Устройство для прижима приборов в скважине

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЖИМА ПРИБОРОВ ВхСКВАЖИНЕ, содержащее корпус, . прижимной элемент, ступенчатый клин, расположенный в направляющей с возможностью взаимодействия с прижимным элементом, и подпружиненную ,втулку, отличающе.еся тем, что, с целью обеспечения надежного прижима приборов в скважинах с изменяющимся диаметром ствола, клин снабжен прикрепленной к его верхней части плоской пружиной, прижимной элемент выт полнен в виде коленообразного бруса, установленного с возможностью перемещения вдоль оси корпуса устройства и взаимодействия в рабочем положении торцом нижнего плеча со стенкой скважины , а в верхнем плече прижимного элемента выполнен паз с установленной в торцовой части плеча перемыч-, кой, которая размещена между плоской пружиной и наклонной поверхностью клина с возможностью постоянного взаимодействия с ними, при этом угол Y между плечами прижимного элемента определяют по соотношению ;f ISO - о/, - «г , .А, где - угол между осью корпуса устройства и верхним плечом при исходном положении прижимного j элемента, град; o,2 afcstn--- - угол между осью корпуса устройства и нижним плечом при исходном сложении прижимного элемента , град; J,j02 внутренний и 9 внешний диаметры корпуса, м; 6, ,65 длины верхнего и нижнего плеч прижимного эле§ мента соответст- L ,р . венно, м; , - nis8t4b,/COSCi3) HO - расстояние, на которое может перемещаться 00 клин из исходно:0 го положения в рабочее, м; П1 - технологическая длина части верх него плеча прижимного элемента между пазом и плоскостью, рассекающей прижимной элемент на верхнее и нижнее плечи, м;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) 4(51) E 21 В 47/00

l ! с, а, где М Qt G% g—

И,, а, oLz =01сбщ е, 2 ь,.е,ь.. 1 4=11,сс-с з, h0— расстояние, на которое может перемещаться клин из исходно» го положения в рабочее, м; технологическая длина части верх. него плеча прижимного элемента между пазом и плоскостью, рассекающей прижимной элемент на верхнее и нижнее плечи, м;

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3567970/22-03 (22) 28.03.83 (46) 30.01 ° 85. Бюл. ¹ 4 (72) А.А. Певзнер, Л.А. Певзнер и Н.И. Щелок (71) Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геофизики Научно-производственного объединения "Рудгеофизика" (53) 622.241(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 941553, кл. E 21 В 47/00, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЖИМА ПРИБОРОВ В СКВАЖИНЕ, содержащее корпус, . прижимной элемент, ступенчатый клин, расположенный в направляющей с возможностью взаимодействия с прижимным элементом, и подпружиненную, втулку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения надежного прижима приборов в скважинах с изменяющимся диаметром ствола, клин снабжен прикрепленной к его верхней части плоской пружиной, прижимной элемент вы-, полнен в виде коленообразного бруса, установленного с возможностью перемещения вдоль оси корпуса устройства и взаимодействия в рабочем положении торцом нижнего плеча со стенкой скважины, а в верхнем плече прижимного элемента выполнен наз с установленной в торцовой части плеча перемычкой, которая размещена между плоской пружиной и наклонной поверхностью клина с возможностью постоянного взаимодействия с ними, при этом угол между плечами прижимного элемента определяют по соотношению

180 — М< — 0

0 угол между осью корпуса устройства и верхним плечом при исходном положении прижимного элемента, град; угол между осью корпуса устройства и нижним плечом при исходном положении прижимного элемента, град; внутренний.и Я внешний диаметры корпуса, м; длины верхнего и нижнего плеч прижимного элемента соответственно, м;

1137189

hi 33 Д2ФМ М) 3 максимальный диаметр скважины, на работу в которой рассчитано устройство, м; предельно допустимая длина заглубления торца нижнего плеча прижимного элемента в гарную породу, зависящая от крепости пород, площади торца и усилия, передаваемого на него, м;

h g — предельно допустимый угол между линией, перпенди.кулярной,оси устройства, прижатого к стенке скважины, и нижним плечом прижимного элемента, установленного в рабочее положение, град.

Изобретение относится к геофизической разведке месторождений полезных ископаемых, в Частности к устрой-, ствам для геофизических исследований скважин.

Известно устройство для прижима приборов в скважине, содержащее корпус, прижимной элемент, ступенчатый ! клин, расположенный в направляющей с воэможностью взаимодействия с при- 10 жимным элементом, и подпружиненную втулку Ц .

