Прижимное устройство для скважинного сейсмического прибора

 

Изобретение относится к технике скважинной сейсмической разведки и может быть использовано при работах методом вертикального сейсмического профилирования (ВСП) в обсаженных и необсаженных скважинах. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства, а также исключение его заклинивания при выходе из строя в раскрытом положении прижимного элемента, сокращение времени отработки скважины путем перемещения скважинного прибора в прижатом к стенке скважины состоянии и упрочение его конструкции . Цель изобретения достигается за счет размещения кинематической пары, осуществляющей регулировку положения прижимного элемента 1 в открытой части корпуса 9 скважинного прибора и совмещение одного из ее звеньев со средней частью вала 8. При этом средняя часть вала может быть выполнена в виде винта, связанного посредством гайки3 соскважинным прибором . 6 з.п.ф-лы, 3 ил. С

СОКН СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 Ч 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4630358/25 (22) 02.01.89 (46) 30.12.91,Бюл. ¹ 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки

"ВНИИГеофизика" (72) Г.А.Шехтман и M,È.Êóðàñîâ (53) 550.83 (088.8) (56) Каплунов А.Й. Аппаоатура для сейсморазведочных работ в скважинах. M. Недра, 1980, с. 114-127.

Авторское свидетельство СССР

¹ 254803, кл. G 01 Ч 1/40, 1969. (54) ПРИЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

СКВАЖИННОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРИБОРА (57) Изобретение относится к технике скважинной сейсмической разведки и может быть использовано при работах методом Ы 1762334 А1 вертикального сейсмического профилирования (ВСП) в обсаженных и необсаженных скважинах. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства, а также исключение его заклинивания при выходе из строя в раскрытом положении прижимного элемента, сокращение времени отработки скважины путем перемещения скважинного прибора в прижатом к стенке скважины состоянии и упрочение его конструкции: Цель изобретения достигается за счет размещения кинематической пары, осуществляющей регулировку положения прижимного элемента 1 в открытой части корпуса 9 скважинного прибора и совмещение одного из ее звеньев со средней частью вала 8. При этом средняя часть вала может быть выполнена в виде винта, связанного посредством гайки 3 со скважинным прибором. 6 з.п.ф-лы, 3 ил.

1702334

Изобретение относится к технике скважинной сейсмической разведки, его можно использовать при работах методом вертикального сейсмического профилирования (ВСП) в обсаженных и необсаженных буровых скважинах.

Известно использование при работах методом ВСП прижимныхустройств; управляемых. Неуправляемых и комбинированных. Управляемое прижимное устройство раскрывает или убирает прижимы в скважине по команде, передаваемой по кабелю с поверхности. Неуправляемое прижимное устройство опускается и извлекается из скважины с раскрытыми прижимами. В комбинированном прижимном устройстве один из приборов зонда имеет управляемое прижимное устройство, а другие — неуправляемое, Неуправляемые прижимные устройства применяют, как правило, при работах в обсаженных скважинах, так как в необсаженных скважинах из-за изменения диаметра скважины качество контакта снаряда со стенкой скважины может сильно изменяться, а при наличии каверн контакт может оказаться неудовлетворительным для получения кондиционного материала.

Управляемые прижимы однократного действия срабатывают только от одной команды с поверхности земли, после чего снаряд можно перемещать лишь вверх по стволу скважины, При работах в необсаженФ ной скважине такие прижимы, как и неуправляемые, не обеспечивают надежности контакта со стенкой скважины. Кроме того, работа с такими прижимами неудобна из-за необходимости всякий раз извлекать снаряд на поверхность с целью перезарядки прижима для беспрепятственного повторного спуска снаряда на нужную глубину.

Управляемое прижимное устройство многократного действия раскрывает, а также убирает прижимы в скважине по команде с поверхности земли, В таком устройстве применяют прижимной рычаг жесткого типа, который является сменным и подбирается в соответствии с диаметром скважины.

