SU1090862A1

SU1090862A1 - Apparatus for determining azimuth and zenith angles of well

Info

Publication number: SU1090862A1
Application number: SU833556649A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Иванович Лоскутов; Отто Вильгельмович Эстерле; Анатолий Яковлевич Анищенко
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1983-02-25
Publication date: 1984-05-07

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОГО И ЗЕНИТНОГО УГЛОВ СКВАЖИНЫ, содержащее корпус с обоймой и переходниками, поплавок со шкалой , расположенной в сферической полости , заполненной жидкостью, и подпружиненный шток, отличающеес тем, что, с целью повьипени точности и надежности устройства, оно снабжено гидроцилиндром с поршнем и двум дополнительными подпружиненными штоками, один из которых имеет микрометрический винт, и выполненной из прозрачного материала камерой , а обойма имеет каналы, два из которых св заны с гидроцилиндром, а третий - с переходником, который имеет шарик, при этом гидроцилиндр расположен в корпусе над камерой/в которой над основным размещен дополнительный шток, установленный с возможностью взаимодействи с поршнем, причем поплавок установлен в камере под основным подпружиненным штоком, , а под ним в камере - дополнительный j шток с микрометрическим винтом. (Л 2. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что на наружной поверхности камеры нанесена коль- цева риска.1. A device for determining the azimuthal and zenith angle of the well, comprising a housing with a clip and adapters, a float with a scale located in a spherical cavity filled with liquid, and a spring-loaded stem, characterized in that, in order to increase the accuracy and reliability of the device, it is equipped with a hydraulic cylinder with a piston and two additional spring-loaded rods, one of which has a micrometer screw, and a chamber made of transparent material, and the holder has channels, two of which are connected to the hydraulic cylinder rum, and the third - with an adapter that has a ball, while the hydraulic cylinder is located in the housing above the chamber / in which an additional rod is installed above the main one, which is installed with the possibility of interaction with the piston, and the float is installed in the chamber below the main spring-loaded rod, and under it in the chamber there is an additional j rod with a micrometer screw. (L 2. The device according to claim 1, characterized in that a risk ring is applied on the outer surface of the chamber.

Description

о :Dabout: D

Изобретение относитс к разведочHor-iy бурению и предназначено дл измерени геологоразведочных скважин.The invention relates to exploratory well-drilling and is intended to measure exploration wells.

Известны инклинометры однократного действи , включающие отвес с эксцентричным грузом, магнитную стрелку и арретирующее устройство. Такие инклинометры сложны по устройству, так как дл привода арретируютего устройства используют либо часовой механизм, либо реле времени с автономным источником питани и не могут быть включены в состав бурового снар да в процессе бурени , так как врем арретировани должно соответствовать времени окончани рейса, что предугадать практически невозможна 1 .Single-action inclinometers are known, including plumb with an eccentric weight, a magnetic needle and a locking device. Such inclinometers are complex in their design, since they either use a clock mechanism or a timed relay with an independent power source to drive the arresting device and cannot be included in the drill string during the drilling process, since the arresting time must correspond to the end of the journey, which is to predict practically impossible 1.

Устройство дл определени азимутального зенитного углов скважины, содержащее корпус с переходниками, Ьоплавок со шкалой, расположенной в сферической полости, заполненной жид костью и подпружиненный шток 2 .A device for determining the azimuthal zenith angles of a well, comprising a housing with adapters, a float with a scale located in a spherical cavity filled with fluid, and a spring-loaded stem 2.

Этот инклинометр нар ду с очевидной простотой имеет р д существенных Недостатков.This inclinometer, along with obvious simplicity, has a number of significant Deficiencies.

Трудно точно подобрать плотность т желой жидкости, равную плотности поплавка. Равенство плотностей нарушаетс при Изменении температуры (причем плотность жидкости измен етс примерно на пор док сильнее, чем у твердых тел). Различие в плотности ЖИДКОСТИи поплавка приводит к тому, что поплавок либо всплывает, либо тонет, устран зазор между поплавком и оболочкой и снижа тем самым чувствительность датчиков. Наличие т желой жидкости, имеющей повышенную в зкость, также снижает чувствительность датчиков.It is difficult to accurately match the density of a heavy liquid equal to the density of the float. Equality of densities is violated with a change in temperature (and the density of the liquid varies by about an order of magnitude stronger than that of solids). The difference in the density of the liquid and the float leads to the fact that the float either floats or sinks, eliminating the gap between the float and the shell and thereby reducing the sensitivity of the sensors. The presence of heavy fluid having increased viscosity also reduces the sensitivity of the sensors.

