Инклинометр

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Технический результат - уменьшение погрешности измерений зенитного и азимутального углов скважин. Это достигается тем, что инклинометр, включающий корпус с внутренней сферической поверхностью, в котором в инертной жидкости плавает шарообразный поплавок, снабженный средствами его ориентации в пространстве, эластичную диафрагму с выступом и арретирующее устройство, полюсные точки шарообразного поплавка оснащены выступами, образующими зазор между сопрягающимися поверхностями сфер, а экваториальная плоскость поплавка снабжена кольцом, ограничивающим.зазор между сферическими поверхностями корпуса и поплавка.(72) Мендебаев Токтамыс Нусипхулович Городецкий Иосиф Маркович Бобылев Феофан Александрович(57) Изобретение относится к разведочному бурению и предназначено для измерения кривизны геологоразведочных скважин. Задачей изобретения является разработка высокоточного инклинометра, позволяющего достичь повышения точности измерений кривизны скважин. 13582 Изобретение относится к разведочному бурению и предназначено для измерения кривизны геологоразведочных скважин. Известно устройство для определения азимутального и зенитного углов скважины, включающие корпус, имеющий сферическую камеру с прозрачными стенками, заполненную прозрачной жидкостью, в которой свободно плавает сферический поплавок с вмонтированным в нем датчиками азимутального и зенитного углов, выполненными в виде отвеса и магнитной стрелки, и переходник с каналом для промывочной жидкости. Фиксация положения датчиков осуществляется при подъеме снаряда на поверхность. При этом упругая оболочка сжимается между рамкой и упором, фиксируя положение сферического колпака (а.с. СССР 757695, кл. Е 21 В 47/02, 1980). Однако известное устройство имеет низкую точность, так как в процессе арретирования возможно смещение поплавка, происходящее вследствие неодновременности его касания упругой оболочки в двух взаимоперпендикулярных точках. Кроме того,деформация упругой оболочки приводит к искажению горизонтального и вертикального лимбов, что вызывает погрешность при измерении азимутального и зенитного углов. Известен инклинометр, включающий корпус с верхней сферической прозрачной полостью, в которой в инертной жидкости плавает шарообразный поплавок, снабженный средствами его ориентации в пространстве, эластичную диафрагму и арретирующее устройство, с помощью которого сферический поплавок фиксируется выступом, закрепленным в эластичной диафрагме (предварительный патент РК 8689, кл. Е 21 В 47/02, 2002). Такой инклинометр имеет высокую точность измерений только в том случае, если измерительный поплавок, находящийся в инертной жидкости, обладает нулевой плавучестью, т.е. когда сферическая поверхность поплавка не соприкасается с внутренней сферической поверхностью корпуса. Однако в реальных условиях осуществить нулевую плавучесть довольно сложно, т.к. на забое скважины плотность жидкости меняется из-за непостоянства температуры, вызванного ростом геотермического коэффициента с глубиной скважины, или под влиянием изменяющих климатических условий. С изменением плотности жидкости сферический поплавок либо всплывает, либо тонет. В обоих случаях возникает дополнительная сила трения, обусловленная шероховатостью соприкасающихся поверхностей,площадь которой довольно велика, учитывая, что радиусы сфер близки друг к другу. Несмотря на то,что величина площади соприкасающихся поверхностей не влияет на силу их прижатия, сила трения растет из-за роста коэффициента трения скольжения, т.к. на больших площадях трудно обеспечить равномерно гладкую поверхность. Кроме того, при достаточно гладких поверхностях возникают межмолекулярные силы сцепления, что также повышает силы трения. 