Устройство для возбуждения упругих волн в скважине

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН В СКВАЖИНЕ, содержащее падающий груз, устройство для подъема и сбрасьгоания груза, корпус, jfflTOK, пружину, направляющие, контактные элементы с поверхностями скольжения и распорный элемент, установленный с возможностью переме щения вдоль оси устройства по поверхностям скольжения контактных элементов, которые установлены с возможностью перемещения перпендикулярно оси устройства по направ-. ляющим, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения КПД, надежности и удобства эксплуатации, оно снабжено стаканом, направляющие выполнены вдоль поверхностей скольжения на распорном элементе, а на контактных элементах выполнены соответствуюгрте им пазы, при этом распорный элемент жестко соединен со iBTOKOM, снабженным .головкой, которая вместе с задающим грузом расположена в корпусе, а предвари (О тельно сжатая пружина размещена на штоке между корпусом и стаканом, который свободно установлен на штоке ,и прижат к контактным элементам, в верхней части пазов которых рыполнены выступы, заходящие в соответствующие дополнительные пазы в направел ляющих распорного элемента. 00 ;о СП 4i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) 0 4):

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3672374/24-25 (22) 13. 12.83 (46) 30.05.85. Бюл. N - 20 (72) В.И. Кантемиров, В. П. Кутуков, А.А. Певзнер и В.Ф. Хмелев (71) Казахский филиал Всесоюзного .научноисследовательского института разведочной геофизики научно-производственного.объединения "Рудгеофизика" (53) 550.83(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 616602, кл. G 01 У 1/14, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 272578, кл. С 01 V 1/04, 1968 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

УПРУГИХ ВОЛН В СКВАЖИНЕ, содержащее падающий груз, устройство для подъема и сбрасывания груза, корпус, шток, пружину, направляющие, кон.тактные элементы с поверхностями скольжения и распорный элемент, установленный с возможностью переме4(5!) С 01 Ч 1/147 С 01 7 1 40 щения вдоль оси устройства по поверхностям скольжения контактных элементов, которые установлены с возможностью перемещения перпендикулярно оси устройства по направ-. ляющим, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения КПД, надежности и удобства эксплуатации, оно снабжено стаканом, направляющие выполнены вдоль поверхностей скольжения на распорном элементе, а на контактных элементах выполнены соответствующие им пазы, при этом распорный элемент жестко соединен со штоком, снабженным .головкой, которая вместе с задающим грузом расположена в корпусе, а предварительно сжатая пружина размещена на штоке между корпусом.и стаканом, который свободно установлен на штоке ,и прижат к контактным элементам, в верхней части пазов которых выполнены выступы, заходящие в соответствующие дополнительные пазы в направляющих распорного элемента.

1158954

Изобретение относится к устройствам для возбуждения упругих волн в горных породах и может быть использовано в скважинной геофизике, в частности, при выполнении сейсмоакус-, тического просвечивания.

Известно устройство для возбуждения упругих волн, содержащее наконечник в виде полуконуса, .штангу, выполненную с возможностью поворо- 1О та, упор, направляющий стержень груз, фиксатор поднятия груза и опорную площадку f1).

Недостатком устройства является низкий .КПД преобразования энер- 15 гии падающего груза в упругие колебания среды, так как устройство устанавливают в мягких грунтах, что приводит к плохому согласованию импедансов среды и наконечни- 20 ка..

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для возбуждения упругих волн в скважине, содержащее 25 падающий груз, устройство для подъема и сбрасывания груза, корпус, шток1 пружину, направляющие, контактные элементы с поверхностями скольжения и распорный элемент, установленный с воэможностью перемещения вдоль оси устройства по поверхностям скольжения контактных элементов, которые установлены с возможностью перемещения перпендикулярно оси устройства по направляющим.

Устройство,на несущем тросе опускают в скважину. Отбойный переходник в это время снят и остается на поверхности. По распорному.элементу наносят предварительные удары грузом, поднимаемым в рабочее по,ложение с помощью тягового троса, Перемещаясь вниз под действием ударов, распорный элемент раздвигает направляющие косынки и растягивает стягивающие пояса. При этом жестко скрепленные с косынкаконтактные щеки прижимаются к стенкам скважины. Распорный .элемент удерживается в нижнем положении торцами направляющих косынок, прилегающих к его поверхности, за счет сил трения. При последующих ударах часть кинетической энергии падающего груза преобразуется системой: распорный элемент — направляющие ко. сынки — контактные щеки, в энергию продольных и поперечных волн, распространяющихся н окружающей скважину среде.

