертикально и отключают питание.

Через 10-20 мин расплавленный металл застывает и датчик готов к транспортировке на любые расстояния.

Следует отметить, что расход энергии на питание термостата на будет большим, так как температура в скважинах увеличивается с глубиной и в глубоких скважинах и без термостата может превысить температуру плавления металла в измерительной камере.

Заполнение прозрачной жидкостью пространства в измерительной камере между жидкой отражающей средой и фотоэлектрическим преобразователем предотвращает образование волн или ряби на поверхности отражающей среды в процессе перемещения датчика по стволу скважины, что позволяет исключить рассеяние частиц отраженного (. ,света и повысить точность измерения по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Датчик угла наклона буровой сква;жнны по автсв. Р 1509518, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в процессе перемещения датчика по стволу скважины, пространство в измеритель" ной камере между жицкой средой с высоким коэффициентом поверхностного отражения и фотоэлектрическим преобразователем заполнено прозрачной жидкостью.

1640390

Составитель А. Цветков

Редактор Л. Волкова Техред С.Мигунова Корректор А. Осауленко

Заказ l260

Тираж 374

Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101