Система контроля пространственного положения обсадной колонны скважины

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использована для контроля пространственного положения скважин. Существо полезной модели заключается в том, что на обсадной колонне (ОК) скважины располагают источники направленного излучения, которые оптически согласовывают с позиционно-чувствительными приемниками (ПЧП). Комбинация следов источников излучения на ПЧП дает информацию о пространственном положении ОК скважины. (1 н.п. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.).

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для контроля отклонения обсадной колонны (ОК) скважины от своего первоначального штатного пространственного положения.

Известна система, реализуемая в способе аналогичного назначения, содержащая метку, расположенную на ОК в устье скважины, и неподвижный репер, расположенный на площадке, установленной на земле. /Патент РФ 1399458, кл. Е21В 47/00, 1988/.

Известная система принята за прототип, недостатком которого является отсутствие электрического выходного сигнала, несущего информацию о смещении ОК от своего первоначального положения.

Техническим результатом, получаемым от внедрения полезной модели, является получение фотоэлектрического сигнала на выходе системы, по которому объективно можно судить о пространственном положении ОК.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известной системе контроля пространственного положения обсадной колонны скважины, содержащей метку, расположенную на колонне в устье скважины, и неподвижный репер, расположенный на площадке, установленной на земле, в качестве метки используют источник направленного светового излучения, а в качестве неподвижного репера - позиционно-чувствительный фотоприемник, оптически согласованный с источником направленного излучения, при этом система дополнительно содержит расположенный на колонне второй аналогичный источник светового излучения, направленный ортогонально первому источнику излучения, и аналогичный второй позиционно-чувствительный фотоприемник, оптически согласованный с вторым источником.

Также система дополнительно содержит расположенные на колонне соответственно напротив первого и второго источников аналогичные третий и четвертый источники, направленные в противоположные стороны по отношению к первому и второму источникам, а также аналогичные третий и четвертый позиционно-чувствительные фотоприемники, оптически согласованные соответственно с третьим и четвертым источниками.

Система дополнительно содержит аналогичные пятый или пятый и шестой, или пятый, шестой, седьмой и восьмой источники, расположенные ниже или выше соответствующих первого, второго, третьего и четвертого источников, и оптически согласованные с соответствующими первым, вторым, третьим и четвертым позиционно-чувствительными фотоприемниками. Все источники направленного светового излучения выполнены когерентными, преимущественно в виде светодиодов.

Дополнительно введенные источники отличаются от первого или первого и второго, или первого, второго, третьего и четвертого источников или по интенсивности или по спектру, или по поляризации излучения.

Все источники направленного светового излучения выполнены в виде источников видимого света.

Все источники направленного светового излучения выполнены в виде источников инфракрасного света, имеющих максимумы интенсивности спектрального излучения, лежащие в атмосферных окнах прозрачности, преимущественно в диапазонах 1,8; 2,12,4; 3,34,2; 4,55,1; и 813 мкм.

Все источники и позиционно-чувствительные фотоприемники располагают в светонепрозрачном корпусе-экране.

Все позиционно-чувствительные фотоприемники выполнены в виде матричных фотоприемников.

Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1, 2 представлена схема системы в двух проекциях; на фиг.3 - схема позиционно-чувствительных приемников (ПЧП) в двух проекциях.

Система содержит метки 1, 2, 3, 4 (фиг.1, 2), выполненные в виде источников направленного светового излучения, например, светодиодов, и лежащие в одном из сечений ОК в устье скважины (на фиг.1 метки 3, 4 не обозначены)

Ниже (или выше) на ОК могут располагаться еще четыре аналогичные метки (на фиг.1 в этом сечении обозначены только две метки 5 и 6).

В общем случае на обсадной колонне 7 (ОК7) могут располагаться 4п меток в n ее сечениях, где n=1, 2, 3 (Для удобства источники 1...5 излучения пронумерованы также как в формуле полезной модели).

Имеются также ПЧП (на фиг.1, 2 ПЧП 8, 9, 10, 11, 12 и 13), оптически согласованные с источниками 1, 2, 3, 4, 5, 6 и выполненные, например, на основе матричных фотоприемников.

На фиг.1, 2 номера ПЧП в описании и формуле изобретения не совпадают; источники 1, 3 выполнены двунаправленными; ПЧП 8 и 10 оптически согласованы с двумя источниками 1,5 и 3,6. Конкретных реализаций данного технического решения может быть множество. Для облегчения расшифровки получаемых с ПЧП сигналов применяемые источники света могут различаться по интенсивности или спектру или по поляризации излучения.

