Скважинный источник упругих волн

 

Изобретение может быть использовано для возбуждения упругих волн при сейсмоакустических исследованиях в скважинах. Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия. Источник содержит корпус 1 с продольными OKHaMIi 2 и 3, электромагнитный ударник 4, внутренний стакан 5, внешний стакан 6, накладки 7 и 8, возвратную пружину 9, рабочую пружину 10, иток 11, шариковый замок, выполненный в виде кольца 12 и шариков 13, установленных свободно в выточке кольца 12, клин 14 и прижимной элемент 15, 1 -з.п. ф-лы, 6 ил. и -Ч О1 ОЭ QD Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„3456922 А1

|5114 G 01 Ч 1/40

6ЖОВЗЯ3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬС ГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4144611/31-25 (22) 08.10.86 (46) 07.02.89. Бюл. || - 5 (71) Ровенский государственный педагогический институт им. Д.З.Иануильского (72) А.А.Певзнер, В.И.Кантемиров и В.И.Шадхин (53) 550.83 (088,8) (56) Патент США || 745081, кл. G 01 V 1/40, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 476529, кл. G 01 Ч 1/40, 1972.

Заявка Франции И - 2506464, кл, С 01 V .1/40, 1981. (54) СКВАЖИННЪ|Й ИСТОЧНИК УПРУГИХ

ВОЛН (57) Изобретение может быть использовано для возбуждения упругих волн при сейсмоакустических исследованиях в скважинах. Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия. Источник содержит корпус 1 с продольными окнамн

2 и 3, электромагнитный ударник 4, внутренний стакан 5, внешний стакан

6, накладки 7 и 8, возвратную пружину 9, рабочую пружину 10, шток 11, шариковый замок, выполненный в виде кольца 12 и шариков 13, установленных свободно в выточке кольца 12, клин 14 и прижимной элемент 15.

1 э,п. ф-лы, 6 ил.

1456922

Возвратная пружина 9 установлена на штоке 11 и одним концом взаимодействует с корпусом 1, например, через жестко связанную с ним шайбу (фиг.2) с осевым отверстием (не обо» значено), установленную над узлом излучения, а другим концом — через опорный буртик на штоке 11 (не обозначен).

Рабочая пружина 10 установлена на штоке 11 и одним концом взаимодействует с корпусом так же, как и возвратная пружина 9, а другим концом — с внутренним стаканом 5, например, через кольцо 12 шарикового замка.

50

Изобретение относится к геофизическим методам разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано для возбуждения . упругих волн при сейсмических и сейсмоакустических исследованиях в скважинах.

Цель изобретения — повышение коэффициента полезного действия.

На фиг ° 1 приведен скважинный источник упругих волн в транспортном состоянии, общий вид; на фиг. 2 и

3 — сечения А-А и Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — вид В на фиг. 1, на фиг.5— источник в промежуточном состоянии между транспортным и рабочим состоя-с ниями, общий вид; на фиг. 6 — то же, в рабочем состоянии.

Скважинныи источник упругих волн 20 (фиг. 1-3) содержит корпус 1 с продольными окнами 2 и 3, электромагнитный ударник 4, помещенный в верхнюю часть корпуса. 1, внутренний стакан 5, внешний стакан 6, накладки 7 25 и 8, возвратную пружину 9, рабочую пружину 10, шток 11, шариковый замок, прикрепленный к краю внутреннего стакана 5 и выполненный в виде кольца

12 с внутренней кольцевой проточкой, . 30 имеющей вид усеченного конуса, меньшее основание которого направлено в сторону электромагнитного ударника 4, и шариков 13, установленных свободно в выточке кольца 12 между внутренней поверхностью последнего и поверхностью штока 11, и узел излучения, выполненный в виде клина .14 со ступенчатой рабочей поверхностью и прижимного элемента 15 и уста- новленный в нижней части внешнего стакана 6.

Внутренний стакан 5, помещенный вверх дном в верхнюю часть внешнего стакана 6, может перемещаться в последнем вдоль оси и взаимодействовать с электромагнитным ударником

4 внешней поверхностью дна и со штоком 11 внутренней поверхностью дна;

Внутренний стакан 5 и внешний стакан 6 установлены в корпусе 1 под электромагнитным ударником.

