[实用新型]一种井孔测斜装置

说明书

本实用新型属于一种断面描绘工具，属于G01C7／06，特别是用于井孔测斜装置。

现有井孔测斜装置有许多种类，但成熟的均适用于小口径井孔斜度测量。在小口径钻进中，用于非磁性矿区的测斜仪器基本上是选用磁针测量方位角，测量顶角的仪器选用重锤，这些仪器的不同之处在于测值读数方法。有的选用机械顶卡装置固定罗盘和重锤而读数，有的选用照相感光或固结浮球的方法来读数，还有的将角度的变化转变成电位差来进行电测读数，其测量精度顶角误差±0.5°～±1°，当顶角小于2°时，方位角误差为±4°，而在磁性矿区，小口径钻井中，测斜工作常用间接法和直接法，间接法多用环测法测出钻孔的顶角与终点角，而方位角要通过换算求出，其测斜精度顶角误差±0.5°～±1°，顶角小于2°，方位角误差为±4°；直接测量，即用陀螺仪测斜。测量精度顶角误差大于±1°，方向角误差为±5°，并且陀螺仪价格昂贵，容易磨损，成本高。

大口径工程钻孔测斜仪，目前尚无较成熟的仪器，一般常用的飘浮式测斜仪，其特征是利用浮子在井孔中的位置测量顶角和方位角，当钻孔轨迹在水平面投影长度大于钻孔半径时，此种测斜仪无法使用。故它只能用于测量斜度小的井孔，如直径为1米，深度为100米的钻孔，用这种方法无法测出大于0.3°的斜孔顶角，这么小的量程无法满足工程钻孔测量的要求。

因此，现有的井孔测斜仪，对测量条件要求高，磁性地区和非磁性地区使用的测斜仪器方法就不一样，量程小，测量精度较差，无法满足工程的需要，且成本高。

本实用新型针对现有技术中存在的问题，并结合实际需要，提供一种井孔测斜装置，它适用性好，量程大，测量精度高，成本低。

本实用新型由测绳、框架标尺组成。测绳放入井孔中，由框架标尺测量井口处测绳偏离井孔中心的水平平面坐标距离，从而可以计算出井孔的方位角和斜度（顶角）。

本实用新型设计原理如图1所示。

A为测绳吊支点，B为井孔口中心点，BC为钻孔中心轨迹，AEC为测绳轨迹，则C角为顶角（井孔斜度），D为直角。

由几何原理得到:

因此就可以得到井孔顶角C。而方位角则可以根据水平面内井孔口处测绳偏离井口中心的纵横坐标计算得到。所以本实用新型测量井孔斜度及方位角没有原理性误差，只有操作性误差，顶角测量误差可小于0.2°，方位角测量误差小于0.5°。

本实用新型的测绳选用常规钢丝测绳，其一端系有重锤，框架标尺由中心对称刻有长度刻度的标尺做成的方框组成，测量时，框架标尺水平放置于井口，确定井口中心位置就可以开始测量，只要测出在井口测绳偏移井口中心位置距离及纵横方向的两个坐标读数，则可以根据式计算顶角，并且根据纵横方向坐标读数之比（设纵向坐标读数为y，横向读数为x）

根据tgα＝ (x)/(y) ，求得α角度。

α角再加上磁北方向和纵向之间夹角（从磁北方向顺时针读数为正），就可得到方位角。

为了减少测量误差，操作更方便，读数更直接，本实用新型中测绳的重锤可以选用直径和井孔直径相当的重球，以减少误差。框架标尺上装置可以滑动的滑尺（1，2），两滑尺相互垂直并和相应的边框平行，这样读数更方便，减少测量误差。测量时，框架标尺中心和孔口中心重合，滑尺1指向磁北方向，使测量读数快捷。在得到读数后，可以采用计算方法求得井孔方位角和顶角，也可以在预先制作的读数盘上直接找到方位角和顶角。读数盘为圆盘过中心刻有垂直两轴（x轴和Y轴），两轴上刻有长度刻度，Y轴方向指向磁北方向。在圆周上从Y轴北向开始顺时针刻有角度刻度，在读数盘盘上径向刻有深度射线，代表相应井孔深度，深度射线上刻有角度刻度（角度刻度根据式计算求得，设定一个长度EC不变，BE变化时则得到相应的角度值）。读数盘上还可以装置绕圆心转动的读数指针3，指针3指向读数盘上的读数则为方位角，读数直观，读数指针3上装置一个可以螺紧的沿指针3可移动的游标4，其作用是可以方便地在相应深度射线上求得井孔顶角。

本实用新型利用几何原理设计的井孔测斜装置，用框架标尺测量测绳放入井孔过程中测绳偏离井孔中心的距离，求得井孔的方位角和顶角，适用性好，测量方便，量程大，测量精度高，成本低。

图1    本实用新型顶角测量原理图

图2    框架标尺示意图

图3    读数盘示意图

1.滑尺        2.滑尺        3.读数指针        4.游标

A.测绳吊支点        B.井孔口中心点        BC为钻孔中心轨迹        AEC为测绳轨迹        C角为顶角