SU1055205A1

SU1055205A1 - Apparatus for measuring zenith angle of well crooking

Info

Publication number: SU1055205A1
Application number: SU813362741A
Authority: SU
Inventors: В.В. Климов; А.А. Абрамов; Л.Б. Измайлов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам
Priority date: 1981-12-01
Filing date: 1981-12-01
Publication date: 1992-03-23

Description

Изобретение относитс к технике бурени скважин, а именно к глубинной измерительной аппаратуре дл определени зенитного угла при проводке скважин и проведении геофизических исследований .The invention relates to a well-drilling technique, namely, to a depth measuring apparatus for determining the zenith angle when drilling wells and conducting geophysical surveys.

Известно устройство, состо щее изA device consisting of

.корпуса, источника лучистой энергии, прозрачного стержн -световода, поплавка- и фотографического диска.housing, source of radiant energy, transparent rod of light guide, float and photographic disk.

; к недостаткам устройства относ тс невозможность получени непрерывной; The disadvantages of the device include the impossibility of obtaining continuous

информации в процессе исследовани скважины необходимость специальной фот-0обработки материалов исследоваСПinformation in the process of well testing the need for special photo-processing of research materials

ний ограниченность времени непрерывной работы (числом кадров).limited time of continuous work (number of frames).

ел юate yu

Известен также датчик зенитного угла скважин, имеющий корпус, приемник лучистой энергии, источник свеел та, диск с переменной оптической плотностью , отвес в виде волоконного световода и фиксатор дл и;3менени его длины.Also known is the sensor of the zenith angle of wells, which has a housing, a receiver of radiant energy, a source of light, a disk with a variable optical density, a plumb in the form of a fiber light guide and a clamp for changing its length.

