Устройство для определения профиля скважин

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при определении профиля глубоких вертикальных, криволинейных и обводненных скважин. Техническим результатом является повышение надежности работы. Для этого устройство содержит основной и дополнительный световые излучатели, формирующие контур скважины в заданных ее сечениях и базовый кольцевой контур, механизм горизонтирования излучателей, телекамеру с телеприемником и систему обработки телевизионного изображения контура скважины. Причем основной источник излучения размещен в одном герметичном корпусе, на котором жестко закреплен диск с дополнительным источником излучения, а телекамера установлена в другом герметичном корпусе, соединенном с торцом корпуса основного излучателя посредством стержней и шарнира. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при определении профиля глубоких вертикальных, криволинейных и обводненных скважин.

Известно устройство для определения профиля скважин, содержащее световой излучатель, формирующий контур скважины, телекамеру с телеприемником и систему обработки телевизионного изображения контура скважины [1].

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения профиля скважин, особенно криволинейных. Для получения полной информации о контуре сечения скважины необходимо осуществлять повороты устройства, что понижает точность измерений из-за систематической ошибки измерений контура при различных углах поворота устройства и смещениях вокруг вертикальной оси скважины. Кроме того, при измерении профиля криволинейных глубоких скважин измерительный блок соприкасается со стенкою скважины и находится в произвольном наклонном положении, а получаемое изображение не позволяет судить об истинном профиле скважины.

Известно также устройство для определения профиля скважин, содержащее основной и дополнительный световые излучатели, формирующие контур скважины в заданных ее сечениях и базовый кольцевой контур, механизм горизонтирования излучателей, телекамеру с телеприемником и систему обработки телевизионного изображения контура скважины [2]. Это устройство взято нами в качестве прототипа.

Данное устройство позволяет повысить точность и оперативность измерения профиля скважин. Однако при измерении профиля глубоких обводненных скважин измерительное устройство испытывает высокие силовые нагрузки, которые снижают его прочность, а следовательно, надежность работы.

Задачей данного изобретения является повышение надежности работы при измерении профиля глубоких криволинейных и обводненных скважин.

Это достигается тем, что в устройстве для определения профиля скважин, содержащем основной и дополнительный световые излучатели, формирующие контур скважины в заданных ее сечениях и базовый кольцевой контур, механизм горизонтирования излучателей, телекамеру с телеприемником и систему обработки телевизионного изображения контура скважины, основной источник излучения размещен в одном герметичном корпусе, на котором жестко закреплен диск с дополнительным источником излучения, а телекамера установлена в другом герметичном корпусе, соединенном с торцом корпуса основного излучателя посредством стержней и шарнира. Кроме того, объектив телекамеры снабжен защитным экраном, а на корпусе телекамеры закреплен упругий держатель, выполненный, например, в виде кольца с ленточными пластинами.

На фиг.1 изображено устройство для определения профиля скважины при вертикальном положении корпуса телекамеры, а на фиг.2 - разрез по А-А.

На фиг.3 изображено устройство при наклонном положении корпуса телекамеры в условиях измерения профиля криволинейных и обводненных скважин, а на фиг.4 представлено видеоизображение сечения скважины в загрязненной среде.

Устройство для определения профиля скважины 1 состоит из основного светового излучателя, выполненного в виде источника лазерного излучения 2, зеркального отражателя 3, вращаемого микродвигателем 4 и расположенного в герметичном корпусе 5, дополнительного светового излучателя, выполненного в виде диска 6 с люминесцентным кольцевым контуром 7 и жестко соединенного с корпусом 5, телекамеры 8, которая установлена в другом герметичном корпусе 9, телеприемника 10, подключенного к системе обработки телевизионного изображения 11. При этом корпус 9 соединен с торцом корпуса 5 основного излучателя посредством стержней 12 и шарнира 13. Механизмом горизонтирования основного и дополнительного излучателей является шарнир 13, на котором подвешены излучатели. Объектив телекамеры снабжен защитным экраном 14 (см. фиг.1). Для фиксирования положения телекамеры 8 в скважине 1 на ее корпусе закреплен упругий держатель, выполненный, например, в виде кольца 15 с ленточными пластинами 16 (см. фиг.2). Вертикальное перемещение устройства в скважине осуществляют посредством двигателя 17. Передачу видеосигналов из скважины осуществляют по кабелю 18, а обработку телевизионного изображения контура скважины осуществляют с помощью компьютера в системе обработки 11.

Устройство для определения профиля скважин работает следующим образом.

При перемещении устройства в скважине вниз или вверх лазерный луч основного излучателя проецируется на стенку скважины и формирует контур скважины в заданных ее сечениях. На экране телеприемника 10 отображаются контуры скважины и базовый кольцевой контур дополнительного излучателя. При вертикальном положении устройства в скважине (см. фиг.1) базовый кольцевой контур имеет форму окружности, а при наклонном расположении корпуса 9 с телекамерой 8 в криволинейных скважинах (см. фиг.3) излучатели сохраняют горизонтальное положение, а кольцевой контур дополнительного излучателя отображается в телекамере 8 в виде эллипса (см. фиг.4). Путем сопоставления координат контура скважины и координат базового кольцевого контура, используя принцип пропорциональности истинного и отображаемых размеров, вычисляют с помощью компьютера в системе обработки 11 фактические размеры контура скважины в заданных сечениях, по которым определяют профиль скважины. При измерении профиля скважины в загрязненной среде (см. фиг.3 и 4) на экране телеприемника 10 отображается зона свечения между контуром скважины в заданном сечении и диском 6. Интенсивность зоны свечения зависит от включений, содержащихся в среде. Фактические размеры контура определяют также на основе принципа пропорциональности путем сопоставления координат внешнего и внутреннего размеров зоны свечения.

Данное устройство имеет высокую надежность в работе и выдерживает значительные гидростатические давления за счет исключения силовой нагрузки в пространстве между телекамерой и излучателями. Снабжение объектива телекамеры 8 защитным экраном 14 также обеспечивает необходимую прочность при работе устройства на больших глубинах.

Стендовое моделирование процесса измерения профиля вертикальных, криволинейных и обводненных скважин при гидростатическом давлении до 200 атм показало, что силовая нагрузка, действующая на герметичные корпуса, уменьшается в 5...6 раз, а следовательно, повышается прочность конструктивных узлов устройства и возрастает надежность его работы в 2...3 раза.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1427062, Кл. Е 21 В 47/08, 1986.

2. Патент на изобретение РФ №2204713, Кл. 7 Е 21 В 7/08, 2003 (прототип).

1. Устройство для определения профиля скважин, содержащее основной и дополнительный световые излучатели, формирующие контур скважины в заданных ее сечениях и базовый кольцевой контур, механизм горизонтирования излучателей, телекамеру с телеприемником и систему обработки телевизионного изображения контура скважины, отличающееся тем, что основной источник излучения размещен в одном герметичном корпусе, на котором жестко закреплен диск с дополнительным источником излучения, а телекамера установлена в другом герметичном корпусе, соединенном с торцом корпуса основного излучателя посредством стержней и шарнира.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объектив телекамеры снабжен защитным экраном.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на корпусе телекамеры закреплен упругий держатель, выполненный, например, в виде кольца с ленточными пластинами.