RU2015299C1

RU2015299C1 - Device for application of orientation mark on core

Info

Publication number: RU2015299C1
Authority: RU
Inventors: И.Г. Сковородников
Original assignee: Уральский горный институт им.В.В.Вахрушева
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: drilling wells with cutting oriented cores. SUBSTANCE: device has cylindrical body 1 with appliance 2 for fastening to rope of eccentrically located weight 5 and marking tooth 6. Weight 5 and tooth 6 are located on cylindrical core 3 installed on bearings 4 in body 1 for turning relative to its longitudinal axis. EFFECT: extended field of application in wells with small angles of deviation from vertical and higher accuracy of core orientation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для отбора ориентированного керна из буровых скважин. The invention relates to mining, and in particular to devices for selecting oriented core from boreholes.

Известны устройства для нанесения на керн ориентирующей метки, положение которой определено относительно направления магнитного меридиана. Как правило, эти устройства опускаются в скважину внутри колонковой трубы и содержат указатель направления магнитного меридиана в виде магнитной стрелки с арретирующим устройством и невращающуюся керноприемную трубу с маркирующим зубом. Колонковая труба обязательно должна быть выполнена из немагнитного материала. Примеpом таких устройств могут служить керноориентаторы, описанные в патенте США N 2859938, кл. 175-44, патенте ФРГ N 1163270, кл, 5а 23/00, авт.св. СССР N 956743, кл. Е 21 В 25/16. Known devices for applying to the core orienting marks, the position of which is determined relative to the direction of the magnetic meridian. As a rule, these devices are lowered into the well inside the core pipe and contain a magnetic meridian direction indicator in the form of a magnetic arrow with a locking device and a non-rotating core receiving pipe with a marking tooth. The core pipe must be made of non-magnetic material. An example of such devices can serve as core orientators described in US patent N 2859938, CL. 175-44, German patent N 1163270, class 5a 23/00, auth. USSR N 956743, class E 21 B 25/16.

Достоинством этих устройств является возможность применения как в наклонных, так и в вертикальных скважинах, а недостатки - высокая сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей и узлов, и необходимость выполнения колонковой трубы из немагнитного материала. The advantage of these devices is the possibility of using both in deviated and vertical wells, and the drawbacks are the high complexity of the design, due to the large number of parts and assemblies, and the need to make a core pipe of non-magnetic material.

Известны устройства для нанесения на керн ориентирующей метки, положение которой определено относительно апсидальной плоскости скважины, т.е. вертикальной плоскости, проходящей через ось скважины в данной точке. Эти устройства более просты по конструкции. Положение ориентирующей метки относительно апсидальной плоскости фиксируют в них с помощью отвеса, свободно катающегося шарика или следов мениска жидкости. Как правило, эти устройства также опускают в скважину внутри колонковой трубы бурового снаряда [1]. Known devices for applying to the core orienting marks, the position of which is determined relative to the apsidal plane of the well, i.e. a vertical plane passing through the axis of the well at a given point. These devices are simpler in design. The position of the orientation mark relative to the apsidal plane is fixed in them using a plumb line, a freely rolling ball or traces of a meniscus of fluid. As a rule, these devices are also lowered into the well inside the core pipe of the drill [1].

Устройствам этого типа присущи два недостатка: во-первых, при их применении требуется проведение дополнительных измерений (инклинометрии скважин) с целью определения положения самой апсидальной плоскости относительно стран света, и, во-вторых, эти устройства неприменимы в вертикальных или слабонаклонных (с отклонением от вертикали менее 5-10^о) скважинах, так как в вертикальных скважинах можно провести сколько угодно апсидальных плоскостей.There are two drawbacks to devices of this type: firstly, their use requires additional measurements (well inclinometry) to determine the position of the apsidal plane relative to the countries of the world, and secondly, these devices are not applicable in vertical or slightly inclined (with deviation from vertical less than 5-10 ^o ) wells, since in vertical wells you can draw as many apsidal planes as you like.

К устройствам последнего типа относится и прототип предлагаемого технического решения - устройство, с помощью которого осуществляется способ отметки ориентации бурового керна. Это устройство содержит цилиндрический корпус, на днище которого располагается заостренный стержень (маркирующий зуб), а на крышке - приспособление для крепления к простому тросу. В корпусе устройства размещена эксцентрично расположенная масса. Устройство опускают в скважину на тросе, шнуре или кабеле перед началом выбуривания керна. Эксцентрично расположенная масса при спуске устройства в скважину под действием силы тяжести поворачивает корпус устройства так, чтобы маркирующий зуб располагался в апсидальной плоскости. Таким образом, отметка, нанесенная на керн маркирующим зубом, указывает ориентировку керна относительно апсидальной плоскости. Это устройство применимо в скважинах, отклоняющихся от вертикали не менее чем на 10^о.The devices of the latter type include the prototype of the proposed technical solution - a device with which the method of marking the orientation of the drill core is carried out. This device contains a cylindrical body, on the bottom of which there is a pointed rod (marking tooth), and on the lid there is a device for attaching to a simple cable. An eccentrically located mass is placed in the device case. The device is lowered into the well on a cable, cord or cable before starting core drilling. The eccentrically located mass when the device is lowered into the well under the action of gravity rotates the device body so that the marking tooth is located in the apsidal plane. Thus, the mark applied to the core with a marking tooth indicates the orientation of the core relative to the apsidal plane. This device is applicable in wells deviating from the vertical by at least 10 ^° .