Недостатком известного устройства является небольшой диапазон выхода прижимного элемента из корпуса, что 15 не позволяет обеспечить надежный прижим приборов в скважинах с изменяющимся диаметром ствола. Максимальнее отношение изменения диаметра скважины к диаметру прибора составля- 20 ет не более 1,7 диаметра корпуса прибора.

Цель изобретения — обеспечение надежного прижима приборов в скважинах с изменяющимся диаметром ствола. 25

Поставленная цель достигается тем . что в устройстве для прижима приборов в скважине, содержащем корпус, прижимной элемент, ступенчатый клин, расположенный в направляющей с воз- gp можностью взаимодействия с прижимным элементом, и подпружиненную втулку, клин снабжен прикрепленной к его верхней части плоской пружиной, прижимной элемент выполнен в виде коленообразного бруса, установленного с возможностью перемещения вдоль оси корпуса устройства и взаимодействия в рабочем положении торцом нижнего плеча со стенкой скважины, а в верхнем плече прижимного элемента выполнен паз с. установленной в торцовой части плеча перемычкой, которая размещена между плоской пружиной и наклонной поверхностью клина с возможностью постоянного взаимодействия с ними, при этом угол между плечами прижимного элемента определяют по соотношению

180 — 0 — Ы, о (1)

31 где Ж =агсз1п — угол между осью корпуса устройства и верхним плечом при исходном положении прижимного элемента, град;

>« 1и — — угол между осью 2 корпуса устройства и нижним плечом при исходном положении прижимного элемента, град; д1,32 — внутренний и внешний диаметры корпуса, м; ф 2 — длины верхнего и нижнего плеч

1137 прижимного элемента соответственно, м;

+35 расстояние, на которое может перемещаться клин из исходного положения в рабочее,,м; технологичес10 кая длина части верхнего плеча прнжнмного элемента меж- 5 ду пазом и плоскостью, рассекающей прижимной элемент на верхнее и нижнее плечи, м; максимальный диаметр скважи-. ны, на работу в котором рассчитано устройство м предельно допустимая длина заглубления тор- "0 ца нижнего плеча прижимного элемента в горную породу,saвисящая от кре я5 пости пород, площади торца и усилия, передаваемого на него, м;

4С предельно допустимый угол между линией, перпендикулярной оси устрой-45 ства, прижатого к стенке скважины, и нижним плечом прижимного эле- 50 мента, установленного в рабочее положение, град.

Выполнение прижимного элемента в виде коленообразного бруса уменьшает зависимость рабочего выхода прижимного элемента из корпуса устройства

189 4 от размеров деталей и обеспечивает надежное прижатие прибора в скважине с изменяющимся диаметром ствола.

На фиг. 1 изображено устройство для прижима приборов в скважине в рабочем положении, общий вид; на фиг.2часть верхнего плеча прижимного элемента и клин с плоской пружиной; на фиг. 3 — прижимной элемент в исходном (сплошная линия) и рабочем (штриховая линия) положениях.

Устройство (фиг. 1) содержит электромагнитный ударник, состоящий из размещенных в корпусе 1 катушек 2, ствола 3, колец 4, сердечника 5, втулки 6 с головкой 7 и возвратной пружиной 8. Сердечник 5, расположенный в стволе 3, охватывает шток 9 и выполнен с возможностью перемещения вдоль их геометрической оси. На штоке 9 укреплены с одного торца клин 10 с плоской пружиной 1 1, а с другого — головка 12. Плоская пружина 11 (фиг. 1 и 2) жестко соединена одним концом с клином 10 и размещена над наклонной поверхностью 13 клина 10, в котором выполнено углубление 14. Клин 10 размещен в корпусе 1 с возможностью перемещения вдоль его оси по направляющей 1S. Прижимной элемент 16 установлен в корпусе 1 с возможностью перемещения вдоль оси устройства и выполнен в виде коленообразного бруса, в верхнем плече которого изготовлен паз. В торцовой части верхнего плеча установлена перемычка 17, которая размещена между наклонной поверхностью 13 клина 10 и пружиной 11 и постоянно взаимодействует с ними в исходном и рабочем положениях прижимного элемента 16.