Недостатком прижимного устройства такого типа является менее высокая производительность при работах с ним в обсаженных скважинах по сравнению с неуправляемым прижимом из-за необходимости многократного раскрывания и убирания прижимов в процессе отработки скважин, а также его меньшая надежность из-за опасности выхода из строя прижимного механизма в тот момент, когда жесткий прижимной рычаг находится в раскрытом сОстОянии, и Возможной В связи с этим

55 опасностью аварии в скважине. Это же относится и к комбинированным прижимным устройствам.

Наиболее близким к изобретению является прижимное устройство для скважинного сейсмического прибора, содержащее корпус, разделенный на негерметичную и герметизированную от внешнего давления части, прижимной элемент в негерметичной части и электромеханический привод, расположенный в герметизированной части и связанный с прижимным элементом при помощи кинематической пары. В качестве кинематической пары в нем используется винтовая пара. Это устройство реализовано в скважинном сейсмическом приборе, в котором силовой шток, являющийся одним из звеньев винтовой пары, поступательно перемещается между герметичной и негерметичной частями корпуса, Шток, кинематически связанный с прижимным рычагом, раскрывает его или при реверсе электродвигателя убирает, освобождая снаряд для последующего его перемещения по стволу скважины. Оба конца силового штока в этом устройстве расположены в герметиэированных от внешнего давления камерах (или в одной герметизированной камере), что позволяет исключить влияние внешнего давления на силу прижима, Принцип, положенный в основу этого прижимного устройства, используется в скважинных приборах с управляемыми прижимными устройствами многократного действия.

Основным недостатком известной аппаратуры является ее невысокая надежность при работах в условиях высоких давлений, обусловленная тем, что силовой шток, управляющий прижимным рычагом, перемещается поступательно между герметизированной и негерметизированной частями корпуса снаряда. При этом уплотнительные резиновые кольца, обеспечивающие герметизацию, перемещаются вместе со штоком. По мере увеличения глубины снаряда уплотнительные кольца все больше деформируются под влиянием внешнего гидростатического давления. трение их о корпус наряда в процессе перемещения штока при этом также увеличивается.

Кроме того, при многократных перемещениях штока действию внешней (часто — агрессивной ) среды последовательно подвергается каждый из становящихся негерметичным участков корпуса снаряда, вдоль которых перемещается шток с уплотнительными кольцами, в результате чего чистота поверхности, по которой скользят деформированные внешним давлением кольца, ухудшается. В результате уплотни1702334

10

20

55 тельные кольца при проведении ВСП на больших глубинах часто лопаются, а снаряд выходит из строя. Если при такой неисправности прижимной рычаг находится в раскрытом состоянии, то в необсаженной скважине вполне вероятна опасность аварии, так как жесткий рычаг может помешать прохождению снаряда через вышерасположенные суженные участки ствола скважины при попытке извлечь его на поверхность.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства, а также исключение его заклинивания при выходе иэ строя в раскрытом положении прижимного элемента, сокращение времени отработки скважины путем перемещения скважинного прибора в прижатом к стенке скважины состояния и упрощение его конструкции.

На фиг, 1 приведено предложенное устройство, продольный разрез: на фиг, 2— фрагмент устройства, содержащий уплотнительное кольцо и дополнительные элементы. способствующие повышению гидропрочности устройства; на фиг. 3 — другой вариант устройства, в котором кинематическая пара, соединяющая вал с прижимным элементом. содержит гибкий элемент.

Устройство включает прижимной рычаг

1, ось 2 вращения прижимного рычага, неподвижно закрепленн JIG на корпусе устройства, гайку 3, электропривод 4, подшипник

5, уплотнительное кольцо 6, фиксатор 7, вал

8, корпус 9, кассету 10 с сейсмоприемниками, втулку 11 из фторопласта, стальную шайбу 12 и шайбу 13 из фторопласта, а также гибкий элемент 14, выполненный в виде троса.

Принцип работы устройства состоит в следующем.

