Патент ссср 370569

 

ft::i .: ;.„; -,;,о

О ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

370569 (61) Зависимое от гчт. свидетельства— (22) Заявлено20.01.69 (21) 12Оц 74 2В 2д с присоединением заявки №(32)ПриоритетОпубликовано 25. 1 1. 74.Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 30.07.75 (51) М. Кл. GO1 v y00

Государственный комитет

Соввта Министров СССР по делам изаоретеннй н открытий (63) УДК 550.835 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. М. Воскобойников, В. И. Уткин, Ю. Б. Бурдин и Г. Д. Зубарев

Ордена Трудового Красного Знамени институт геофизики (71) Заявитель

Уральского филиала АН СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН МАЛОГО

ДИАМЕТРА

Изобретение предназначено для проведения исследований гамма-гамма методом в скважинах малого диаметра и рассчитано на одновременное измерение интенсивности рассеянного гамма-излучения и профиля 5 стенки скважины, по которой скользит измерительный блок. Оно может найти применение в геологоразведочных и геофизических ,работах при разведке полезных ископаемых

: (угля, железа, полиметаллов и др.). 1p

Известно устройства с выносными измеринельными блоками, применяемые для целей гамма-гамма каротажа, делятся на два типа.

К первому относятся устройства с разомкнутой механической системой, в которых выносной блок шарнирно крепится к ,ниЖнему концу корпуса снаряда с помощью ,несущей штанги.При измерениях выносной блок прижимается к стенке скважины либо с 20 помошью одной рессоры, укрепленной на выносном блоке и упирающейся в стенку скважины, либо с помощью двух рессор, одна из которых укреплена на корпусе снаряда и упирается в несущую штангу, а вто- 25 рая укреплена на штанге и упирается в выносной блок.

Ко второму типу относятся устройства с замкнутой механической системой. В таких устройствах к выносному блоку с двух сторон крепятся шатуны, свободные концы которых скользят по направляющим, жестко закрепленным на корпусе снаряда. Прижимное усилие создается либо цилиндрическими пружинами, либо плоскими рессорными пружинами, которые одновременно служат шатунами.

Однако при спуске в скважину устройств первого типа выносной измерительный блок должен быть с помощью специального механизма жестко зафиксирован по направлению оси симметрии снаряда или прижат к корпусу устройства; в противном случае возникают расклинивающие усилия, препятствующие спуску.

В устройствах с разомкнутой механической системой выносной блок фиксируют вручную на поверхности, а в скважине, по сигналу с поверхности, специальное электромагнитное устройство высвобождает при370569 жимную систему. Поэтому при многократном спуске устройства (для проведения детальных или контрольных исследований), устройство перед каждым спуском подни» мают на поверхность для фиксации (прижатия) выносного блока. В результате существенно снижается производительность геофизических работ и, кроме того, непро» изводительно изнашивается аппаратура.

При спуске в скважину устройств второго типа расклинивающие усилия не возника1 кт за счет того, что концы двух шатунов свободно скользят по направляющим при движении снаряда как вверх, так и вниз . по скважине. В то же время срок службы устройства резко сокращается как за счет непроизводительного износа поверхности выносного блока при холостых пробегах снаряда, так и за счет повышенной аварийности спуско-подъемных операций для устройств с неуправляемой механиче» ской системой (особенно в скважинах про буренных в сложных физико-геологических условиях).

С точки зрения методики гамма-гамма каротажа указанные устройства отличаются, во-первых, большим габаритным диаметром (Ai70 мм ), уменьшение которого без изменения конструкции измерительного устройства приводит к резкому ухудшению условий экранировки детектора от скважинI ных лучей. Во-вторых для интерпретации результатов гамма-гамма каротажа желательно одновременно измерять интенсивности рассеянного излучения и профиля стенки скважины, по которой скользит выносной измерительный блок. Ни одно из упомянутых устройств не позволяет измерять профиль стенки скважины, поэтому такие измерения производят дополнительно с помощью каверномера.

Предлагаемое устройство обеспечивает управление фиксацией (прижатием) выносного измерительного блока и его высвобождением непосредственно в скважине.