Однако этот датчик обладает низкой точностью измерени зенитного угла , обусловленной зернистостью материала с переменной оптической плотностью , в результате чего на выходе приемника лучистой энергии создает1 с фон помех, снижающий чувствительность и точность работы датчика; зоной нечувствительности при переходе от участка экрана с низкой к участку с высокой оптической плотностью j малой кратностью изменени оптической плотности экрана в направ лении от центра.к периферии, вследствие чего практически невозможно получить участок полностью прозрач . ный или полностью непрозрачныйJ хаотическим изменением оптической-плотности экрана под действием температуры и других дестабилизирующих факторов в скважинных услови х эксплуатации j восприимчивостью к случайным механическим воздействи м, что сильно затрудн ет или делает невозможным процесс измерени при движении датчи ка по скважине, обратно пропорцио-жальной зависимостью .между точностью измерений и мощностью выходного . Так, дл повышени точности измерений попере.чное сечение приемного конца световода должно быть минимальным , что приводит к снижению мощности выходного сигнала, Цель изобретени - повышение чувствительности и томности измерени |зенитного.. угла. ; .; Поставленна цель достигаетс тем что устройство дл измерени зенитного угла искривлени , скважины, со держащее корпус отражатель, источник и приемник лучистой энергии, снабжено кольцевым магнитом с магнитной жидкостью, внутри которого . установлен отражатель, снабженный диафрагмой переменного диаметра, при этом корпус выполнен телескопическим , в его неподвижной части размещены кольцевой.магнит с магнитной жидкостью, отражатель с переменным сечением и диафрагма, а в подвижной его части расположен приемник лучистой энергии, причем последний имеет установленный коаксиально с ним непрозрачный цилиндрический экран, а отражатель имеет переменное сечение На фиг.1 показано устройство, про . дольное сечениеj на фиг,2 - располо жение цилиндрических коаксиальных экранов на рабочей поверхности прием ника лучистой энергии. В немагнитный телескопический ко пус 1 помещен источник 2 лучистой энергии, расположенный в фокусе не54 магнитного отражател Зс перемекным сечением, плавающего на поверхности кольца магнитной жидкости t,. котора удерживаетс кольцевым магнитом 5. Через диафрагму 6 с переменным диаметром проходит пучок параллельных лучей 7 который достигает рабочей поверхности приемника 8 лучистой энергии, установленного таким образом , что его рабоча поверхность перпендикул рна оси устройства. Устройство работает следующим образом. Отражатель 3 формирует пучок параллельных лучей 7 от источника 2 лучистой, энергии, который проходит через диафрагму 6 с переменным диаметром и достигает рабочей поверхмости приемника 8 лучистой энергии, создава выходной электрический сигнал в попеднем. С помощью диафрагмы 6 диаметр пучка параллельных лучей 7 устанавливаетс равным диаметру рабочей поверхности приемника 8 лучистой энергии,. . . .При зенитном угле искривлений . скважин, равном нулю, угол падени пучка параллельных лучей 7 на рабочую поверхность приемника 8 лучистой энергии равен 90°, освещенность ее максимальна и экранирующее действие непрозрачных коаксиальных цилиндрических экранов 9 отсутствует, Выходной электрический сигнал при этом имеет максимальную величину. Изменение угла искривлени скважин приводит к тому, чтр част.ь пучка параллельных лучей 7 смещаетс за пределы рабочей поверхности приемника 8 лучистой энергии, угол i падени их становитс отличным от и про вл етс экрани|эующее. действие коаксиальных цилиндров 9 образуетс тень в зоне А (фиг.,2) , В результате совместного действи этих факторов выходной электрический сигнал уменьшаетс в функции угла искривлени скважины, Корпус 1 выполнен телескопическим , что позвол ет измен ть рассто ние от источника до приемника лучистой энергии, а также уменьшить габариты устройства в транспортном положении. Рассто ние от источника до приемника лучистой энергии, высота экранов и их количество выбираетс из услови получени требуемой чувствительности устройства в заданном диапазоне зенитных углов, Наличие магнитной жидкости 4, сконцентрированной вокруг посто нног магнита 5 кольцевой формы, позвол ет выполнить отражатель плавающим, причем он удерживаетс в .определенном положении за счет выполнени его с переменным сечением и сил поверхностного; нат жени магнитной жидкости . Благодар тому, что контакт внешней поверхности отражател и магнитной жидкости осуществл етс по окружности и механическое трение практически отсутствует, отражатель 3 очень точно ориентируетс относитель но направлени действи сил гравита: ЦИИ.;, Степень демпфировани отражател :3 дл быстрых и медленных механических возмущений различна. Это происходит благодар тому, что изменение положени корпуса 1 относительно вер . тикали приводит к образованию на поверхности отражател 3 пленки магнитной жидкости, котора , сжима сь под действием магнитных сил, преп тствует быстрым изменени м положени отражател 3 относительно корпуса 1. Все это позвол ет получить высокую точность измерени зенитного угла при малых его значени х, 05 Таким образом, повышаетс устойчивость к воздействию толчков и вибрации , столь частых в скважинных услови х , что позволит использовать предложенное устройство в процессе бурени . Так как максимальное значение ВЫХОДНОГО электрического сигнала соответствует нулевому значению зенитного угла, предлагаемое устройство может быть использовано в автоматизированных системах, управл ющих процессом бурени , кроме того, использование в качестве источника лучистой энергии радиоактивных изотопов , а в качестве приемника детектора ионизирующих излучений позволит преобразовать значение зенитного угла в число импульсов. Технико-экономический эффект создаетс за счет более раннего обнаружени искривлени скважины, что позволит уменьшить непланируемые зат- ; раты на проводку скважины. Кроме того, данное устройство позвол ет проводить геофизические . исследовани по замеру кривизны скважины одновременно с процессом бурени поэтому отпадает необходимость в подготовке ствола скважины к геофизическим и мерёни м и в вызове геофизических