Таким образом, устройство-прототип имеет явное преимущество перед другими устройствами ориентирования керна относительно апсидальной плоскости. Это преимущество заключается в его автономности (спуск в скважину на простом тросе, а не внутри бурового снаряда), что обеспечивает более простую конструкцию устройства и снижение затрат времени на нанесение на керн ориентирующей метки. Thus, the prototype device has a clear advantage over other core orientation devices relative to the apsidal plane. This advantage lies in its autonomy (descent into the well on a simple cable, and not inside the drill), which provides a simpler design of the device and a reduction in the time required to draw an orienting mark on the core.

Недостатки устройства заключаются в относительно узкой области применения, ограниченной скважинами, отклоняющимися от вертикали более чем на 10^о, и в пониженной точности ориентирование бурового керна.The disadvantages of the device are in a relatively narrow scope, limited by wells deviating from the vertical by more than 10 ^° , and in reduced accuracy of the orientation of the drill core.

Оба недостатка связаны с тем, что, когда устройство опускается в скважину, оно скользит по одной из стенок ствола скважины, выступы и неровности, а также глинистая корка на которой препятствуют свободному повороту корпуса под действием эксцентрично расположенной массы и точной установке маркирующего зуба в апсидальной плоскости скважины. Both disadvantages are associated with the fact that when the device is lowered into the well, it slides along one of the walls of the well bore, protrusions and irregularities, as well as a clay crust on which hinder the free rotation of the body under the influence of an eccentrically located mass and the exact installation of the marking tooth in the apsidal plane wells.

Цель изобретения - расширение области применения в сторону скважин с малыми (менее 10^о) углами отклонения от вертикали и повышение точности ориентирования керна.The purpose of the invention is the expansion of the field of application in the direction of wells with small (less than 10 ^about ) angles of deviation from the vertical and improving the accuracy of core orientation.

Для этого в устройстве, содержащем цилиндрический корпус с приспособлением для крепления к тросу, маркирующий зуб и эксцентрично расположенную массу, маркирующий зуб и эксцентрично расположенная масса закреплены на цилиндрическом сердечнике, симметрично размещенном на подшипниках в корпусе с возможностью поворота относительно его продольной оси. To this end, in a device containing a cylindrical housing with a device for attachment to a cable, a marking tooth and an eccentrically located mass, a marking tooth and an eccentrically located mass are mounted on a cylindrical core symmetrically placed on bearings in the housing with the possibility of rotation about its longitudinal axis.

Закрепление эксцентричной массы и маркирующего зуб на цилиндрическом сердечнике, размещенном на подшипниках в корпусе устройства, сводит до минимума силы трения между корпусом и сердечником и позволяет последнему поворачиваться под действием силы тяжести даже при небольших (порядка 2-3^о) отклонениях корпуса от вертикали. Поворот происходит до тех пор, пока эксцентричная масса и маркирующий зуб не займут самого низкого положения в апсидальной плоскости скважины.Fastening eccentric mass and marking a tooth on a cylindrical core, placed on bearings in a housing unit, minimizes the force of friction between the housing and the core and allows the latter to pivot by gravity, even for small (of the order ^of 2-3) deviations from the vertical body. The rotation takes place until the eccentric mass and the marking tooth occupy the lowest position in the apsidal plane of the well.

Отсутствие этих признаков в известных устройствах, предназначенных для нанесения ориентирующей метки на буровой керн, дает основания полагать, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию "Изобретательский уровень". The absence of these signs in the known devices intended for applying orienting marks on the drill core, suggests that the proposed technical solution meets the criterion of "Inventive step".

На фиг. 1 показана фронтальная проекция устройства с частичным разрезом; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a front view of a device with a partial section; figure 2 is a section aa in figure 1.

