Центрирующее устройство скважинных геофизических приборов

 

Союз ColetcKHx

Соцнапнстнческнх

Респубпнк (ц 559207 (61) Дополнительное к авт. свид-ву. (22} Заявлеио06,07.73 (21} 1939637/25 с присоединением заявки № (23} Приоритет (43} Опубликовано 25.05,77,Бюллетень № 19 (45} Дата опубликования описания 22,07.77 (51) М. Кл.в („-/ 01 V 13/00//

//Е 21 В 47/00

Гваударатвеииий иамитэт

Свввтв Министров ВИр ив девам изеврвтеии» и аткритий (53) УДК 550.,839:

: 622. 241 (088.8) A. Ф. Девятов, Д, B. Белоконь, B. Ф. Козяр, С. И. Снндзе и И. Х. Садыков (72) Автори изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный научно -нсспедоватепмкий и проектно - конструкторский институт геофизических нсспедований (54) ПЕНТРИРУВЩЕЕ УСТРОЙСТВО СКВАЖИН НЫХ

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к устройствам дпя исспедования геологоразведочных и про мысповых скважин геофизическими методами.

Известны дентрирутошие устройства, применяюшиеся в разпичных приборах дна геофизических исспедований скважин.

Известно цвнтрируюшее устройство пред/ ставпяюшее собой систему рычагов по копичеству от трех и выше), выполненных из попужесткого материала (например, твердой }0 резины) (1) . Жесткость рычагов выбирается такой, чтобы они деформировапись при усилиях, превышаюших радиапьную составпяюшую веса прибора. Однако зто устройство вряд пи найдет применение при исспедовании И необсаженных скважин, где изменение диаметра происходит в широких предепах, а в известном устройстве диаметр раскрытых рычагов должен 6bmь нескопько меньше ипи равен наименьшему диаметру скважины. 20

Широко распространенные рессорные центрируюшйе устройства (по типу микрозонда 5

5МЗ вЂ” 20) представпяют собой систему из трех и более пружинящих зпементов, чаше всего выполненных в виде дуг окружности. 25

Рессоры посредством шарниров связаны с попзунмли, которые имеют воэможность поступатепьно перемешатыд относитепьно корпуса. Дпя -увепичениа жесткости такого центрирующего устройства попзуны допопнитепь но поджимаются расположенными на корпусе винтовыми цилиндрическими пружинами. Однако значитепьное изменение развиваемого рессорными цвнтрируюшими устройствами усипия цри изменении диаметра раскрытия рес- сор приводит Kтому, что если в максимальном диаметре скважин центратор будет развивать необходомое усипие, равное радиапьной составпяюшей веса прибора, то в минимальном диаметре, развиваемое им уснпие, превосходит необходимое в (2 .... 2,5) раза, что значитепьно ухудшает проходимость прибора при спуске в скважинах малого диаметра.

Рычажные цен трируюшие устройства фонарного типа(например, в каверномере КФМ) представляют систему яз трех и более пар шарнирно с оеднне нных между с об ой рычагов.

Свободные концы верхнихрычагов шарнирно ук реппены на корпусе, а концы нижних также посредством шарниров укреплены на пол559207 зуне, имеющем возможность поступательного перемещения относительно корпуса и подтягиваемого вверх пружиной, расположенной в корпусе. Недостаток таких устройств-малый диапазон изменения диаметров скважю4 5 в которых обеспечивается необходимое дпя центрирования усилие. При уменьшении угла раскрытия рычагов развиваемое усилие резко падает и исчезает полностью при уг» пах близких к Оо то явление пытаются 1о устранить постановкой плоских пружин, вступающих в работу при малых углах рас крытия рычагов.

Рычажные центрируюшие устройства в виде ромбовидного фонаря (например, в при 5 боре каверномер - микрозонд"), в которых размещенная в корпусе пружина растяжения стягивает верхний и нижний попзуны, шарнирно соединенные с рычагами ромбовидного фонаря, обладают теми жеI недостатками, что в и описанные устройства фонарного типа.

Известно центрирующее устройство, представляющее собой разновидность ромбовидного фонаря, в котором силовой упругий элемент выполнен в виде набора плоских рес- 25 сорных пружин, воздействующих на короткие плечи распорных рычагов 121 . Недостатками этого устройства являются необ» ходимость тарировки пакетов пружин каждого, рычага дпя обеспечения одинаковых усилий 30 прижатия потребность повышения усилий пружин вслед твие автономности прижатия каждого рычага и недолговечность незащищенных от коррозии пружин.

Третье центрирующее устройство представ- 35 пяет собой систему из трех цар рычагов, каждая пара которых шарнирно соединена между собой и с подвижными муфтами (31.

