SU471427A1

SU471427A1 - Sensor monitoring the direction of the barrel directional and horizontal wells

Info

Publication number: SU471427A1
Application number: SU1654905A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Найденов; Давид Леонидович Шварц; Виктор Гаврилович Чепелев
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6481
Priority date: 1971-05-07
Filing date: 1971-05-07
Publication date: 1975-05-25

Description

1one

Изобретение относитс к геофизическим исследовани м .The invention relates to geophysical research.

Известны датчики контрол направлени ствола наклонно-направленных и горизонтальных скважин, содержащие герметичный корпус из немагнитного материала, источник света , магнитную стрелку, установленную в направлении магнитного меридиана, подвеску на шарнире, чувствительный элемент, расположенный в зоне действи источника света.Known sensors for controlling the direction of the shaft of directional and horizontal wells include a hermetic body made of a non-magnetic material, a light source, a magnetic needle mounted in the direction of the magnetic meridian, a hinge suspension, a sensing element located in the zone of action of the light source.

Цель изобретени - повышение точности контрол направлени ствола и упрощение конструкции.The purpose of the invention is to improve the accuracy of controlling the direction of the trunk and simplify the design.

Дл этого в предложенном датчике источник света жестко св зан с магнитной стрелкой , ось вращени которой пересекает ось симметрии источника света.For this, in the sensor proposed, the light source is rigidly coupled with a magnetic arrow, the axis of rotation of which intersects the axis of symmetry of the light source.

На фиг. 1 схематически изображен описываемый датчик при отклонении оси вращени его корпуса от заданного направлени ствола скважины; на фиг. 2 -зоны действи источника света и путь чувствительного элемента при вращении датчика; на фиг. 3 - положение источника света и путь чувствительного элемента при вращении датчика, когда ось вращени корпуса датчика -совпадает с заданным направлением ствола скважины.FIG. 1 shows schematically the described sensor when the axis of rotation of its body deviates from a predetermined direction of the borehole; in fig. 2 zones of action of the light source and the path of the sensing element during the rotation of the sensor; in fig. 3 - the position of the light source and the path of the sensing element when the sensor rotates, when the axis of rotation of the sensor body coincides with the specified direction of the wellbore.

С герметичным корпусом 1 датчика, выполненным из немагнитной стали, через подвеску 2 св зана рамка 3. В рамке установлены под2Frame 3 is connected to the sealed sensor housing 1, made of non-magnetic steel, through the suspension 2. Frame 2 is installed in the frame

шипники 4, в которых свободно вращаетс стержень 5, л естко св занный с магнитной стрелкой 6 и через опору 7 - с источником света 8, создающим зону 9 действи круглогоspike 4, in which the rod 5 freely rotates, l is firmly associated with the magnetic arrow 6 and through the support 7 with the light source 8, creating a circular action zone 9

поперечного сечени . В качестве источника света может быть применена, например, электролампа с отражателем и любой из известных оптических систем (на чертеже не показаны ), создающих зону 9 действи круглогоcross section. As a light source, for example, an electric lamp with a reflector and any of the known optical systems (not shown) creating a circular action zone 9 can be used.

поперечного сечени диаметра в плоскости вращени чувствительного элемента 10, например фотодиода. Чувствительный элемент 10 жестко св зан с корпусом 1 и смещен по диаметру относительно оси 11 вращени корнуса 1 датчика в скважнне.a cross section of the diameter in the plane of rotation of the sensing element 10, for example a photodiode. The sensing element 10 is rigidly connected to the housing 1 and is displaced in diameter relative to the axis 11 of rotation of the sensor 1 corns in the well.

Сигналы, соответствующие расположению чувствительного элемента 10 внутри или вне зоны 9 действи источника света поданы на выход 12 датчика.Signals corresponding to the location of the sensing element 10 inside or outside the zone 9 of the action of the light source are fed to the output 12 of the sensor.

Подвеска 2 выполнена из стержн 13, свободно вращающегос относительно оси 11 в подшипниках 14, св занных с корпусом 1, рамки 15, жестко св занной со стержнем 13, и подшипников 16, в которых жестко вращаютс стержни 17, жестко св занные с рамкой 3. Ось вращени стержней 17 в подшипниках выполнена -перпендикул рной к оси 11 и пересекает ее в точке 18, котора вл етс центром вращени подвески 2. Стержень 5 установлен в подшипниках 4 так, что ось его вращеии пересекает ось 11 также в точке 18. Угол между осью вращени стержн 5 при его вертикальном положении и пр мой, соедин ющей точку 18 с центром зоны 9, вл ющейс осью симметрии источника света, равен заданному углу наклона ствола скважины. Угол между осью симметрии источника света на плоскость вращени магнитной стрелки 6 и направлением «север - юг стрелки 6 равен заданному азимуту ствола скважины.The suspension 2 is made of a rod 13, freely rotating about an axis 11 in bearings 14 connected to the housing 1, a frame 15 rigidly connected to the rod 13, and bearings 16 in which the rods 17 rigidly rotating with the frame 3 are rotated. The axis of rotation of the rods 17 in the bearings is perpendicular to the axis 11 and intersects it at point 18, which is the center of rotation of the suspension 2. The rod 5 is installed in bearings 4 so that its axis of rotation intersects the axis 11 also at point 18. The angle between the axis of rotation of the rod 5 in its vertical position and the direct connecting point 18 with the center of zone 9, which is the axis of symmetry of the light source, is equal to a given angle of inclination of the wellbore. The angle between the axis of symmetry of the light source and the plane of rotation of the magnetic needle 6 and the north-south direction of the arrow 6 is equal to the specified azimuth of the borehole.