Для извлечения устройства из скважины груз поднимают на поверхность и крепят к нему отбойный переходник. Затем-груз вновь опускают в скважину и несколько раз сбрасывают на корпус устройства. При этом переходник ударяет по верхнему торцу корпуса, который вместе с направляющими косынками опускается вниз относительно распорного элемента.

Усилие стягивающих поясов выталкивает распорный элемент вверх и перемещает направляющие косынки к оси устройства. В результате этого поперечные габариты устройства уменьшаются, что позволяет извлекать устройство из скважины $2 J.

Недостатком данного устройства является низкий КПД. Это объясняется тем, что часть полезной энергии, идущая на образование упругих волн, расходуется на преодоление сил сопротивления упругости стягивающих поясов.

Недостатком также является слож ность извлечения устройства из скваживы вследствие неравномерного распределения сил давления со стороны стенок скважины на контактные щеки, так как при этом возможно несинхронное перемещение их по направляющим окнам, что может привести к перекосу и заклиниванию одной из контактных щек.

Кроме того, для извлечения устройства требуются дополнительные операции по поднятию груза, крепления к нему отбойного переходника, опусканию груза и нанесению им дополнительных ударов по корпусу.

Цель изобретения — повышение КПД, надежности и удобства в эксплуатации устройствае

Поставленная цель .достигается тем,. что устройство для возбуждения упругих волн в скважине, содержащее падающий груз, устройство для подъема и сбрасывания груза, корпус, шток, пружину, направляющие, контактные элементы с поверхностями скольжения и распорный,элемент, установленный .с воэможностью перемещения вдоль оси устройства по поверхностям скольжения контактных элементов., которые установлены с возможностью

1158 перемещения перпендикулярно оси устройства по направляющим, снабжено стаканом, направляющие выполнены вдоль поверхностей скольжения на распорном элементе, а на контактных элементах выполнены соответствующие им пазы, при этом распорный элемент жестко соединен со штоком, снабженным головкой, которая вместе с подающим грузом расположена в корпусе, а предварительно сжатая.",пру- жина размещена на штоке между корпусом и стаканом, который свободно установлен на штоке и прижат к контактным элементам, в верхней части пазов которых выполнены выступы, 1 заходящие.в соответствующие дополнительные пазы в направляющих рас порного элемента.

Увеличение КПД достигается путем экономии энергии удара, которая частично затрачивалась на преодоление сил упругости стягивающих поясов.

Кроме того, в процессе извлечения снаряда из скважины за счет синхронного смыкания контактных элементов исключается перекос устройства и его.заклинивание, т.е. повышается надежность, а также не требуется дополнительных операций по подъему, спуску груза, крепления .к нему отбойного переходника и нанесения дополнительных ударов, что создает удобства в его эксплуатации

На фиг..1 показано устройство в нерабочем состоянии, общий вид, на

35 фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для возбуждения упругих волн в скважине состоит из груза i, расположенного в корпу40 се 2, штока 3, пружины 4, стакана 5, распорного элемента 6 с осевым отверстием 7, направляющими 8 и пазами 9, контактных элементов 10 с па- зами 11 и выступами 12, опорной пли- д5 ты 13, возвратного штока 14 и привода 15.

Груз 1 и головка штока 3 расположены в корпусе 2. Шток 3 жестко скреплен с-распорным элементом 6.

На штоке 3 между корпусом 2 и стаканом 5 установлена предварительно сжатая пружина 4. Стакан 5 свободно установлен на штоке 3 и прижат пружиной 4 к контактным элементам 10 с выступами 12, В распорном элемекте

6 имеется осевое отверстие 7, в котором размещен возвратный шток 14, ф жестко скрепленный с опорной плитой

13. Возвратный шток 14 имеет головку, с помощью которой опорная плита 13 удерживается от выпадения.