Оси, по крайней мере, двух шарнирных сочленений в каждой паре рычагов-не параллель- 40 ны между собой. Рычаги выполнены из упругого материала, имеют возможность изгибаться, а жесткость рычагов в каждой паре различна (ипи при одинаковой жесткос ти различна и;к длина). Однако поперечная 45 восстанавливающая сила зависит от угла смещения рычагов, достигая максимального значения при 50 - 60, постепенно уменьо о о шаясь до О, когда смещение достигает 90 .

Это значит, что усилие прижатия рычагов к о стенке скважины изменяется в широких пре делах при изменении диаметра скважины.

Наибопее близким к изобретению техническим решением является устройство,содержащее корпус, с которым шарнирно связана система рычагов, сиповой шток и силовой упру ий элемент в виде набора тарепьчатых пружин (4), Силовой шток шарнирно связан через коромысло и промежуточные звенья с короткими плечами прижимных рычвгов.

Этим обеспечивается поджатие каждого опорного башмака к стенке скважины с усилием, пропорциональным усилию тарепьчатых пружин, деленному на количество опорных башмаков.

В этом. устройстве степень центрирования пропорционапьнаа усилию мрельчатых пружин, деленному на количество опорных башмаков. Это приводит к тому, что дпя скважин с углом наклона 12 +15о степень центрирования оказывается недо статочной при усилиях тарепьчатых пружин, дпя которых обеспечивается проходимость неуправляемого центрирующего устройства под действием веса приборе при опускании в скважине. Повышение усилия тарепьчатых пружин ддя обеспечения требуемой степени цент рирования неприемлемо дпя неуправляемых центрируюших устройств и требует повышенной мощности привода в управляемых ценя рирующих устройствах.

Uem изобретения - улучшение центрирования и повышение проходимости в скважине.

Достигается это тем, что в известном центрирующем устройстве, содержащем корпус, с которым шарнирно связана система рычагов, силовой шток и силовой упругий элемент в виде набора тарельчатых пружин имеется подвижный упор, на котором выпопнена наружная проточка с перпендикулярными его оси боковыми стенками, а концы плеч прижимных рычагов введены в проточку и сна жены овальными выступами. Подвижный упор выполнен в виде герметичного кожуха, во внутренней полости которого размещен упругий силовой элемент, установлен с зазором относительно корпуса на силовом штоке и соединен с ним эластичной оболочкой.

Выполнение подвижного упора единым узлом с герметичным кожухом, в котором размещены тарельчатые пружины силового упругого эпемента и фиксация его относительно корпуса устройства на силовом штоке исключает консопьность кожуха. Плоский торец, передающий усилия на прижиъ ные рычаги, расположен в промежутке между опорами кожуха на неподвижный силовой шток, что уменьшает перекос при контактировании с одним прижимным рычагом и повышает надежность работы устройства.

Этому же способствует наличие зазора-между упором-кожухом и корпусом устройся ва, исключающего трение поступательно перемещающейся пары в среде скважинной жидкости.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид; (неуправпяемый ва риант).

559207

Устройство содержит шток 1, кожух

2 с размещенными внутри него силовым упругим элементом — тарельчатыми пружинами 3. Пружины 3 вверху упираются в бурт

4, образованный уступом на штоке 1, а внизу - в дно 5 кожуха 2. Кожух выполнен составным из двух стаканов (на чертеже не показаны), соединенных на резьбе и герметично запаянных. Места выхода штока 1 из кожуха 2 защищены эластичными 10 резиновыми компенсаторами 6 и 7 и ограниченная ими полость заполнена маслом. Благодаря этому пакет пружин и поступательно трущиеся пары шток-кожух" защищены от воздействия агрессивной скважинной жидкости, что гарантирует надежность работы силового упругого элемента и постоянстве во времени развиваемых им усилий. Верхний конец штока 1 жестко-связан с корпусом 8, а нижний только центрируется отйосительно него. Между кожухом 2 и корпусом 8 имеется достаточный зазор для беопрепятственного перемещения кожуха относительно корпуса. На корпусе 8 шарнирно закреплены прижимные рычаги 9 и промежуточные 10, на свободных концах которых посредством шарниров укреплены опорные башмаки 11 так, что обеспечена параллельность их оси устройства, 1

Укрепленные .на нижних концах башмаков

11 тяги 12 соединены шарнирно с кольцом

13, удерживающим их нижние концы на определенном расстоянии от оси устройства.

Кольцо 13 свободно перемешается отно- сительно корпуса 14 при изменении угла раскрытия прижимных рычагов 9. Ллина тяг выбрана такой, чтобы при спуске в скважине обеспечивался вход в сужения под дейст вием собственного веса скважинного прибора, с которым соединено центрируюшее устройство.