Для этого верхний шатун закреплен на корпусе снаряда, а нижний, свободно скользящий по направляющей, соединен с сердечником электромагнита, причем точки крепления каждого шатуна к выносному блоку и корпусу расположены по разные стороны от оси симметрии снаряда; с целью, . уменьшения габаритного диаметра прибора (при прижатом измерительном блоке) прижимные цилиндрические пружины частично утоплены в специальные пазы в шатунах и крепятся к выносному блоку с помошью гибких тяг, размещенных в пазах внутрен» ней части корпуса снаряда; одной стороне

4 выносного измерительного блока придана форма внутренней части корпуса, а другойстенки скважины; для измерения профиля стенки скважины на верхнем вращающемся

5 конце верхнего шатуна установлен кронштейн с колесиком, катящимся по плоской пластине штока, соединенного с потенциометром каверномера.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Оно содержит гибкий шланг 1, оси

2 и 3 вращения шатуна, пазы 4 для размещения тяг, точку 5 крепления шатуна к выносному блоку, направляющие салазки 6, 15 соленоид 7, нижнюю часть 8 корпуса; шатуны 9; камеру 10 источника излучениьц источник 11 гамма-излучения, приемное окно 1Ы детектора излучений; камеру 13 детектора излучений; гибкие тяги 14; пружины 15, кронштейн 16, вращающееся коле20 сико 17, пластину 18; шток 19.

Устройство работает следующим образом.

При спуске снаряда в скважину в элект ромагнит через каротажный кабель подащ ется ток. Сердечник втягивается в соленоид, увлекая за собой шатун и выносной блок, который прижимается к внутренней поверхности корпуса. При этом гибкие тяги входят в паз, а рабочие пружины размеЗ0 щаются частично внутри шатунов. Во время прижатия блока шатун вращается вокруг оси и кронштейн дает возможность подпружиненному штоку каверномера отойти в крайнее левое положение, соответстЗ0 вуюшее габаритному диаметру снаряда.

Для уменьшения трения на кронштейне установлено вращающееся колесико, которое катится по круглой пластине,закрепленной на штоке. ,р После спуска снаряда на заданную глубину ток через электромагнит выключается, и под действием пружин выносной блок прижимается к стенке., скваж.шы.

Кронштейн, вращаясь вместе с шатуном д вокруг оси, давит через колесико и пластину на шток, который устанавливает

I движок потенциометра каверномера в положение, соответствующее. углу поворота верхнего шатуна от исходного положения.

50 После этого снаряд поднимают.

Выносной блок при,цвижении снаряда вверх по скважине следует за всеми неровностями стенки скважины, то приближаясь, то удаляясь от корпуса устройст55 ва, При этом шатун, вращаясь вокруг . оси, передает изменения диаметра скважины на шток каверномера, регистрируя тем самым профиль стенки скважины, по которой скользит выносной блок.. Вместе

60 с этой информацией регистрируется, как

370569 обычно, интенсивность рассеянного лоро- ) дами гамма-излучения. По окончании рабочего подъема снаряда включается ток через электромагнит, который, втягивая сердечник, прижимает выносной блок к корпусу. В результате снаряд готов к холостому пробегу, либо для подъема на поверхность, либо для спуска и проведения контрольных измерений.

Предмет изобретения

1. Устройство для исследования скважин малого диаметра, содержащее прижимную рычажно-пружинную систему с под- 15 вешенным на ней измерительным блоком, несущим источник и детектор гамма-излучения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения эффективности исследований, в нем измерительная система 20 выполнена в виде находящихся в плоскости, параллельной продольной оси снаряда пар вращения и поступательной, шарнирно связанных между собой жестким выносным блоком. 25

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью измерения профиля скважины, наружная йоверхность вращающегося внутри снаряда шарнира качают,ейся пары, выполнена в виде кулачка 30 и взаимодействует непосредственно или через промежуточное механическое звено в виде штока с потенциометром каверномера.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю« щ е е с я тем, что, с целью механического управления системой, часть шарнира, совершающего поступательное движение

I внутри корпуса, шарнирно соединена с сер печником соленоида, управляемым с наруж ной поверхности скважины.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения усилий, необходимых для управления системой, крайние точки пар расположены за габаритами измерительного блока.

5. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения поперечных размеров снаряда, на внутренней поверхности шатунов выполнены пазы для размещения в них пружин с тягами.

6. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения надежной экранировки детектора, поверхности взаимного контакта выносного блока и снаряда выполнены идентичными.

7. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улучшения контакта выносного блока со стенкой скважины, наружная поперечная поверхность его выполнена по радиусу, равному среднему радиусу исследуемых скважин.