устройство для контроля искривления скважины

Формула изобретения

Устройство для контроля искривления скважины, включающее наземную аппаратуру, соединенную каротажным волоконно-оптическим кабелем со скважинным прибором, содержащим гибкий корпус, внутри которого размещены чувствительные элементы, выполненные в виде оптических волокон для прямого и обратного прохождения света, полупрозрачное и непрозрачное зеркала, отличающееся тем, что скважинный прибор выполнен со смещением центра тяжести относительно продольной оси, а один из чувствительных элементов выполнен в форме свободной петли, содержащей линейные и кольцевой участки, и установлен с фиксацией в плоскости, проходящей через продольную ось скважинного прибора и его центр тяжести, при этом линейные участки имеют возможность продольного перемещения относительно корпуса эквидистантно его образующей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследования буровых скважин, в частности к определению наклона или направления буровой скважины.

Известно устройство для контроля кривизны скважины, содержащее скважинный прибор с чувствительными элементами, центрирующие элементы, наземную аппаратуру, содержащую устройство обработки сигнала, и каротажный кабель (см. SU № 1719631 A1, кл. Е21В 47/022, 15.03.1992, 4 с.).

Недостатком этого устройства является низкая надежность работы из-за размещения оптических излучателей, приемников и блоков преобразования сигнала внутри скважинного прибора, а также использования обладающего слабой помехозащищенностью канала передачи информации, представляющего собой сигнальный кабель, передающий электрический сигнал.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее скважинный прибор с гибким корпусом и центрирующими элементами, внутри которого размещены полупрозрачное и непрозрачное зеркала, а также чувствительные элементы, наземную аппаратуру, снабженную оптическим излучателем и фотоэлектрическим преобразователем, каротажный кабель, выполненный в виде трех оптических волокон (Патент РФ № 2295033, Е21В 47/022, опубликованный 10.03.2007 г.).

Недостатками данного устройства являются неопределенность пространственного положения чувствительных элементов устройства в плоскости, перпендикулярной оси скважины, а также слабое проявление эффекта падения интенсивности света, прошедшего сквозь оптическое волокно, радиус изгиба которого соответствует радиусу искривления скважины, что снижает точность получаемых измерений. Как правило, радиус искривления геологоразведочных скважин не превышает 30 м.

Техническим результатом изобретения является исключение неопределенности пространственного положения чувствительных элементов устройства в плоскости, перпендикулярной оси скважины, и повышение точности получаемых измерений.

Результат достигается тем, что устройство для контроля искривления скважины, включающее наземную аппаратуру, соединенную каротажным волоконно-оптическим кабелем со скважинным прибором, содержащим гибкий корпус, внутри которого размещены чувствительные элементы, выполненные в виде оптических волокон для прямого и обратного прохождения света, полупрозрачное и непрозрачное зеркала, отличается тем, что скважинный прибор выполнен со смещением центра тяжести относительно продольной оси, а один из чувствительных элементов выполнен в форме свободной петли, содержащей линейные и кольцевой участки, и установлен с фиксацией в плоскости, проходящей через продольную ось скважинного прибора и его центр тяжести, при этом линейные участки имеют возможность продольного перемещения относительно корпуса эквидистантно его образующей.

Отличительные признаки предлагаемого устройства заключаются в том, что центр тяжести скважинного прибора смещен относительно его продольной оси, а один из чувствительных элементов выполнен в форме свободной петли, содержащей линейные и кольцевой участки, зафиксированной в плоскости, проходящей через продольную ось скважинного прибора и центр его тяжести так, что линейные участки имеют возможность продольного перемещения относительно гибкого корпуса, оставаясь эквидистантными его образующей.

Смещение центра тяжести скважинного прибора относительно его продольной оси и фиксация чувствительного элемента, выполненного в форме свободной петли, в плоскости, проходящей через продольную ось гибкого корпуса и центр его тяжести, позволит, при спуске устройства в скважину, автоматически установить чувствительный элемент в апсидальной плоскости скважины. Тем самым исключается неопределенность пространственного положения чувствительных элементов устройства в плоскости, перпендикулярной оси скважины.

Выполнение одного из чувствительных элементов в форме свободной петли, содержащей линейные и кольцевой участки, зафиксированной в плоскости, проходящей через продольную ось скважинного прибора и центр его тяжести так, что линейные участки имеют возможность продольного перемещения относительно гибкого корпуса, оставаясь эквидистантными относительно его образующей, позволит значительно уменьшить радиус кольцевого участка чувствительного элемента при размещении скважинного прибора в искривленном участке скважины и усилить эффект падения интенсивности света, прошедшего сквозь изогнутое оптическое волокно. Тем самым повышается точность получаемых измерений.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - схема устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг 1;

Предлагаемое устройство для контроля искривления скважины состоит из наземной аппаратуры 1, каротажного кабеля 2 и скважинного прибора 3. Наземная аппаратура 1 содержит: источник оптического излучения (например, лазер или светодиод), фотоэлектрический преобразователь и устройство обработки сигнала, функции которого может выполнять, например, комплекс из аналого-цифрового преобразователя и компьютера. Скважинный прибор 3 имеет в своем составе полупрозрачное зеркало 4, непрозрачное зеркало 5, чувствительный элемент 6 для прямого прохождения света и чувствительный элемент 7 для обратного прохождения света, выполненный в форме свободной петли, включающей кольцевой «д» и два линейных участка «е», жестко прикрепленных в двух точках "а" и "б" к гибкому корпусу 8. За счет эксцентричного груза 9 центр тяжести "С" скважинного прибора 3 смещен относительно оси.

На фигуре 2 показан поперечный разрез скважинного прибора, где чувствительный элемент 7, выполненный в виде свободной петли и двух линейных участков, зафиксирован, например, с помощью штырей 10 в плоскости, проходящей через продольную ось скважинного прибора и его центр тяжести, а линейные участки за счет скоб 11 имеют возможность продольного перемещения относительно гибкого корпуса 8, оставаясь эквидистантными его образующей.

Устройство работает следующим образом. При спуске скважинного прибора 3 на каротажном кабеле 2 производится замер глубины спуска. За счет смещения центра тяжести «С» скважинного прибора 3, он устанавливается так, что плоскость, в которой располагается чувствительный элемент 7, выполненный в форме свободной петли, включающей кольцевой «д» и два линейных участка «е», совпадает с апсидальной плоскостью скважины. Та часть гибкого корпуса 8, к которой прикреплен чувствительный элемент 7, устанавливается на лежачей стенке искривленной скважины и, копируя ее профиль, растягивается, а противоположная сторона гибкого корпуса 8 сжимается. При растяжении части гибкого корпуса 8, к которой в точках «а» и «б» прикреплен чувствительный элемент 7, за счет возможности свободного продольного перемещения линейных участков «е» относительно гибкого корпуса, длина этих участков увеличивается, а радиус кольцевого участка «д» чувствительного элемента 7 уменьшается. Тем самым усиливается эффект падения интенсивности света, прошедшего сквозь изогнутое оптическое волокно, и повышается точность получаемых измерений.