Короткие плечи рычагов 9 выполнены в виде расположенных под тупым углом. усиленных отрезков и снабжены овальными выс-55 тулами 15, образованными фигурной обработкой самих рычагов или запрессованными в открытые, менее чем на половину диаметра, .отверстия в них цилиндрическими пальцами.

На овальные выступы 15 коротких плеч 5О прижимных рычагов 9 опирается плоский торец 16, образованный проточкой на кожухе 2 и являющийся подвижным упором, поджимаемым тарельчатыми пружинами.

Когда иентрируюшее устройство находится в скважине, тарельчатые пружины 3, упираясь в бурт 4 на штоке 1, давят на дно 5кожуха2 и перемешают его относительно неподвижных штока 1 и корпуса 8. Плос кий торец 16 кожуха 2 воздействует через овальные выступы 15 на короткие плечи при жимных рычагов 9 и прижимает опорные башмаки 11 к стенке скважины. При этом иентрируюшее устройство и соединенный с ним геофизический прибор удерживаются по оси скважины.

В наклонной скважине при достижении горизонтальной составляющей веса прибора предельного для данного центрируюшего устройства значения центрирование нарушается, т. е. устройство смешается с оси скважины. При этом верхние опорные башмаки отходят от стенки скважины, связанные с ними прижимные рычаги разгружаются, а все усилие тарельчатых пружин будет передаваться только на нижний прижимной рычаг. аличие перпенд жулярного к оси устройства плоского торца у подвижного упора и овальных выступов на коротких плечах прижимных рычагов обеспечивает передачу усилия тарельчатых пружин только на ближний к оси устройства опорный башмак, что повышает развиваемое на нем усилие в число раз, равное количеству опорных башмаков. Благодаря этому путем снижения усь лия тарельчатых пружин можно обеспечить повышение жесткости центратора при одновременном снижении усилия проталкивания на входе в сужения в скважине, т. е. повышение степени центрирования и проходимости устройства в скважине.

В описываемом устройстве с тремя опор.ными башмаками может быть достигнуто повышение на 50% жесткости иентратора (a значит и повышение степени центрирования) при одновременном снижении на 50;о усилия проталкивания при входе з сужения (т. е. повышения проходимости устройства) .

Выполнение подвижного упора единым с герметичным кожухом, в котором раэмешены тарельчатые пружины, и фиксация его относительно корпуса устройства на силовом штоке исключает консольность кожуха.

Плоский торец, передающий усилия на прижимные рычаги, расположен в промежутке между опорами кожуха на неподвижный силовой штрек, что уменьшает перекос при контактировании с одним прижимным рычагом и повь шает надежность работы устройства. Этому способствует и наличие зазора между упором-кожухом н корпусом устройства, исключающее трение поступательно перемещающейся пары в среде скважинной жидкости, Выполнение силового штока полым позволяет разместить в нем электрические провода я гибкие, тяги для соединения составных частей скважинного прибора.

7 Л9207

Испытания показали, что неуправляемое устройство обеспечивает хорошее центриро вание в скважинах с углом наклона 15о нри удовлетворительной проходимости и высокой надежности устройства. 5

С использованием предложенного выполи ьния свяэп прижимных рычагов с тарепьч втыми пружинами разрабатывается управляео. ое центрируюшее устройство, в котором сии- 1о мание усилия тарельчатых пружин поэлоаяет применить привод меньшей мошности, повысить надежность работы устройства.

t5

Формула изобретения

Бентрируюшее устройство скважинных ге- © офизических приборов, содержашее корпус, шарнирно связанную с ним систему прижим.abtIx рычагов силовой упругий элемент, силовой шток и эластичные оболочки, отделяюшие малоналолненную полость, о т л и - 25 ч а ю ш е е с я тем, что, с целью улучшения ценц ирования и повышения проходимости в скважине, устройство снабжено подвижным упором, на котором выполнена наружная проточка с перпендикулярными его оси боковыми стенками, а концы плеч примап « ю ных рычагов введены в проточку и снабжены овальными выступами, при этом подвижный упор вылолнен s виде герметичного кожуха, во внутренней полости которого размешен упругий силовой элемент, установлен с зазором относительно корпуса на силовом штоке и соединен с ним эластичной оболочкой. источники информапии, принятые во вни» мание при экспертизе:

1. Патент США № 2931440 кл. 166-41, опубл в 1960 г

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 182902, М., кл. Q 01 V 11/00, опубл. в 1966 г.

3.,Патент США % 3092182,,кл. 16641 опубл, в 1963 r.

4. Авторское свидетельство СССР № 200536, М кл. Е 21 В 47/00, опубл, в 1967 г.

559207

Составитель Э. Терехова

Редактор Е, Гончар Техред A. Богдан Корректор Д. Мельниченко, Заказ 1367/99 Тираж 73.7 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4