Надписи,и изображени шкал, нанесенные на наружную поверхность корпуса , не защищены от воздействи промывочной жидкости, обладающей абразивными свойствами, что неизбежно приводит через некоторое врем к их унитожению и, как следствие, невозможности сн ти показаний.The inscriptions and images of the scales, applied to the outer surface of the case, are not protected from the impact of the washing liquid with abrasive properties, which inevitably leads after some time to their removal and, as a result, the impossibility of taking readings.

Наличие рамки, ограничивающей обзор шкалы,приводит к затруднению в сн тии показаний по зенитному углу, а невозможность извлечени корпуса без нарушени арретировани приводит к снижению точности в сн тии показаНИИ .The presence of a frame limiting the overview of the scale leads to difficulty in reading the indications at the zenith angle, and the impossibility of removing the case without disturbing the lock leads to a decrease in accuracy in the removal of the display.

Во врем подъема бурильной колонны при установке ведущей щтанги и последующих свечей на подкладные вилки возможен упор снар да в скапливаю щий в призабойном участке шлам и выступы скважины, что приводит к разарретированию устройства и не гарантирует достоверность произведенных измерейий ,During lifting of the drill string, when installing the leading shtangi and subsequent candles on the forks, the projectile may be thrust into the slimes and protrusions of the well accumulating in the bottom hole section, which leads to the device being uncaged and does not guarantee the accuracy of the measurements made,

Целью изобретени вл етс повышение точности и надежности устройстваThe aim of the invention is to improve the accuracy and reliability of the device.

Указанна цель достигаетс тем,что устройство дл определени азимутального и зенитного углов скважины, содержащее корпус с обоймой переходниками , поплавок со шкалой, расположенной в сферической полости, заполненной жидкостью, и подпружиненный шток снабжено гидроцилиндром с поршнем и двум дополнительными подпружиненными штоками, один из которых имеет микрометрический винт и выполненный из прозрачного материала камерой, а обойма имеет каналы, два из которых св заны с гидроцилиндром, а третий с переходником, который имеет шарик, при этом гидроцилиндр расположен в корпусе над камерой, в которой над основным размещен дополнительный шток, установленный с возможностью взаимодействи с поршнем, причем поплавок установлен в камере под основ ным подпружиненным штоком, а под ним в камере - дополнительный шток с микрометрическим винтом, а на наружной jnoBepxHocTH камеры нанесена кольцева риска.This goal is achieved by the fact that a device for determining the azimuthal and zenith angles of a well, comprising a housing with a holder of adapters, a float with a scale located in a spherical cavity filled with liquid, and a spring-loaded stem are provided with a hydraulic cylinder with a piston and two additional spring-loaded rods, one of which has a micrometer screw and a camera made of transparent material, and the holder has channels, two of which are connected to the hydraulic cylinder, and the third to an adapter that has a ball, And this hydraulic cylinder is located in the housing above the chamber, in which an additional rod is mounted above the main one, which is installed with the ability to interact with the piston, and the float is installed in the chamber below the main spring-loaded rod, and below it in the chamber - an additional rod with a micrometric screw. jnoBepxHocTH camera caused ring risk.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, устанавливаемое между колонной бурильных труб и буровым снар дом; на фиг. 2. - датчики; на фиг. 3 - сферический поплавок. FIG. 1 shows the proposed device installed between the drill pipe and the drill string; in fig. 2. - sensors; in fig. 3 - spherical float.

Устройство состоит из переливного клапана, предназначенного дл предотвращени изливани промывочной жидкости на поверхность при подъеме бурильной колонны и включающего в себ переходник 1, корпус 2, клапан 3 и пружину 4, шарика 5, предназначенного дл переключени потока промывочной жидкости при арретировании, обоймы б, установленной фиксированно относительно корпуса 2 и имеющей радиально расположенные каналы 7 дл прохода промывочной жидкости к буровому снар ду и каналы 8 и 9 дл прохода проЛ1ЫВОЧНОЙ жидкости к поршню 10 гидроцилиндра , встроенного в обойму (на чертеже не обозначеь|,предназначенному дл включени механизма арретировани , кожуха 11, датчика, установленного неподвижно в обойме б при помощи решетки 12 и переходника 13 и предназначенного дл регистрации положени устройства в скважине.The device consists of a relief valve designed to prevent flushing fluid from pouring onto the surface when lifting the drill string and includes adapter 1, body 2, valve 3 and spring 4, ball 5 designed to switch flushing fluid when arresting, b fixed relative to the housing 2 and having radially arranged channels 7 for the passage of flushing fluid to the drilling projectile and channels 8 and 9 for the passage of the PLANTING fluid to the piston 10 hydraulic cylinder a, integrated into the cage (in the drawing, do not denote | intended to activate the locking mechanism, the casing 11, the sensor fixedly mounted in the cage b by means of the grating 12 and the adapter 13 and intended for recording the position of the device in the well.