Для повышения помехоустойчивости системы, источники света выполняют когерентными и кроме того располагают вместе с ПЧП в непрозрачном экране.

Для юстировки системы удобнее применять источники видимого излучения. Но учитывая, что наиболее интенсивные источники излучения производят в ближней инфракрасной области, целесообразно и применение инфракрасных источников света, в особенности тех, чей спектр излучения лежит в окнах прозрачности атмосферы.

Целесообразно использование общего каркаса 14 для крепления ПЧП-реперов и светонепрозрачного корпуса - экрана 15. При этом каркас 14 устанавливается на земле 16.

Система работает следующим образом. Оптическая схема предварительно юстируется таким образом, чтобы часть источников света была направлена, например, в центры ПЧП-реперов.

Например, в исходном положении следы от лучей источников 1, 2, 3, 4 занимают места на ПЧП 8, 9, 10, 11, изображенные кружком из сплошной линии (фиг.3).

Если ОК7 отклонится от своего первоначального пространственного положения в сторону оси у, то световые следы на ПЧП 8, 10 также сместятся вдоль оси у (изображены кружком из штриховой линии), а на ПЧП 9, 11 их пространственное положение не изменится.

Если ОК7 отклонится от первоначального положения вдоль осей x, z (поднимется и отклонится вправо), то световые следы на ПЧП 8, 9, 10, 11 займут места, изображенные на фиг.3 зачеркнутым кружком.

Если ОК7 просядет и сместится вдоль осей х, у, то световые следы на ПЧП 8, 9, 10, 11 займут места изображенные черными кружками.

Любому пространственному положению устья скважины будет соответствовать своя комбинация световых следов от источников света, которая преобразуется в свой фотоэлектрический код на выходе системы.

В качестве обрабатывающей аппаратуры может использоваться компьютер.

Таким образом на выходе системы получают объективный выходной сигнал, несущий информацию о пространственном положении ОК скважины.

Этим достигается поставленный технический результат.

1. Система контроля пространственного положения обсадной колонны скважины, содержащая метку, расположенную на колонне в устье скважины, и неподвижный репер, расположенный на площадке, установленной на земле, отличающаяся тем, что в качестве метки используют источник направленного светового излучения, а в качестве неподвижного репера - позиционно-чувствительный фотоприемник, оптически согласованный с источником направленного излучения, при этом система дополнительно содержит расположенный на колонне второй аналогичный источник светового излучения, направленный ортогонально первому источнику излучения, и аналогичный второй позиционно-чувствительный фотоприемник, оптически согласованный с вторым источником.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит расположенные на колонне соответственно напротив первого и второго источников аналогичные третий и четвертый источники, направленные в противоположные стороны по отношению к первому и второму источникам, а также аналогичные третий и четвертый позиционно-чувствительные фотоприемники, оптически согласованные соответственно с третьим и четвертым источниками.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит аналогичные пятый или пятый и шестой, или пятый, шестой, седьмой и восьмой источники, расположенные ниже или выше соответствующих первого, второго, третьего и четвертого источников и оптически согласованные с соответствующими первым, вторым, третьим и четвертым позиционно-чувствительными фотоприемниками.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что все источники направленного светового излучения выполнены когерентными, преимущественно в виде светодиодов.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что дополнительно введенные источники отличаются от первого, или первого и второго, или первого, второго, третьего и четвертого источников или по интенсивности, или по спектру, или по поляризации излучения.

6. Система по п.3, отличающаяся тем, что все источники направленного светового излучения выполнены в виде источников видимого света.

7. Система по п.3, отличающаяся тем, что все источники направленного светового излучения выполнены в виде источников инфракрасного света, имеющих максимумы интенсивности спектрального излучения, лежащих в атмосферных окнах прозрачности преимущественно в диапазонах 1,8; 2,12,4; 3,34,2; 4,55,1; и 813 мкм.

8. Система по п.3, отличающаяся тем, что все источники и позиционно-чувствительные фотоприемники располагают в светонепрозрачном корпусе-экране.

9. Система по п.3, отличающаяся тем, что все позиционно-чувствительные фотоприемники выполнены в виде матричных фотоприемников.