|
(21), (22) Заявка: 2005103005/03, 07.02.2005
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
07.02.2005
(46) Опубликовано: 20.10.2006
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
SU 1209837 A1, 07.02.1986. SU 313970 A1, 01.01.1971. SU 473007 A2, 05.06.1975. SU 516808 A1, 05.06.1976. SU 1332007 A1, 23.08.1987. SU 1382936 A2, 23.03.1988. RU 2032808 C1, 10.04.1995. RU 2166085 C1, 27.04.2001. US 4047306 A, 13.09.1977. US 4506745 A, 26.03.1985. FR 2521482 A1, 10.02.1984.
Адрес для переписки:
414025, г.Астрахань, ул. Татищева, 16, ФГОУ ВПО АГТУ, патентный отдел
|
(72) Автор(ы):
Есауленко Владимир Николаевич (RU), Дегтярева Анна Михайловна (RU), Есауленко Николай Владимирович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Астраханский государственный технический университет (ФГОУ ВПО АГТУ) (RU)
|
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к бурению скважин, и предназначено для определения пространственного положения стволов бурящихся скважин и прежде всего наклонно направленных глубоких и разведочных скважин. Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности измерения угла искривления скважины и оперативное управление проводкой скважин по оптимальным траекториям. Для этого устройство содержит рамку в виде герметичной камеры, вращающуюся на опорах, эксцентрично закрепленный в рамке источник питания в виде баллона со сжатым воздухом и струйный генератор (СГ), имеющий сообщаемое с баллоном со сжатым газом сопло питания, приемное сопло, выходное сопло, профиль с обтекаемой поверхностью и канал связи. При этом СГ снабжен мембраной с закрепленным на ней контактом, закрепленным на оси подвижным полым отвесом, в верхней части которого выполнено приемное сопло с возможностью перемещения относительно обтекаемой поверхности профиля и сообщения с соплом питания, контактными кольцами, контактами съема информации и переключающим контактом. Выходное сопло СГ сообщено с мембранной полостью мембраны. Закрепленный на мембране контакт связан через переключающий контакт с контактными кольцами, которые постоянно замкнуты с контактами съема информации, соединенными с каналом связи. 2 ил.
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к бурению скважин, и предназначено для определения пространственного положения ствола скважины и, в частности, измерения зенитного угла искривления скважины в процессе бурения.
Существует большое число скважин, где контроль за пространственным положением их стволов имеет исключительно важное значение. К таким скважинам относятся наклонно направленные, глубокие, сверхглубокие и разведочные. Кроме того, задача своевременно обнаружить и не допустить дальнейшего искривления скважины возникает при проходке пластов со значительным падением и частым чередованием мягких и твердых пород. В этом случае необходимо измерять искривление скважины через каждые 25-50 м.
Существующие средства измерения искривления стволов скважины имеют существенные недостатки: низкую точность и надежность измерения и другие.
Известны устройства для измерения угла искривления скважины – инклинометры. Недостатком указанных устройств является отсутствие возможности контроля параметров искривления стволов непосредственно в процессе бурения горных пород.
Известно устройство, которое содержит рамку с эксцентричным грузом, электронный генератор частоты, в котором в качестве частотозадающего элемента используется камертон, снабженный эксцентричными грузами, шарнирно закрепленными в ветвях камертона. Недостатком этого устройства является использование в схеме генератора электронных устройств (транзисторов), температурный диапазон работы которых простирается лишь до 135°С. Это обстоятельство исключает применение устройства при контроле углов искривления глубоких скважин 5000, где температура достигает более 200°С. Кроме того, описываемое устройство имеет низкую виброустойчивость, обусловленную наличием подвижных грузов в ветвях камертона [см. А.С. СССР №313970, 1971 г.].
Известны устройства (см. А.С. СССР №473007, 1975 г. и №516808, 1976 г.), основанные на механической колебательной системе “баланс – спираль”. Недостатком этих устройств является нелинейность их статической характеристики и наличие большого числа подвижных частей и в связи с этим множество зазоров, что приводит к появлению гистерезиса, что в конечном итоге снижает точность преобразования угла искривления в частоту электрических импульсов и виброустойчивость устройств.
Ближайшим прототипом является устройство (см. А.С. СССР №1209837, 1984 г.). Устройство состоит из рамки, выполненной в виде герметичной камеры, свободно вращающейся в опорах, U-образной трубки, жестко закрепленной в панели внутри рамки и заполненной жидкостью, например ртутью, оставляя свободной объем в каждом колене U-образной трубки. На нижней стенке рамки эксцентрично и жестко закреплен баллон со сжатым газом, выполняющий функции источника энергии и одновременно эксцентричного груза рамки. Для обеспечения постоянства расхода газа на баллоне установлен редуктор постоянного сечения. На панели закреплена система сопел: сопло питания, приемное сопло и выходное сопло, связанные между собой коммутационными каналами, размещенными внутри панели. U-образная трубка переводником соединена с панелью, соплом питания и приемным соплом. В панели размещен также струйный элемент, выполненный в виде поверхности специального профиля, а углубление в стенке канала струйного элемента между приемным соплом и соплом питания сообщается через отверстие в панели с полостью реактора, установленного внутри рамки и выполненного в виде перфорированного цилиндра, заполненного поглотителем, например оксидом меди.
Недостатком прототипа является низкая точность за счет малого изменения объема полости U-образной трубки, заполняемой газом, и в связи с этим малой девиацией частоты (не более 15%).
Технической задачей является создание виброустойчивого термобаростойкого устройства для контроля непосредственно в процессе бурения скважины зенитного угла искривления ствола. Это позволит оперативно управлять проводкой скважин по оптимальным траекториям.