2 Задачей изобретения является разработка высокоточного инклинометра, позволяющего повысить точность измерений кривизны скважин. Технический результат - уменьшение погрешности измерения зенитного и азимутального углов скважин. Это достигается тем, что инклинометр, включающий корпус с внутренней сферической поверхностью, в котором в инертной жидкости плавает шарообразный поплавок, снабженный средствами его ориентации в пространстве, эластичную диафрагму с выступом и арретирующее устройство,согласно изобретению, полюсные точки шарообразного поплавка оснащены выступами, образующими зазор между сопрягающимися поверхностями сфер,а экваториальная плоскость поплавка снабжена кольцом, ограничивающим зазор между сферическими поверхностями корпуса и поплавка. На фиг. 1 - общий вид инклинометра в разрезе. На фиг. 2 - шкала инклинометра. Инклинометр состоит из корпуса 1, к которому присоединены днище 2 с внутренней сферической поверхностью, прозрачной сферической крышки 3,заполненных инертной жидкостью 4, в которой плавает шарообразный поплавок 5 с магнитным элементом 6, смещенным по вертикальной оси и одновременно выполняющим роль отвеса. Под сферическим днищем 2 расположена эластичная диафрагма 7 с закрепленным в ней выступом 8, взаимодействующим с арретирующим устройством 9. Шарообразный измерительный поплавок 5 в своих полюсных точках имеет выступы 10, 11 в виде, например,шариков с малым радиусом кривизны, а в экваториальной плоскости установлено кольцо 12. Инклинометр работает следующим образом. Инклинометр присоединяют к бурильной колонне и опускают на забой скважины. Под действием веса снаряда арретирующее устройство 9 освобождает шарообразный поплавок 5, у которого магнитный элемент 6 всегда располагается по направлению силовых линий магнитного поля земли и лежит в вертикальной плоскости. Однако в связи с тем, что температура на забое скважины может изменяться от 4 С до 100 С и больше, то, соответственно, изменяется и плотность инертной жидкости 4 и, соответственно, плавучесть шарообразного поплавка 5. Но поскольку крышка 3 вместе с днищем 2 образуют неразъемный узел, то плавучесть поплавка 5 не может регулироваться применительно к температурным условиям скважины. Поэтому в данной конструкции независимо от того, всплывает поплавок 5 или тонет, его контакт с внутренней сферической поверхностью корпуса 1 осуществляется через посредство выступов 10, 11,расположенных в полюсных точках. Поскольку поверхность выступов имеет малый радиус кривизны,то площадь сопряжения может быть уменьшена до размеров точки. В таких условиях уменьшаются как силы сцепления между молекулами трущихся поверхностей, так и коэффициент трения скольжения. В свою очередь, кольцо 12, установленное на поплавке 5 по его экваториальной линии, ограничи 13582 вает радиальный зазор между поплавком и внутренней сферической поверхностью до таких размеров,что геометрическая ось поплавка может совпадать с геометрической осью сферы корпуса 1, что исключает при арретации возможность смещения в радиальном направлении поплавка 5 и соответственно полюсной точки вместе с выступом 10, который одновременно является реперной точкой, относительно которой берется отсчет измерений (фиг. 2). Последующие действия, связанные с получением замеров искривления, сводятся к минутной выдержке, необходимой для устранения колебаний поплавка 5 при постановке на забой инклинометра и последующего извлечения его на поверхность. В момент отрыва инклинометра от забоя арретирующее устройство 9 посредством выступа 8 прижимает поплавок 5 к внутренней сферической поверхности корпуса 1 и надежно фиксирует его в этом положении. После извлечения на поверхность визуально снимают его показания (фиг. 2). Применение предлагаемого инклинометра в практике геологоразведочных работ позволяет по высить точность измерений зенитных и азимутальных углов скважин за счет более совершенной схемы сопряжения измерительного поплавка с корпусом инклинометра. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Инклинометр, включающий корпус с внутренней сферической поверхностью, в котором в инертной жидкости размещен шароообразный поплавок,снабженный средствами его ориентации, эластичную диафрагму с выступом и арретирующее устройство, отличающийся тем, что шароообразный поплавок в полюсных точках оснащен выступами,образующими зазор между сопрягаемыми сферическими поверхностями корпуса и поплавка, при этом поплавок по экваториальной линии снабжен кольцом для предотвращения контакта между этими сферическими поверхностями и обеспечения постоянства зазора между ними.