Датчик состоит из цилиндрического корпуса 14, имеющего сферическую полость с прозрачными стенками, заполненную жидкостью, обладающей низкой в зкостью, например водным раствором спирта, в которой свободно плавает сферический поплавок 15, вл ющийс чувствительным элементом датчика, арретирующего механизма, предназначенного дл фиксации положени поплака 15 относительно корпуса 14 и включающего в себ поршень 16, шток 17, пружины 18 и 19 и пружинный фиксатор 20, взаимодействующий при арретирова нии с кольцевой проточкой 21, расположенной на наружной поверхности што ка 17, механизма стабилизации и регу лировани давлени жидкости в сферической полости корпуса, состо щего и поршн 22, пружины 23 и микрометриче кого винта 24. На наружной поверхности датчика нанесена кольцева рис ка 25, лежаща в плоскости, проход щей через центр сферической плоскост корпуса 14 и пермендикул рной центральной оси датчика. Поплавок 15 сос тоит из полой сферической оболочки 26,изготовленной из упругого материала , например, пластмассы, внутри которой неподвижно укреплены отвес 27,центр т жести которого смещен относительно геометрического центра оболочки И магнитна стрелка 28, лежаща в экваториальной плоскости поплавка, перпендикул рной его оси отвеса.На наружной поверхности поплавка нанесена кольцева риска 29 с делением, лежаща в экваториально плоскости поплавка. На риске 29 име етс метка 30, совпадающа с северным полюсом магнитной стрелки. Полу сферы поплавка, разделенные кольцевой риской 29, окрашены в различные цвета дл определени направлени силы т жести поплавка. Дл придани поплавку взвешенного состо ни его плотность подбираетс таким образом чтобы она была равна плотности жидкости , в которой он плавает. Это до стигаетс изменением давлени жидко ти в сферической полости сосуда при вращении регулировочного винта 24. Давление жидкости, воздейству на поплавок, вследствие, упругости его оболочки измен ет его объем и, след вательно, его среднюю плотность. Дл исключени вли ни на магнитную стрелку все детали .устройства изготавливаютс из немагнитных материалов . Устройство работает следующим образом . При работе бурового снар да в уст ройстве нет шарика 5и промывочна жидкость по радиально расположенным каналам 7 свободно поступает к буровому снар ду, а по каналам 8 и 9 к поршню 10, который благодар разности площадей все врем поджат вверх. Перед подъемом бурового снар да при необходимости измерени кри визны скважины вовнутрь бурильной колонны бросаетс шарик 5, который, дойд до упора в корпусе 2 перекрывает каналы 7, при этом на поршень 10 передаетс давление промывочной жидкости только через канал 9, в результате чего поршень 10 перемещаетс , вниз до упора и толкает шток 17, который сжимает пружину 19 и, дойд до упора, фиксируетс при помощи пружинной защелки 20, попадающей в кольцевую проточку 21. При перемещении штока 17 усилие от него через пружину 18 передаетс на поршень 16, который, перемеща сь, прижимает поплавок .15 к внутренней сферической поверхности корпуса 14 и тем самым осуществл ет арретирование поплавка. Наличие пружины 18 позвол ет исключить повреждение поплавка при арретировании . При перемещении поршн 15 давление через жидкость передаетс на поршень 22, который, перемеща сь вниз, сжимает пружину 23 и тем самым компенсирует перемещение поршн 16. После подн ти устройства на поверхность оно отсоедин етс , от бурильных труб и снар да и из него после отворачивани переходника 13 извлекаетс датчик. Датчик устанавливаетс в угломерное устройство и по взаимному расположению рисок 25 и 29 считываетс зенитный угол и азимут скважины. Дл приведени датчика в рабочее положение достаточно отжать пружинный стопор 20, при этом пружина 19 возвратит поршень 16 и шток 14 в исходное положение и тем саь1ым разарретирует поплавок. После приведени датчика в рабочее положение он устанавливаетс в устройство , а само устройство после извлечени из него(- шарика снова готово к работе. Предлагаемое устройство имеет простое управление, надежно в эксплуатации и может быть использовано с любым видом бурового снар да, так как дл его применени нет необходимости измен ть конструкцию бурового снар да. Устройство наиболее эффективно при направленном бурении, позвол повысить его производительность на 5-10% по сравнению с использованием серийных электрических инклинометров . Пpи cнeниe предлагаемого устройства позвол ет посто нно контролировать напраление скважины и тем самым поддерживать качество производимых работ.The sensor consists of a cylindrical body 14 having a spherical cavity with transparent walls filled with a liquid with low viscosity, such as an aqueous solution of alcohol, in which a spherical float 15 freely floats, which is a sensitive element of the sensor and arresting mechanism designed to fix the position of the float 15 with respect to the housing 14 and the piston 16 including, the rod 17, the springs 18 and 19, and the spring clamp 20, which interacts with the arresting with an annular groove 21 located on the outer surface of the rod 17, the mechanism for stabilizing and controlling the pressure