Распоркый элемект 6 выполнен в виде усеченной пирамиды, вершина которой направлена в сторону, противоположную месту крепления штока

3. На гранях пирамиды распорного элемента 6 вдоль поверхностей скольжения выполнены направляющие 8, в которых имеются продольные пазы 9. Соответствующим образом изготовлены и контактные элементы 10, поверхность которых по периферии повторяет форму цилиндра, а с внутренней стороны — . наклонную плоскость, вдоль оси симметрии которой выполнены пазы 11 под направляющие 8 распоркого элемента 6 и выступы 12, которые могут скользить в пазах 9 распорйого элемента б. Контактные элементы 10 размещены со стороны стакана 5 по направляющим 8 на распорном элементе 6.

В нерабочем состоянии (фиг. 1) головка штока 3 опирается на внутреннюю часть корпуса 2. Контакткые элементы 10 с помощью пружины 4 сдвинуты по направляющим 8 в сторону опоркой плиты 13 и замкнуты между собой боковыми гранями (фиг. 2), что. соответствует минимальному поперечному габариту устройства.

Привод 15 установлен в корпусе

2 и обеспечивает подъем груза 1.

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускают в скважину до тех пор, пока опорная плита 13 не достигнет ее дна и не станет при этом взаимодействовать с контактными элементами 10. Под действием собственного веса корпус 2 продолжает двигаться вниз, сжимая при этом пружину 4 и высвобождая головку штока 3 от контакта с корпусом 2, что необходимо в процессе работы для изоляции корпуса 2 от воздействия ударных нагрузок, затем включают привод 15.

После нанесения предварительных ударов грузом 1 по головке штока 3 шток

3 и распорный элемент 6 начинают перемещаться вниз и раздвигать в сто- роны контактные элементы 10 до плотного соприкосновения их со стенками скважины. В процессе этого движении нижняя торцовая поверхность

1158954 стакана 5 скользит по опорным поверх> ностям, образованным площадкой, состоящей из верхних торцов контакт" ных элементов 10 и выступов 12. При этом перекос контактных элементов 5.

10 друг относительно друга исключен так как движутся по направляющим

8 распорного элемента б.и соответствующим пазам 11 контактных элементов 10, причем их стабили- 10 зирует пружина 4, которая, равномерно воздействуя через стакан 5 на контактные элементы 10 и выступы

12, обеспечивает контакт элементов

10 с,опорной плитой 13. В процессе 15 движенйя выступы 12 контактных эле-, ментов 10 перемещаются по лазам

9 распорного элемента 6, а возвратный шток 14 — в отверстии 7 распорного элемента 6. 30

Далее проводится серия рабочих ударов, позволяющая возбуждать упругие волны в среде.

После окончания рабочего цикла . выключают привод 15 и снаряд подни- 25 мают. Корпус 2 захватывает головку штока 3, а освобождающаяся при этом пружина 4, продолжая воздействовать через стакан 5 на опорные поверхности распорных элементов 6 и высту- щ, пов 12, заставляет контактные элементы 10 оставаться в неподвижном состоянии. После захвата головки штока 3 он вместе с распорным элементои б начинает перемещаться вверх, увлекая за собой контактные элементы 10. Вследствие воздействия на них сил трения со стороны стенок скважины силы давления пружины 4 тянущих усилий, передаваемых через наклонно расположенные направляющие 8 распорного элемента

6 и пазы 11 контактных элементов 10, контактные элементы 10 начинают равномерно перемещаться к оси устройства, а возвратный шток 14, остающийся пока на месте и скользящий в отверстии 7, своей головкой . захватывается. распорным элементом 6.

Смыкание контактных элементов 10 производится по соответствующим направляющим .8 и пазам 11. Достигнув крайнего нижнего положения относительно распорного элемента 6, контактные элементы 10 своими боковыми гранями замыкаются между собой.

При этом опорная плита 13 с ними не соприкасается. Таким образом, устройство приобретает исходную форму и извлекается из скважины.

Положительный эффект изобретения по сравнению с прототипом состоит в увеличении КПД за счет сокращения потерь энергии, затрачиваемой на растяжение эластичных элементов, . повышении надежности за счет синхрон. ности работы контактных элементов и более простого конструктивного решения устройства и повышении производительности труда вследствие исклю- чения дополнительных операций при извлечении устройства из скважины.! 158954

15

Составитель С. Кутакова

Техред Т.Дубинчак Корректор М. Демчик

Редактор А. Долинич

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

Заказ 3581/45 Тираж 748 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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