Техническим результатом решения этой задачи является повышение точности и надежности измерения угла искривления скважины.
Предлагаемое устройство направлено на устранение указанных недостатков.
Для этого в устройстве для измерения зенитного угла искривления ствола скважины, содержащем рамку в виде герметичной камеры, вращающуюся на опорах, эксцентрично закрепленный в рамке источник питания в виде баллона со сжатым воздухом и струйный генератор, имеющий сообщаемое с баллоном со сжатым газом сопло питания, приемное сопло, выходное сопло, профиль с обтекаемой поверхностью и канал связи, согласно изобретению струйный генератор снабжен мембраной с закрепленным на ней контактом, закрепленным на оси подвижным полым отвесом, в верхней части которого выполнено приемное сопло с возможностью перемещения относительно обтекаемой поверхности профиля и сообщения с соплом питания, контактными кольцами, контактами съема информации и переключающим контактом, при этом выходное сопло генератора сообщено с мембранной полостью мембраны, а закрепленный на ней контакт связан через переключающий контакт с контактными кольцами, которые постоянно замкнуты с контактами съема информации, соединенными с каналом связи.
На фиг.1 показано устройство для измерения зенитного угла искривления ствола скважины.
Устройство, которое размещают над долотом в контейнере, содержит рамку 1, выполненную в виде герметичной камеры, свободно вращающуюся на опорах 2, струйный генератор 3, имеющий в своем составе сопло питания 4, приемное сопло 5, выполненное в отвесе 6, закрепленном на оси 7, выходное сопло 8, сообщающееся с полостью мембраны 9 с закрепленным на ней контактом 10, профиль 11 с обтекаемой поверхностью, источник питания, выполненный в виде баллона со сжатым газом 12, закрепленный эксцентрично в рамке, сообщающийся с соплом питания, контактные кольца 13, контакты 14 съема информации и переключающий контакт 15.
Работа устройства основана на эффекте Коанда – свойстве струи изменять направление при наличии поверхности специального профиля путем прилипания струи жидкости или газа к расположенной вблизи твердой стенке.
Устройство работает следующим образом.
Поток газа из сопла питания 4 обтекает обтекаемую поверхность, профиля 11 и заполняет полость отвеса 6 через отверстие приемного сопла 5. У обтекаемой поверхности создается противодавление. Это вызывает отрыв потока газа от нее и переход этого потока в выходное сопло 8 и далее в полость мембраны 9.
При этом давление в выходном сопле 8 возрастает скачкообразно и удерживается на максимальном уровне до тех пор, пока противодавление в приемном сопле 5 не снизится до величины, при которой поток вновь начнет обтекать поверхность специального профиля и, следовательно, заполнять полость отвеса 6.
Частота колебаний определяется по формуле:

где f – частота колебаний, Гц;
С – постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей генератора;
V – свободный объем полости отвеса 6, см3.
С изменением угла искривления рамка 1 с эксцентрично закрепленным в ней баллоном 12 поворачивается под действием силы тяжести и полый отвес 6 располагается в плоскости искривления скважины. При этом приемное сопло 5 струйного генератора 3 перемещается относительно струи, вытекающей из сопла питания 4 от оси струи к ее периферии, что приводит к уменьшению времени заполнения полости отвеса 6 (т.к. расход струи газа питания на периферии меньше, чем на ее оси), и в связи с этим уменьшению частоты колебаний струйного генератора. Таким образом, частота колебаний струйного генератора оказывается пропорциональной измерению зенитного угла искривления скважины. Далее серия пневматических импульсов, полученных на выходном сопле 6 струйного генератора 3, поступает в мембранную полость мембраны 9, мембрана прогибается и замыкает (размыкает) контакты 10, 15. Контакты 14, постоянно замкнутые с контактными кольцами 13, обеспечивают передачу полученных в результате замыкания и размыкания контактов 10, 15 сигналов в проводной канал связи забоя с устьем скважины.
На фиг.2 приведена экспериментальная зависимость частоты колебаний струйного генератора от изменения зенитного угла искривления.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает контроль зенитного угла искривления скважины непосредственно в процессе бурения, обладает высокой точностью измерения за счет высокой девиации частоты, достигающей 90% в пределах изменения угла от 0 до 35° (фиг.2), и высокой надежностью за счет сокращения числа подвижных элементов в конструкции устройства.
Источники информации
1. SU 313970 А1, кл. 21 В 47/02, 07.09.1971.
2. SU 473007, кл. Е 21 В 47/022, 05.06.1975.
3. SU 516808, кл. Е 21 В 47/022, 05.06.1976.
4. SU 1209837, кл. Е 21 В 47/022, 07.02.1986 (прототип).
Формула изобретения
Устройство для измерения зенитного угла искривления ствола скважины, содержащее рамку в виде герметичной камеры, вращающуюся на опорах, эксцентрично закрепленный в рамке источник питания в виде баллона со сжатым воздухом и струйный генератор, имеющий сообщаемое с баллоном со сжатым газом сопло питания, приемное сопло, выходное сопло, профиль с обтекаемой поверхностью и канал связи, отличающееся тем, что струйный генератор снабжен мембраной с закрепленным на ней контактом, закрепленным на оси подвижным полым отвесом, в верхней части которого выполнено приемное сопло с возможностью перемещения относительно обтекаемой поверхности профиля и сообщения с соплом питания, контактными кольцами, контактами съема информации и переключающим контактом, при этом выходное сопло генератора сообщено с мембранной полостью мембраны, а закрепленный на ней контакт связан через переключающий контакт с контактными кольцами, которые постоянно замкнуты с контактами съема информации, соединенными с каналом связи.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 08.02.2008
Извещение опубликовано: 20.10.2009 БИ: 29/2009
|
|