партий.However, this sensor has a low accuracy of measuring the zenith angle due to the graininess of the material with variable optical density, resulting in the output of the receiver of radiant energy1 creates a background noise, reducing the sensitivity and accuracy of the sensor; the dead zone when moving from the low to the high optical density section j with a small multiplicity of changes in the optical density of the screen from the center to the periphery, as a result of which it is almost impossible to obtain a fully transparent section. or completely opaque j chaotic change in the optical density of the screen under the action of temperature and other destabilizing factors in downhole conditions of operation j susceptibility to random mechanical effects, which makes it difficult or impossible to measure when the sensor moves along the well inversely proportional to dependence. between measurement accuracy and output power. Thus, in order to increase the measurement accuracy, the cross section of the receiving end of the fiber should be minimal, which leads to a decrease in the output signal power. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and dullness of measuring the zenith angle. ; ; The goal is achieved by the fact that the device for measuring the zenith angle of curvature, the well, which contains the reflector body, the source and receiver of radiant energy, is equipped with a ring magnet with a magnetic fluid inside of which. a reflector is installed, equipped with a diaphragm of variable diameter, while the body is made telescopic, in its fixed part there is an annular. magnet with magnetic fluid, a reflector with a variable cross section and a diaphragm, and in the movable part of it there is a radiant energy receiver opaque cylindrical screen, and the reflector has a variable cross section. Figure 1 shows a device, pro. The longitudinal section j in fig. 2 is the arrangement of cylindrical coaxial shields on the working surface of the receiver of radiant energy. A source of radiant energy 2 located at the focus of a non-magnetic reflector 3c by re-section, floating on the surface of a ring of magnetic fluid t, is placed in a non-magnetic telescopic body 1. which is held by an annular magnet 5. A beam of parallel beams 7 passes through the diaphragm 6 with a variable diameter, which reaches the working surface of the receiver 8 of radiant energy, installed in such a way that its working surface is perpendicular to the axis of the device. The device works as follows. The reflector 3 generates a beam of parallel rays 7 from the source 2 of radiant energy, which passes through the diaphragm 6 with a variable diameter and reaches the working surface of the receiver 8 of radiant energy, creating an electrical output signal in a lower voltage. By means of the diaphragm 6, the diameter of the beam of parallel beams 7 is set equal to the diameter of the working surface of the receiver 8 of radiant energy ,. . . .In the zenith angle of curvature. bore holes equal to zero, the angle of incidence of the beam of parallel beams 7 on the working surface of the receiver 8 of radiant energy is 90 °, its maximum illumination and the shielding effect of opaque coaxial cylindrical screens 9 is absent, the output electrical signal has a maximum value. A change in the angle of curvature of the wells causes the part of the beam of parallel beams 7 to be displaced beyond the working surface of the receiver 8 of radiant energy, the angle i of their falling becomes different from and screening appears. the effect of coaxial cylinders 9 forms a shadow in zone A (fig. 2). As a result of the combined effect of these factors, the output electrical signal decreases as a function of the angle of curvature of the well. and also to reduce the dimensions of the device in the transport position. The distance from the source to the receiver of radiant energy, the height of the screens and their number is chosen from the conditions for obtaining the required sensitivity of the device in a given range of zenith angles. The presence of magnetic fluid 4 concentrated around a constant magnet 5 of an annular shape allows the reflector to float in a certain position due to its performance with a variable cross section and surface forces; tensioning magnetic fluid. Due to the fact that the external surface of the reflector and the magnetic fluid are in contact around the circumference and mechanical friction is practically absent, the reflector 3 is very precisely oriented relative to the direction of gravitational force: PII.;; This is due to the fact that the change in the position of housing 1 relative to the ver. ticking leads to the formation of a magnetic fluid film on the surface of the reflector 3, which, compressed by the action of magnetic forces, prevents rapid changes in the position of the reflector 3 relative to the housing 1. All this allows to obtain a high accuracy of measurement of the zenith angle at small values, 05 Thus, the resistance to shocks and vibrations so frequent in downhole conditions is increased, which allows the use of the proposed device in the drilling process. Since the maximum value of the OUTPUT electrical signal corresponds to the zero value of the zenith angle, the proposed device can be used in automated systems that control the drilling process, in addition, the use of radioactive isotopes as a source of radiant energy, and as a receiver of the ionizing radiation detector angle to the number of pulses. The technical and economic effect is due to the earlier detection of the curvature of the well, which will reduce unplanned costs; RTA for well wiring. In addition, this device allows geophysical measurements. studies on the measurement of the curvature of the well simultaneously with the drilling process therefore there is no need to prepare the wellbore for geophysical and measurement and to call geophysical parties.

Claims

1. A DEVICE FOR MEASURING A ZENIT ANGLE OF CURVING WELLS, comprising a housing, a reflector, a source and a receiver of radiant energy, o t