Центрирующее устройство скважинного зонда для азимутальных сейсмических наблюдений

 

Использование: для изучения сейсмических волновых полей во внутренних точках среды. Сущность изобретения: электромеханический привод (ЭМП) связан с прижимными элементами через пружину скручивания. Прижимные элементы выполнены в виде дугообразных секторов, перемещаемых в горизонтальной плоскости , и расположены на двух уровнях, симметрично относительно торцов зонда. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 Ч 1/40

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ ССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876468/25 (22) 23.10.90 (46) 30.11.92, Бюл. № 44 (71) Институт физики Земли им, Q.Þ.Øìèäòà (72) В.С.Максаков, А.А.Филимонов, Н.К.Приваловский и В.В.Кузнецов (56) Гальперин Е.И. Вертикальное сейсмическое профилирование. М.: Недра, 1982, с. 124.

Шехтман Г,А., Каплунов А.И., О влиянии силы прижима скважинных приборов на характер регистрируемых сигналов при

ВСП, — в сб. Прикладная геофизика, вып. 73.

М.; Недра, 1974, с. 15.

Авторское свидетельство СССР

¹ 185793, кл. G 01 V 1/40, 1965.

Изобретение относится к скважинной аппаратуре, предназначенной для изучения сейсмических волновых полей во внутренних точках среды, в частности к поляризацион ному методу вертикального сейсмического профилирования.

Известно, что для получения качественной сейсмической информации в широком частотном и динамическом диапазонах, прибор в скважине должен быть жестко связан со средой. Скважинные зонды, применяемые в поляризационном методе ВСП, оборудуются устройствами, которые прижимают их, или центрируют в скважине с силой, в несколько раз превышающей вес прибора.

Существуют различные конструктивные решения центрирующих устройств. Наибольшими преимуществами перед другими конструкциями обладают приборы с управляемыми прижимными устройствами.

„„5Q „„1778727А1 (54) ЦЕНТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

СКВАЖИННОГО ЗОНДА ДЛЯ АЗИМУТАЛЬНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ (57) Использование: для изучения сейсмических волновых полей во внутренних точках среды. Сущность изобретения: электромеханический привод (ЭМП) связан с прижимными элементами через пружину скручивания. Прижимные элементы выполнены в виде дугообразных секторов, перемещаемых в горизонтальной плоскости, и расположены на двух уровнях, симметрично относительно торцов занда. 1 э.п.ф-л ы, 2 ил.

Основными конструктивными недостатками этих приборов являются малая площадь контакта прибора со стенкой скважины, что приводит к возникновению паразитных резонансных колебаний в системе прибор — стенка скважины, нестабильность условий установки прибора при перемещении по стволу скважины из-за неровностей стенок и малой площади контакта, отсутствие независимых прижимных элементов на разных уровнях зонда, возможность заклинивания силово-.о штока электромеханического привода при значительных нагрузках, большие габаритные размеры сейсмических приборов при малой полезной площади под размещение регистрирующей электронной аппаратуры.

Все эти недостатки являются причиной низкой точности измерений амплитуды и фазовой характеристик сейсморегистриру1 778727 ющего канала и, как следствие, приводит к ошибкам в интерпретации полученных сейсмических материалов.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция центрирующего устройства, в которой скважинный сейсмический прибор снабжен управляемым центрирующим устройством, состоящим из трех элементов, расположенных по окружности и связанных с верхней частью силового штока, при помощи которого осуществляется привод, На концах прижимных элементов расположены эксцентрики, которые выполняют роль центраторов, устанавливающих прибор в вертикальном положении при нахождении в скважине. Раскрытие каждого прижимного элемента происходит в вертикальной плоскости, проходящей через ось прибора. Прибор позволяет освобождаться от помех, распространяющихся по кабелю, т.к, в рабочем состоянии удерживает собственный вес и вес приспущенного кабеля.

Основными недостатками прибора являются возникновение паразитных резонансов в рабочей полосе частот системы скважина-прибор, из-за отсутствия прижима нижней части зонда и малой площади контакта прижимных элементов со стенкой скважины, невозможность установки прибора в вертикальной плоскости, возможность заклинивания силового штока при значительных нагрузках на электромеханический привод (ЭМП).

В конечном счете все эти недостатки приводят к значительным погрешностям и снижению точности измерений при сложной конструкции прибора.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет установки зонда строго по вертикали скважины и жесткого контакта с ее стенкой.

Работа прибора поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен вид сейсмического зонда в вертикальном разрезе, а на фиг.