Устройство представляет собой полый цилиндрический корпус 1, на верхней части которого расположено приспособление в виде кольца 2 для крепления его к тросу (не показан). В корпусе 1 размещен цилиндрический сердечник 3. Сердечник 3 может свободно поворачиваться относительно продольной оси корпуса 1 на подшипниках 4, например, шариковых. В сердечнике закреплена эксцентричная масса 5, а снаружи, непосредственно под нею, - маркирующий зуб 6, выступающий из нижнего торца корпуса 1. Сердечник 3 удерживается в корпусе 1 с помощью кольца 7, имеющего резьбовое соединение с корпусом. Выступ в средней части сердечника препятствует его смещению относительно корпуса в продольном направлении. The device is a hollow cylindrical body 1, on the upper part of which there is a device in the form of a ring 2 for attaching it to a cable (not shown). A cylindrical core 3 is placed in the housing 1. The core 3 can freely rotate relative to the longitudinal axis of the housing 1 on bearings 4, for example ball bearings. An eccentric mass 5 is fixed in the core, and on the outside, directly beneath it, is a marking tooth 6 protruding from the lower end of the housing 1. The core 3 is held in the housing 1 by means of a ring 7 having a threaded connection to the housing. The protrusion in the middle part of the core prevents its displacement relative to the housing in the longitudinal direction.

Нанесение ориентирующей метки на керн с помощью описанного устройства осуществляют следующим образом. The application of orienting marks on the core using the described device is as follows.

С помощью кольца 2 устройство прикрепляют к тросу или каротажному кабелю. Скважину перед спуском устройства промывают однородным глинистым раствором для очистки забоя скаважины от шлама. Спуск устройства в скважину производят с помощью лебедки через обычный блок-баланс так же, как производят, например, спуск каротажных снарядов. В отличие от каротажа скорость спуска не уменьшают перед забоев скважины. Using ring 2, the device is attached to a cable or wireline cable. The well before launching the device is washed with a homogeneous clay solution to clean the bottom of the well from sludge. The descent of the device into the well is carried out using a winch through a conventional block balance in the same way as, for example, the launching of logs is carried out. Unlike logging, the speed of descent is not reduced before the bottom of the well.

При спуске корпуса 1 устройства скользит по одной из стенок ствола скважины, а сердечник 3 под действием силы тяжести эксцентричной массы 5 поворачивается около продольной оси корпуса так, чтобы масса 5 располагалась в апсидальной плоскости в направлении, противоположном направлению искривления скважины. Ту же ориентировку приобретает и маркирующий зуб 6, По достижении забоя скважины маркирующий зуб 6 наносит на него ориентирующую метку. When lowering the body 1 of the device slides along one of the walls of the wellbore, and the core 3, under the action of gravity of the eccentric mass 5, rotates around the longitudinal axis of the body so that the mass 5 is located in the apsidal plane in the opposite direction to the curvature of the well. The marking tooth 6 acquires the same orientation. Upon reaching the bottom of the well, the marking tooth 6 puts an orienting mark on it.

Затем устройство извлекают из скважины, наматывая кабель-трос на барабан лебедки, опускают в скважину колонковый буровой снаряд и ведут бурение с отбором керна без каких-либо отклонений от обычной технологии. После подъема бурового снаряда из колонковой трубы извлекают столбик керна, на верхнем торце которого находят ориентирующую метку, по которой определяют расположение керна относительно апсидальной плоскости скважины. Ориентировку апсидальной плоскости относительно стран света определяют как обычно с помощью инклинометрии, проведенной либо до нанесения ориентирующей метки на керн, либо уже после выбуривания керна. Then the device is removed from the well, winding the cable-rope onto the winch drum, the core drill is lowered into the well and core drilling is carried out without any deviations from conventional technology. After lifting the drill from the core pipe, a core column is removed, at the upper end of which an orientation mark is found, which determines the location of the core relative to the apsidal plane of the well. The orientation of the apsidal plane relative to the countries of the world is determined as usual with the help of inclinometry carried out either before the orientation mark was applied to the core, or after core drilling.

Испытание устройства в реальных буровых скважинах показало, что оно позволяет повысить точность ориентирования керна не менее чем вдвое по сравнению с устройством-прототипом и выполнять ориентирование керна в скважинах, имеющих отклонение от вертикали, начиная всего лишь с 2-3^о.Testing the device in real boreholes showed that it can increase the accuracy of core orientation by at least two times compared to the prototype device and perform core orientation in wells that deviate from the vertical, starting at only 2-3 ^° .

Claims

DEVICE FOR APPLYING A GUIDANCE LABEL ON A DRILL CORE, comprising a cylindrical body with a device for attaching to a cable, a marking tooth and an eccentrically arranged mass associated with a cylindrical core symmetrically placed on bearings inside the body with the possibility of rotation about its longitudinal axis, characterized in that it is eccentric the located mass is fixed inside the core, and the marking tooth is directly below it outside the core and protrudes from the lower end of the housing.