При использовании датчика его корпус 1 обычно укрепл етс между бурильными трубами и забойным двигателем так, что ось 11 вращени корпуса 1 датчика с помощью центраторов совмещаетс с осью ствола скважины . При каждом направлении ствола скважины корпус 1 датчика вращаетс относительно оси 11. За счет силы т жести благодар свободному вращению вала 13 е подщипниках 14 и стержн 17 в подшипниках 16 сохран ет вертикальное положение ось вращени стержн 5. Кроме того, магнитна стрелка 6 благодар вращению стержн 5 в подщипниках 4 устанавливаетс ,в направлении магнитного меридиана. Это приводит к тому, что ось симметрии источника света в пространстве сохран ет при работе положение, соответствующее заданному направлению ствола скважины.When using a sensor, its housing 1 is usually fixed between the drill pipes and the downhole motor so that the axis 11 of rotation of the sensor housing 1 is aligned with the axis of the borehole with the help of centralizers. With each direction of the borehole, the sensor body 1 rotates about the axis 11. Due to the gravity force, due to the free rotation of the shaft 13, the sub-bearings 14 and the rod 17 in the bearings 16 maintain the vertical position the axis of rotation of the rod 5. In addition, the magnetic arrow 6 due to the rotation of the rod 5 in the under tongs 4 is set, in the direction of the magnetic meridian. This leads to the fact that the axis of symmetry of the light source in space retains during operation the position corresponding to a given direction of the borehole.

Когда фактическое направление ствола скважины, совпадающее с направлением оси 11, отклонено от заданного, фиксируемого с помощью зоны 9 действи источника света (см. фиг. 1), при вращении корпуса 1 датчика относительно оси 11 чувствительный элемент 10 соверщает свой путь по окружности частично внутри зоны 9 действи источника света , а частично - вне ее (см. фиг. 2). Это приводит к по влению на выходе 12 на прот жении одного оборота корпуса 1 датчикаWhen the actual direction of the borehole, which coincides with the direction of the axis 11, is deflected from the predetermined, fixed by the light source zone 9 (see Fig. 1), as the sensor body 1 rotates about the axis 11, the sensing element 10 accomplishes its circumference partly inside zones 9 of the action of the light source, and partly outside of it (see Fig. 2). This results in the appearance at exit 12 over one revolution of sensor housing 1

относительно оси 11 различных сигналов, соответствующих освещенному и затемненному состо ни м чувствительного элемента 10. Когда фактическое направление оси ствола скважины совпадает в пространстве с заданным, ось симметрии источника света и ось 11 совмещаютс и при вращении корпуса 1 датчика чувствительный элемент 10 соверщает свой путь по окружности (Внутри зоны 9 действи relative to the axis 11 of the various signals corresponding to the lighted and darkened states of the sensing element 10. When the actual direction of the axis of the borehole coincides in space with the specified one, the axis of symmetry of the light source and the axis 11 are aligned and when the sensor body 1 rotates, the sensing element 10 makes its way along Circumference (Within Zone 9

источника света. При этом сигнал на выходе 12 датчика не мен етс (см. фиг. 3). По сигналам на выходе 12 контролируетс отклонение фактического направлени ствола скважины от заданного. Дл повыщени точностиlight source. In this case, the signal at the output 12 of the sensor does not change (see Fig. 3). The signals at output 12 control the deviation of the actual direction of the wellbore from the set one. To increase accuracy

контрол в датчике может быть установлено несколько чувствительных элементов 10 на различном удалении от оси 11. Дл того, чтобы не было потери информации, когда окружность 19 перестает касатьс зоны 9 действи The sensor can have several sensing elements 10 at different distances from the axis 11. In order to avoid data loss, when circle 19 ceases to touch zone 9 of action

источника света, крайние допустимые положени отклонени источника света ограничиваютс , например, кольцевым упором (на чертеже не показан).the light source, the extreme allowable positions of the light source deflection are limited, for example, by an annular abutment (not shown in the drawing).

Предмет изобретени Subject invention

Датчик контрол направлени ствола наклонно-направленных и горизонтальных скважин , содержащий герметичный корпус из немагнитного материала, источник овета, магнитную стрелку, установленную в направлении магнитного меридиана, подвеску на щарнире , чувствительный элемент, расположенный в зоне действи источника света, отличающийс тем, что, с целью повыщени Sensor controlling the direction of the shaft of directional and horizontal wells, containing a sealed housing of a non-magnetic material, a source, a magnetic needle installed in the direction of the magnetic meridian, a hinge suspension, a sensing element located in the zone of action of the light source, characterized by the purpose of raising

точности контрол направлени ствола скважины и упрощени конструкции, источник света жестко св зан с магнитной стрелкой, ось вращени которой пересекает ось симметрии источника света.precision control of the direction of the borehole and simplify the design, the light source is rigidly connected with the magnetic arrow, the axis of rotation of which intersects the axis of symmetry of the light source.

i4i4

1717

1212

U2 1U2 1