2 — расположение прижимных элементов в горизонтальной плоскости, Скважинный зонд (фиг. 1) состоит из: герметичного корпуса 1, ЭМП 2, блока сейсмоприемников 3. вала 4 вращения, двух пружин 5 скручивания, зубчатых колес 6 и 7, прижимных элементов 8, свечи изолятора 9, В верхней и нижней частях герметичного корпуса 1 скважинного зонда на торцевой стороне закреплены под углом 120О по отношению друг к другу по три прижимных элемента 8, имеющих вид дугообразных секторов. связанных с валом 4 вращения при помощи зубчатых колес 6 и 7 и пружины

5 скручивания. Сейсмоприемники 3 и ЭМП

2 размещены в герметичном корпусе.

5

Работа прибора осуществляется следующим образом. При спуске зонда в скважину 1 элементы 8 прижаты к его корпусу, После установки прибора на заданной глубине, через свечу изолятора 9 подается электрический сигнал на двигатель ЭМП 2, который начинает вращать вал 4, и пружины скручивания 5, закрепленные одним концом на валу, а другим на зубчатом колесе 6. Вращение вала 4 через пружины 5 передается на зубчатое колесо 9, которое приводит во вращение колесо 7, являющееся сателлитом для прижимных элементов 8. Выдвижение прижимных элементов 8 происходит посредством зубчатого зацепления с колесом

7 в горизонтальных плоскостях. Существенным является то, что пружины скручивания начинают работать, т.е. закручиваться при непосредственном контакте прижимных элементов со стенкой скважины, а до возникновения контакта они просто передают свободное, беэ нагрузки вращение вала 4 на зубчатое колесо 6. При непосредственном контакте прижимных элементов 8 со стенкой скважины происходит врезание прижимных элементов в стенку, т.к, они выполнены в виде дугообразных секторов с продольной насечкой на внешней контактирующей стороне. По мере усиления контакта со стенкой скважины, происходит самоторможение колеса 7, связанного с прижимными элементами 8 посредством зубчатого зацепления. Зубчатое колесо 7 и связанное с ним колесо 6 останавливаются, но вал 4 продолжает вращение„постепенно замедляя движение, т,к, связан с зубчатым колесом через пружину 5. ЭМП 2 по мере торможения зубчатой пары 6 и 7, посредством вала 4 начинает закручивать пружины 5 до того момента, когда усилие, развиваемое пружиной при скручивании,не сравняется с усилием, развиваемым ЭМП, после этого происходит остановка двигателя ЭМП.

Пружины 5 в данном случае передают усилие, развиваемое ЭМП,через зубчатую пару на прижимные элементы 8, которые в свою очередь передают это усилие на стенку скважины, что обеспечивает постоянный и жесткий контакт. В предлагаемой конструкции. ввиду ее симметричности могут быть использованы пружины, закрученные как в одну, так и в другую стороны. Применение пружины с противоположным кручением дает более жесткий контакт прижимных элементов со стенкой скважины, т.к. верхние и нижние прижимные элементы перемещаются во встречном направлении, следовательно, происходит суммирование крутящих моментов двух пружин, Известно, что усилие, развиваемое

1778727 одной пружиной скручивания, должно достигать значения не менее 80 — 100 кг, только при этом обеспечивается надежное и постоянное прижатие прижимных элементов зонда к стенке скважины, за счет чего и 5 повышается точность измерения. Отсюда следует повышенное требование к материалу, из которого будет изготовлена пружина. Диаметр проволоки для пружины выбирается в зависимости от требуемого 10 усилия и может колебаться от 4,5 — 6,5 см.

Применение пружин скручивания обеспечивает независимость работы верхних и нижних прижимных элементов, 15

Формула изобретения

1. Центрирующее устройство скважинного зонда для азимутальных сейсмических наблюдений, содержащее корпус, электромеханический преобразователь, вал вращения и три прижимных элемента, о т л и ч а ю ще вся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет установки зонда с рого по вертикали скважины и обеспечения жесткого контакта с ее стенкой, в него до пол ни тельно введены пружины скручивания и три прижимных элемента, при этом прижимные элементы расположены на двух уровнях симметрично относительно торцов зонда и выполнены в виде дугообразных секторов, перемещающихся в горизонтальной плоскости и соединенных с валом вращения посредством пружин скручивания, 2. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что пружины скручивания установлены с возможностью перемещения в противоположных направлениях.

1778727 фаз. 2

Составитель А. Филимонов

Редактор Т. Полионова Техред М.Моргентал Корректор И Шмакова

Заказ 4192 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