Во внешнем стакане 6 выполнено продольное окно 16 со стороны продольного окна 2 в корпусе 1, в которое помещен конец прижимного элемента 15, второй конец которого взаимодействует со ступенчатой поверхностью клина 14.

Прижимной элемент 15 выполнен полым, установлен в направляющей 17 и снабжен пружиной 18. Прижимной .элемент 15 подпружинен также снизу пластинчатой пружиной 19, чем обеспечивается его расположение в плоскости, перпендикулярной оси устройства.

Шток 11 жестко соединен с клином

14 и установлен во внешнем стакане

6 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с электромагнитным ударником 4 через внутренний стакан 5.

Продольные окна 2 и 3 в корпусе

1 выполнены симметрично относительно его оси.

Накладки 7 и 8 установлены в продольных окнах 2 и 3 корпуса 1 соответственно и прикреплены к внешнему стакану 6. Толщина накладки 8 больше толщины корпуса 1, а толщина накладки 7 равна толщине корпуса 1.

В исходном состоянии (фиг. 1) внутренний стакан 5 внешней поверхностью своего дна прижат рабочей пружиной

10 к электромагнитному ударнику 4.

Верхний торец штока 11 прижат возвратной пружиной 9 к внутренней поверхности дна внутреннего стакана 5.

Прижимной элемент 15 утоплен внутрь внешнего стакана 6 °

Скважинный источник упругих волн работает следующим образом.

В транспортном состоянии (фиг.1) его опускают на каротажном кабеле (не обозначен) в скважину на требуемую глубину.

На электромагнитный ударник 4 подают управляющее напряжение и он

1456922.

При завершении силового воздействия внутренний стакан 5 останавливается, а затем- под действием рабочей пружины 10 возвращается в исходное состояние. Шарики 13 возвращаются в исходное состояние при остановке и перемещении вверх внутреннего стака-, на 5, жесткая связь между внутренним стаканом 5 и штоком 11 нарушается.

Далее процесс повторяется до тех пор, пока не будет осуществлено прижатие устройства накладкой 8 и торцом прижимного элемента 15 к стенке скважины (фиг.5). После этого каротажный кабель приспускают. Корпус 1 опускается вниз вместе с электромагнитным ударником 4 и внутренним стаканом 5 с шариковым замком относительно внешнего стакана 6, штока излучакщего узла и накладок 7 и 8 до тех пор, пока торец штока 11 не войдет в контакт с внутренней поверхностью дна внутреннего стакана 5 (фиг.6). Накладки 7 и 8 и прижимной элемент 15 не препятствуют перемещению корпуса 1 за счет продольных окон 2, 16 и 3.

Таким образом, через шток 11 на излучающий узел передается усилие, создаваемое массой корпуса 1, электромагнитного ударника 4, внутреннего стакана 5 и каротажного кабеля, которое обеспечивает надежный прижим накладки 8 и прижимного элемента

15 к стенке скважины. Рабочая 10 и возвратная 9 пружины возвращаются в исходное состояние.

После этого производят серию рабочих силовых воздействий электромагнитным ударником 4 на излучающий узел, возбуждая упругие колебания в горных породах через прижимной элемент 15 и накладку 8.

При завершении исследований прекращают подачу управляющего напряжения на электромагнитный ударник 4 и источник извлекают из скважины или устанавливают в другом пункте скважины. Для этого корпус 1 с помощью каротажного кабеля поднимают. Источник вначале принимает промежуточное состояние, при котором возвратная пружина 9 сжата, а внутренний . стакан 5 с шариковым замком находятся в исходном состоянии (фиг.5}.

При дальнейшем подъеме корпуса 1 один торец прижимного элемента 15, прижатый к стенке скважины, остается осуществляет силовое воздействие на дно внутреннего стакана 5 с наружной его поверхности, Внутренний стакан 5 смещается вниз во внешнем стакане 6 вместе с шариковым замком и сжимает рабочую пружину 10. Так как шток 11 контактирует в исходном состоянии с внутренней поверхностью дна внутреннего стакана 5, то он также смещается и сжимает при этом возвратную пружину 9. Клин 14 также смещается вниз и выдвигает своей ступенчатой рабочей поверхностью прижимной элемент 15, который смещает- 15 ся на направляющей 17 в направлении к стенке скважины и растягивает при этом пружину 18.