Крутящий момент от электропривода 4 передается валу 8. который зафиксирован в корпусе прибора 9 при помощи подшипников 5 и имеет возможность только вращательного движения. Оба конца вала.8 расположены в герметизированном от внешнего давления корпусе 9, при этом герметизация достигается при помоши уплотнительных резиновых колец 6. Средняя часть вала 8, расположенная в негерметичной части корпуса, выполнена в виде винта и посредством гайки 3 связана с коротким плечом прижимного рычага 1. Гайка 3 при вращательном движении вала 8 может смещаться лишь вдоль оси снаряда, так как она зафиксирована в корпусе 9 снаряда при помощи фиксатора 7, который жестко закреплен в корпусе 9 одним концом и входит другим концом в паз гайки 3, Таким образом, крутящий момент вала 8 преобразуется в поступательноедвижение гайки 3, кинематически связанной с прижимным рычагом 1.

Поэтому рычаг 1 прижимает снаряд к стенке скважины или освобождает его при реверсе электродвигателя.

Оба конца вала 8, содержащие уплотнительные кольца 6, имеют одинаковый диаметр с целью компенсации внешнего гидростатического давления, Средняя часть вала 8, содержащая резьбу, имеет диаметр, не превышающий диаметр концевых участков вала. Поэтому гайка 3 выполнена разрезной (иэ двух частей) и одевается на винт после того, как он занял рабочее положение в корпусе устройства. Обе половинки гайки

3 стягиваются между собой болтами.

Длинное плечо прижимного рычага 1 может быть выполнено в виде рессоры. Тем самым достигается возможность перемещать снаряд вдоль ствола скважины в прижатом к стенке скважины состоянии при раскрытом рычаге l. Предотвращение скручивания кабеля при перемещении снаряда вдоль ствола скважины в прижатом к стенке скважины состоянии обеспечивается путем использования устройства свободного вращения, которое размещается между кабельным наконечником и скважин ным прибором. Жесткость рессоры берут такой, чтобы частота собственных колебаний скважинного прибора находилась в области высоких частот за пределами рабочего диапазона регистрируемых частот сейсмических колебаний.

При вращении вала 8 деформированные под действием внешнего гидростатического давления уплотнительные кольца 6 остаются неподвижными. При этом трение вала 8 о кольца 6 исключаегся путем введения втулок 11, изготовленных из фторопласта, отличающегося гораздо меньшей чем резина величиной коэффициента трения.

Пружинная разрезная шайба 12, также изолированная от вала 8 при помощи фторопластовой шайбы 13, препятствует выдавливанию резины уплотнительного кольца 6 в зазор между корпусом 9 и валом 8, повышая тем самым гидропрочность устройства в целом.

Согласно фиг. 3 рессора 1 перед спуском снаряда в скважину убирается (прижимается к корпусу снаряда) путем наматывания троса 14 на вал 8. В момент прижатия рессоры 1 к корпусу снаряда ток в цепи электродвигателя достигает максимального значения {из-за увеличения механической нагрузки на вал 8), что позволяет на поверхности земли вовремя отключить электропитание. При прижатии прибора к

1702334.стенке скважины (вследствие разматывания троса 14 с вала 8) трос ослабляется, а величина тока в цЕпи двигателя достигает минимального значения, что позволяет отключить питание двигателя на поверхности земли в нужный момент, Другой путь управления электродвигателем состоит в использовании для этой цели тахометра, так как в крайних положениях прижимного элемента 1 частота оборотов двигателя отличается от его частоты при промежуточном положении элемента 1 из-за изменения нагрузки двигателя, Представленное на фиг, 3 устройство предназначено для работы в обсаженной скважине, так как в скважине необсаженной диаметр ее ствола существенно изменяется, вследствие чего обеспечить одинаковое прижимное усилие в различных точках приема при использовании устройства данного типа обеспечить трудно.

На фиг. 3 прижимной элемент представлен в простейшей форме — в виде изогнутой рессоры с одним концом, жестко прикрепленным к корпусу устройства, и другим свободным концом, непосредственно контактирующим со стенкой скважины в прижатом состоянии (тогда торсик 14 смотан с вала 8). Однако рессора может быть выполнена в виде дуги, концы которой находятся в скользящем контакте с концевыми участками скважинного сейсмического прибора, а средняя ее часть, усиленная дополнительной прижимной планкой, связана посредством троса 14 (или стальной ленты) с валом 8.