Клин 10 размещен в лазу верхнего плеча прижимного элемента 16,онижнее плечо которого в рабочем положении торцом взаимодействует со стенкой скважины. К торцу нижнего плеча прикреплен с помощью заклепки 18 башмак

19, С корпусом 1 соединена одним концом плоская пружина 20, предназначенная для исключения движения прижимного элемента 16.с присоединенными деталями под действием собственного, веса и случайных динамических нагрузок при перемещении устройства в скважине. Свободный конец пружины 20 образует с прижимным элементом 16 подвижное фрикционное соединение, прижимая его к корпусу 1.

1137189

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускают на кабеле в скважину на требуемую глубину,При подаче на обмотки катушек 2 управ- 5 ляющего напряжения в магнитопроводе электромагнитного ударника, образованном корпусом 1, стволом 3, кольцами 4 и сердечником 5, возбуждается магнитный поток. Сердечник 5 под воздействием электромагнитного поля совершает возвратно-поступательное движение в стволе 3 и через втулку 6 с неиагнитной головкой 7 передает запасенную энергию в виде силы удара штоку 9. Пружина 8 возвращает втулку 6 в исходное положение между ударами. Шток 9 передает силу удара соединенному с ним клину 10. Под действием этой силы клин 10, взаимодействуя с размещенной в углублении 14 перемычкой 17 прижимного элемента 16, перемещается вниз и выдвигает прижимной элемент 16 из корпуса 1. При упоре башмака 19 в стенку скважины происходит предварительное прижатие устройства. Увеличение усилия прижатия устройства к стенке скважины при последующих ударах приводит к нарушению сил, действующих на перемычку f7 30 прижимаемую плоской пружиной 11 к клину 10 в углублении 14 в результате чего она перемещается на наклонную поверхность 13 клина 10 и в дальнейшем взаимодействует с ней и с пру- 5 жиной 11. Последующее движение кли-. на 10, являющееся следствием импульсного нагружения, и его взаимодействие через перемычку f7 с прижимным элем нтом. 16, а последнего — 4о, с корпусом 1, обеспечивает прижатие устройства в скважине с необходимым усилием.

Величина усилия прижатия Г зависит от силы удара Г по клину 10, геометрических параметров элементов устройства и определяется соотношением

Р

Рд = Ъ q + р) (2) где g и Ъ вЂ” длины плеч рычага, зависящие от общей длины прижимного элемента 16, поперечного размера устройства и диаметра скважины, причем — > 1;

Ъ

К вЂ” угол между наклонной поверхностью 13 клина 10 и его основанием; — угол трения, определяемый коэффициентом трения на рабочих поверхностях клина.

Эффект рычага в прижимном элементе такой конструкции обеспечивает увеличение усилия в зоне прижимной элемент — стенка скважины по сравнению с усилием в зоне "клин — прижимной элемент", что повышает надежность прижатия устройства.

Для возвращения устройства в исходное состояние подается такой сигнал на обмотки катушек 2, при котором сердечник 5 производит передачу силовых импульсов штоку 9 через головку 12. При этом клин 10 перемещается по направляющей 15 вверх и после того, как перемычка 17 поместится в углубление 14, прижимной элемент 16 будет втягиваться в корпус 1. В крайнем верхнем положении прижимной элемент 16 с присоединенными деталями удерживается пружиной 20.

В случае аварии, например при нарушении контакта в цепи питания катушек 2, устройства извлекают из скважины следующим образом. Устройство приподнимают с помощью кабеля вверх. При этом сила трения между башмаком 19 и стенкой скважины передается полностью на заклепку 18, которая срезается. При последующем опускании устройства и взаимодействия со стенкой скважины прижимного элемента 16 имеется возможность утопить последний в корпус 1, после че-го извлечение устройства из скважины осуществляется беспрепятственно.

Угол между верхним и нижним плечами прижимного элемента 16 рассчитывают по соотношению (1).

Как видно из фиг. 3, этот угол определен рядом конструктивных особенностей устройства и зависит, например, от внешнего и внутреннего диаметров корпуса, диаметра скважины, длины рабочего хода клина и пр.

Устройство обеспечивает надежное прижатие приборов к стенке скважины, диаметр ствола которой изменяется в пределах от 1,1 до 4 диаметров корпуса. Угол клина в устройстве может быть значительно меньшим, чем в известном, что позволяет увеличить

1137189 усилие прижатия и повысить информативность получаемого материала за

1 счет улучшения контакта прибора. со средой и уменьшения уровня кабельных помех при выполнении скваминных сейсмических исследований.

1137189

Составитель И. Карбачинская

Редактор M. Бандура Техред З..Палий

Корректор Н. Король

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10484/22 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5