При завершении силового воздействия внутренний стакан 5 вместе с 2б шариковым замком под действием рабочей пружины 10 возвращается в исходное состояние. Под действием силы трения конца прижимного элемента 15 о ступенчатую рабочую поверхность 25 клина 14 и усилия, создаваемого пружиной 18, клин 14 и шток 11 останавливаются во внешнем стакане 6 в позиции, которую они заняли после завершения первого силового воздействия электромагнитного ударника 4.

Между внутренней поверхностью дна внутреннего стакана 5 и верхним торцом штока 11 возникает зазор. Элект- ромагнитный ударник 4 осуществляет

35 следующее силовое воздействие на внутренний стакан 5, который смещается вниз вместе с шариковым замком.

Шарики 13 в силу инерции некоторое время остаются в исходном положении, а кольцо 12 смещается вниз относительно штока 11. Шарики 13 при этом попадают в верхнюю часть внутренней кольцевой проточки в коль- 45 це 12 и заклиниваются между поверхностью штока 11 и поверхностью внутренней проточки в кольце 12.

Образуется кратковременная жесткая связь между внутренним стаканом 5 и 5р штоком 11 через кольцо 12. Так как внутренний стакан 5 продолжает смещаться вниз, то он принуждает и шток

11 также смещаться вниз. Клин 14 тоже смещается вниз и еще больше выдвигает прижимной элемент 15 из продольных окон 2 и 16 в направлении к стенке скважины. Рабочая пружина

10 и возвратная пружина 9 сжимаются .

1456922 за счет сил трения на месте, а другой вместе с направляющей 17 смещается при перемещении внешнего ròàêàна 6 вверх и воздействует на пружины 19 до тех пор, пока не соскольз нет на нижнюю ступеньку рабочей поверхности клина 14.

Пружина 19 предотвращает падение прижимного элемента 15 вниз. Продольные окна 2 и 16 не препятствуют смещению прижимного элемента 15. Уменьшение сил давления на клин 14 позволяет возвратной пружине 9 переместить шток 11 и клин 14 в исходное положение. Прижимной элемент 15 под действием пружины 19 также возвращается в исходное положение. Шариковый замок не препятствует этому, так как шарики 13 при этом находятся в нижнем положении и поэтому не заклиниваются. Накладка 7 обеспечивает исключение возможности вращения корпуса 1 относительно внешнего стакана 6.

Формула изобретения

1. Скважинный источник упругих волн, содержащий корпус с продольным окном с установленнымй в нем электромагнитным ударником, штоком, возвратной пружиной и узлом излучения, при этом возвратная пружина установлена на штоке с возможностью взаимоцействия со штоком и корпусом, которь;й нижним концом соединен с узлом излучения и установлен с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с электромагнитным ударником, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен внутренним и внешним стаканами, которые установлены в корпусе, шариковым

/ замком и рабочей пружиной, при этом внутренний стакан помещан в верхнюю

1р часть внешнего стакана с возможностью осевого перемещения и взаимодействия внешней поверхностью дна внутреннего стакана с электрсмагнитным ударником, а его внутренней поверхностью — со штоком, шариковый замок прикреплен к краю внутреннего стакана с возможностью взаимодействия со штоком, рабочая пружина помещена на шток с возможностью взаимодейст2р вия с корпусом и внутренним стаканом.

2, Источник по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что он снабжен

25 двумя накладками, при этом Во внешнем стакане выполнено продольное окно со стороны продольного окна в корпусе, в корпусе выполнено второе продольное окно, симметричное отноЗр сительно оси корпуса первому продольному окну, обе накладки. прикреплены к наружной поверхности внешнего стакана с возможностью перемещения в продольных окнах корпуса, а узел

35 излучения установлен в нижней части внешнего стакана с возможностью прохождения через продольное окно во внешнем стакане.! 456922

Вид 3

1456922

gC! ф / О

Составитель О, Комаров

Техред N.Дидык Корректор В. Бутяга

Редактор В.Данко

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7550/45 Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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