В устройстве управление прижимными элементами при помощи электропривода осуществляется при неподвижном положении уплотнительных колец, деформированных под действием гидростатического давления, создаваемого буровой жидкостью. При этом кинематическая пара, связанная с валом электродвигателя, вынесена в негерметизированную внешнюю часть корпуса, вследствие чего исключено поступательное перемещение одного из звеньев кинематической пары между герметизированной и негерметичной частями корпуса устройства, резко снижающее надежность прототипа. Кроме того, при одном из конкретных воплощений кинематической пары— в виде винтовой пары — гайка, кинематически связанная с прижимным рычагом, зафиксирована от вращательного движения путем соответствующего его прикрепления к корпусу устройства. В результате уменьшается опасность деформации прижимного рычага, его разрушения, а такж заклинивания.

5 ным прибором в тех случаях, когда прижимное устройство выходит из строя в

Замена жесткого прижимного рычага на прижимной рычаг, у которого длинное плечо выполнено в виде рессоры, исключает опасность закупорки ствола скважины скважинраскрытом положении прижимного рычага.

Кроме того, упругий, а не жесткий контакт со средой, достигаемый посредством использования рессоры, позволяет в условиях обсаженной скважины, а также необсаженной, пересекающей крепкие породы, не садержащие каверн, перемещать снаряд из одной точки наблюдения в другую в прижатом к стенке скважины состоянии, в результате чего сокращается время отработки скважины. В условиях высоких давлений и температур зто также способствует повышению надежности и уменьшению опасности аварий при работах ВСП на больших глубинах.

Кроме того, кинематическая пара, связанная с прижимным элементом. выведена за пределы герметизированной от внешнего давления части корпуса, содержащей электродвигатель и редуктор. В результате повышается надежность работы уплотнительных элементов, осуществляющих герметизацию одной из частей корпуса от внешнего давления. За счет сочетания упругой рессоры и управляемого прижима многократного действия расширяются функциональные воэможности прижимного устройства (оно может использоваться в неуправляемом режиме, когда рычаг раскрыт, либо в качестве управляемого прижима многократного действия в тех случаях, когда из-за каверн перемещать снаряд в прижатом к стенке скважины состоянии нецелесообразно) и повышается безопасность работы с ним.

Формула изобретения

1. Прижимное устройство для скважин ного сейсмического прибора, содержащее корпус с герметичной и открытой полостями, прижимной элемент в открытой полости корпуса и электромеханический привод с выходным валом, расположенный в герметичной полости корпуса и связанный с прижимным элементом при помощи вала и кинематической пары, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, средняя часть вала и кинематическая пара расположены в открытой полости корпуса, а второй конец вала — e герметичной полости, при этом одно из звеньев кинематической пары совмещено со средней частью вала, а другое ее звено соединено с прижимным элементом, 10

1702334

Q

Составитель Н.)Кукова

Редактор М.Келемеш Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 4542 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средняя часть вала выполнена в виде винта, связанного посредством гайки с прижимным элементом.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч à ющ е е с я тем, что гайка прикреплена к корпусу с возможностью лишь поступательного ее перемещения, 4. Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что гайка выполнена разрезной.

5, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью исключения заклинивания скважинного прибора в стволе скважины при выходе его из строя в раскрытом положении прижимного элемента, а также сокращения времени отработки скважины путем перемещения скважинного прибора в прижатом к стенке скважины состоянии, прижимной элемент выполнен в виде рычата, длинное плечо которого является рессорой.

5 6. Устройство поп.1,отл и чаю щеес я тем, что, с целью упрощения его конструкции при перемещении скважинного прибора в прижатом к стенке скважины состоянии, прижимной элемент выполнен в

10 виде рессоры, при этом рессора связана с валом посредством гибкого элемента.

7. Устройство по и. 6, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что гибкий элемент выполнен в виде ленты или троса, один из концов элемента

15 прикреплен к рессоре, а другой конец прикреплен к валу с возможностью наматывания на него или сматывания при реверсировании электромеханического привода.