of the fluid in the spherical cavity of the housing consisting of the piston 22, the spring 23 and the micrometric screw 24. On the outer surface of the sensor there is an annular figure 25 lying in a plane passing through the center the spherical plane of the housing 14 and the perpendicular central axis of the sensor. The float 15 is made of a hollow spherical shell 26 made of an elastic material, for example, plastic, inside which a plumb 27 is fixedly fixed, the center of gravity of which is offset from the geometric center of the shell And the magnetic arrow 28 lying in the equatorial plane of the float perpendicular to its axis plummet. On the outer surface of the float there is an annular risk of 29 with division, lying in the equatorial plane of the float. At risk 29, there is a mark 30, coinciding with the north pole of the magnetic needle. The floater spheres, separated by a ring-shaped 29, are colored in different colors to determine the direction of gravity of the float. To give the float a suspended state, its density is adjusted so that it is equal to the density of the liquid in which it floats. This is achieved by changing the pressure of the liquid in the spherical cavity of the vessel during rotation of the adjusting screw 24. The pressure of the liquid acting on the float, due to the elasticity of its shell, changes its volume and, consequently, its average density. To eliminate the influence of the magnetic needle, all parts of the device are made of non-magnetic materials. The device works as follows. During operation of the drilling projectile in the device there is no ball 5 and the flushing fluid through radially located channels 7 freely flows to the drilling projectile, and through channels 8 and 9 to the piston 10, which due to the area difference is always pulled up. Before lifting the drill bit, if it is necessary to measure the curvature of the well, a ball 5 is thrown inside the drill string, which, reaching the stop in the body 2, closes the channels 7, while the pressure of the flushing fluid is transmitted to the piston 10 only, resulting in the piston 10 moving , down to the stop and pushes the rod 17, which compresses the spring 19 and, until it reaches the stop, is fixed by means of a spring latch 20, which falls into the annular groove 21. When the rod 17 moves, the force from it is transmitted through the spring 18 to the piston 16, The second one, moving, presses the float .15 against the inner spherical surface of the housing 14 and thereby arrests the float. The presence of spring 18 prevents damage to the float when arresting. When the piston 15 moves, the pressure through the fluid is transferred to the piston 22, which, moving downward, compresses the spring 23 and thereby compensates the movement of the piston 16. After lifting the device to the surface, it is disconnected from the drill pipe and projectile and out of it after unscrewing adapter 13 is removed sensor. The sensor is installed in the goniometric device and the zenith angle and the azimuth of the well are read by the relative position of the scratches 25 and 29. To bring the sensor into working position, it is enough to press the spring stopper 20, while the spring 19 will return the piston 16 and the rod 14 to the initial position and thereby unlocks the float. After bringing the sensor into working position, it is installed in the device, and the device itself after being removed from it (- the ball is ready for operation again. The proposed device has simple control, is reliable in operation and can be used with any type of drill bit, since There is no need to change the design of the drill bit. The device is most effective in directional drilling, it can increase its productivity by 5-10% compared with the use of serial electric inclinome During the removal of the proposed device, it is possible to constantly monitor the direction of the well and thereby maintain the quality of the work performed.

//

Фиг.11

Фиг.22

Фиг.ЗFig.Z

Claims

1. DEVICE FOR DETERMINING THE AZIMUTAL AND ZENITAL BORE ANGLES, comprising a housing with a holder and adapters, a float with a scale located in a spherical cavity filled with liquid, and a spring-loaded rod, characterized in that, in order to increase the accuracy and reliability of the device, it is equipped with a hydraulic cylinder with a piston and two additional spring-loaded rods, one of which has a micrometer screw, and a chamber made of transparent material, and the cage has channels, two of which are connected to the hydraulic cylinder, and t rety - with an adapter, which has a bead, wherein the cylinder is located in the housing above the chamber, wherein above the ground situated additional shaft mounted for engagement with the piston, the float is mounted in the chamber under the main spring biased rod _with and underneath the chamber - additional <g stem with micrometer screw.

2. The device pop. 1, characterized in that on the outer surface of the chamber caused by an annular risk.

SU „„ 1090862>