Устройство для выявления экстремальных параметров поперечного сечения полых тел

 

О П И С А Н И Е 771ЗЗО

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.01.79 (21) 2709955/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Е 21 В 47/08//

G 01 В 3/00

Гооударстаенный комитет

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 20.10.80 (53) УДК 550.83 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Ф. Иванников и Ю. П. Терещенко

Южное морское научно-производственное геолого-геофизическое объединение «Южморгео» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПОЛЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин, в частности, может быть использовано в многорычажных каверномерах-профилемерах.

Для оценки технического состояния ствола необсаженной скважины или обсадной колонны производят построение их поперечного сечения, например, с помощью многорычажных профилемеров. Наиболее важными параметрами поперечного сечения скважины или колонны являются их минимальные или максимальные радиусы-векторы, т.е. экстре- 10 мальные параметры, по величине которых можно оценивать местонахождение, например, прихватоопасного интервала в открытом стволе скважины или локального одностороннего сужения в обсадной колонне.

Известно устройство для выделения экст15 ремальных параметров, примененное в многорычажном профилемере, в котором сигналы от всех измерительных шумов поступают на дневную поверхность, анализируются электронной схемой, а затем поступают на регистрирующее устройство. Недостатком этого устройства является сложность реализации электронного анализатора и необходимость передачи на дневную поверхность информации обязательно от всех измерительных рычагов, т.е. в любых обстоятельствах обязательно должна действовать м ногоканальная телеметрическая схема (1).

Известны конструкции трубных профилемеров (нутромеров), которые содержат механические устройства, позволяющие выделять максимальный радиус (2). Селективный механизM в этих приборах- выполнен в виде самостоятельной измерительной системы, что является недостатком этих устройств.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является каверномер для исследования внутренней поверхности труб. в котором имеется механическое устройство, позволяющее измерять одновременно максимальный и минимальный радиусы (3).

В каверномере селекторное устройство выполнено как самостоятельный измерительный блок, размегценный в отдельном отсеке прибора, и содержит собственный сложный механизм подпружиненных рычагов (шумов), помимо основной рычажно-измерительной системы.

Это обстоятельство является наиболее существенным недостатком прибора, так как не только значительно усложняется- и удоро771330 жается прибор в целом, но и снижается надежность, а из-за различного местонахождения шумов основной измерительной системы и шумов селектора снижается точность и осложняется обработка регистрируемой информации (ввиду расхождения в глубинах).

Помимо этого, система рычагов (щупов) находится в открытой части прибора, а датчики размещаются в так называемой «сухой» части. В скважинных условиях (при большом гидростатическом давлении, в жидкостной среде бурового раствора) обеспечение герметизации, уплотнения подвижных элементов (штоков) является трудной задачей и решающим фактором надежности прибора в целом.

Применяемое в каверномере скользящее взаимодействие щупов с вогнутой и выгнутой поверхностями сопрягающих элементов характеризуется пониженным конусом трущихся поверхностей.

Кроме того, устройство обладает ограниченным радиальным ходом щупов, величина которого обусловлена размерами соприкасающихся элементов, а величина последних лимитируется диаметром прибора.

Цель данного изобретения — повышение надежности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве узел селекторного механизма, служащий для выделения максимального и минимального радиусов-векторов, встроен в единую измерительную рычажную систему и не содержит собственных щупов, для этого в механизм рычажной измерительной системы (основной) вводятся два встречно подпружиненных соосных стержня-толкателя, имеющих на внутренних концах плоские площадки в виде дисков, а внешними концами связанных с датчиками перемещения. Диски взаимодействуют со штоками, связанными с измерительными рычагами, например, с помощью закрепленных на свободных концах штоков упорных площадок, которые находятся в пространстве между дисками. При этом верхний стержень-толкатель своим диском опирается на площадку штока, связанного с рычагом, имеющим наименьшее раскрытие, а нижний диск упирается в площадку штока наиболее раскрытого рычага.

В данном устройстве встречно-подпружиненные стержни-толкатели и диски, воспринимающие движение максимально и минимально отклоненных измерительных рычагов,выполнены одинаковыми и не имеют какой-либо специальной формы, имеющей функциональное значение (конус, раструб и т.п.).

На чертеже показана принципиальная кинематическая схема предлагаемого устройства.

Скважинный прибор 1 показан в скважине 2, где имеются выработка 3 и сужение ствола 4. Измерительные рычаги 5 и 6 контактируют со стенкой скважины (трубы) .

С рычагами 5 и 6 посредством пружин 7, 8 контактируют штоки 9, 10, количество штоков равно количеству рычагов и размещены они по периметру прибора). В верхней части штоки имеют упорные площадки 11, 12, например, в виде консолей секторов или радиально направленных пальцев. Упорные площадки помещены в пространстве между дисками 13, 14, которые под воздействием пружин 15 и 16 выталкиваются навстречу друг другу. Верхний диск 13 упирается в площадку 11 штока 10, связаннсго с рычагом 5, имеющим минимальное раскрытие, а нижний диск 14 упирается в площадку 12 штока 9, связанного с рычагом 6, имеющим максим альное раскрытие (из общего множества измерительных рычагов показаны

15 только два рычага, имеющих экстремальные раскрытия) .

Упорные площадки дру;их штоков (одна из них 17 показана пунктиром) также находятся в пространстве между дисками, но не контактируют с их поверхностями, так как

20 рычаги, с которыми они связаны, занимают промежуточное положение относительно максимально и минимально раскрытых рычагов.

Диски 13, 14 закреплены на стержняхтолкателях 18, 19, кинематически связанных с датчиками перемещения 20, 21.

23

Показанные на схеме датчики 22, 23, связанные непосредственно со штоками 9, 10, относятся к числу известных деталей основной рычажной измерительной системы и служат для информации о положении дан2р ного рычага.

В работе детали механизма взаимодействуют следующим образом.

При контактировании с выступом 4 в скважине 2 рычаг 5 перемещает шток 10, который своей верхней поверхностью упорной площадки 11 вступит в контакт с верхним диском 13 и, сжимая пружину 15, перемещает стержень-толкатель 19, который воздействует на датчик 21, изменяя его выходной сигнал пропорционально перемещению

4в штока 10 и рычага 5 соответственно . Одновременно шток 10 воздействует и на непосредственно связанный с ним датчик 22.

Показания датчиков 21 и 22 в данном случае будут совпадать.

4i Рычаг 6, контактирующий с выработкой, выталкивается пружиной 8 через шток 9, упорная. площадка которого своей нижней поверхностью вступает в контакт с нижним диском 14, сжимает пружину 16 и, перемещая стержень-толкатель 18, изменяет выходной сигнал датчика 20. Одновременно при движении штока 9 изменяется и выходной сигнал датчика 23, показания которого будут совпадать с показаниями датчика 20.

При изменении поперечного. сечения скважины, например, когда выступ 4 пройден прибором, пружина 7 выталкивает шток 10, пружина 15 выталкивает стержень-толкатель 19 до упора диска . .3 в любую другую

771330 упорную площадку одного из штоков, занимающего наиболее высокое положение.

При преодолении выработки 3 рычаг 6 переместит шток 9 вверх, пружина 16 вытолкнет стержень-толкатель 18 с диском 14 до упора в нижнюю поверхность упорной площадки одного из штоков, занимающих теперь наиболее низкое положение.

В процессе измерения по стволу скважины в соответствии с перемещением измерительных рычагов будут меняться положения штоков и их упорных площадок, причем воздействовать с верхним и нижним диском может любой из них,занимая положение выше или ниже остальных.

Таким образом, датчик 20 всегда выдает информацию о положении одного из рычагов, имеющего максимальное раскрытие, т.е. расположенного по максимальному радиусу, а датчик 21 всегда будет выдавать информацию о положении рычага, имеющего минимальное раскрытие.

При отсутствии дефектов или каких либо аномалий, когда труба скважины или другой исследуемый полый объект имеет правильный круговой профиль сечения, все измерительные рычаги, в том числе 5 и 6, будут иметь одинаковое раскрытие, а штоки 9, 10 и др. и упорные площадки 11, 12, 17 установятся на одном уровне. В этом случае диски 13 и 14 минимально сблизятся и будут контактировать, в идеальном случае, одновременно со всеми площадками 11, 12, 17, а датчики как основной системы (22, 23 и др.), так и «максимальный» 20, и «минимальный» 21, будут выдавать равные показания, соответствующие данному размеру трубы, скважины и т.п.

Устройство характеризуется простотой реализации и надежностью работы. Оно может быть применено в любой конструкции многорычажных каверномеров-профилемеров, а в некоторых случаях позволит упростить телеизмерительную систему.

Формула изобретения

Устройство для выявления экстремальных параметров поперечного сечения полых тел, например, скважин, содержащее много15 рычажный измерительный механизм с подпружиненными рычагами и штоками, связанными с датчиками перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений, вдоль оси прибора установлены встречно подпружиненные гв верхний и нижний диски, связанные с датчиками перемещения, а штоки рычажного измерительного механизма прибора снабжены упорами, которые находятся в пространстве между дисками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 438777, кл. Е 21 В 47/08, 1973.

2. Патент США № 2695457, кл. 33 †1, опублик. 1954.

3. Патент США № 2771685, кл. 33 — 178, опублик. 1956 (прототип).

771330

Составителв Л. Стреиоухова

Редактор Е. Абрамова Техред К. Шуфрич Корректор Н. Бабинеи

Заказ 6654/45 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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