00
N|
4
сл Изобретение относитс к бурению скважин, а точнее к области исследо . вани ствола скважин при бурении, в частности определени прихватоопасности стенок скважины. Известны приборы дл определени адгезии, начального напр жени сдви га материалов и фильтрационных корок в лабораторных услови х на поверхности при атмосферном и повышен ных давлени х 1. Однако эти приборы характеризуют с недостаточной точностью моделировани реальных условий состо ни горных пород в скважине. Известно также устройство дл исследовани физико-механических свойств грунтов в скважине, содержащее блоки механического и радиоак тивного каротажа, кабель-трос и регистратор С23. Недостатком этого устройства вл етс невозможность замера адгезии и начального напр жени сдвига на границе контакта горных пород в скважине с элементами устройства. Цель изобретени - повышение точ ности исследовани за счет замера силы прижати глубинного оборудован к стенке скважины. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл исследовани физико-механических сройств горных пород в скважине, содержащем блок механического каротажа, кабель трос и регистратор, блок механического каротажа выполнен в виде цили8 рического корпуса, внутри которого эксцентрично установлен груз./ а в верхней и нижней части его расположены телескопические штоки, на одном конце каждого из которых расположена прижимна лапа, а на другом коаксиально-концентрические электро магнитные катушки , одна из которых жестко св зана со штоком, а друга с корпусом. При этом прижимные выполнены в виде сегмента цилиндрической поверхности . Такое конструктивное выполнение устройства позвол ет амер ть адгезию и начальное напр жение сдвига горных пород в скважине и материал корпуса устройства. На фиг. 1 изображена прин дипиаль на схема устройства; на фиг; 2 узел 1 на фиг. 1. Устройство содержит корпус 1с закрепленными внутри него эксцентрично расположённым грузом 2, двум акустическими излучател ми 3 и двум приемниками 4, двум внешними катуш камк 5 электромагнитных устройств, и двум сигнализаторами б, на двух выдвижных штоках 7 жестко закреплены внутренние катушки 8 электромагнитного устройства и прижимные.лапы 9, причем прижимные лапы установлены диаметрально противоположно эксцентрично расположенному грузу 2, индикатор усили раст жени 10, кабельтрос 11. Измер емые величины записываютс на регистраторе 12, расположенном на поверхности. Корпус 1 предназначен дл размещени внутри него эксцентрично расположенного груза 2, электромагнитных устройств, выдвижных штоков 7, акустических излучателей 10 и приемника 4 и служит одной из контактных поверхностей при определении начального напр жени сдвига, когда другой контактной поверхностью вл етс стенка скважины. Прижимна лапа 9 предназначена дл отжима корпуса 1 к стенке скважины , а также служит одной из контактных поверхностей при определении адгезии горных пород (глинистой корки)) в скважине заполненной жидкостью . Дл осуществлени плотного и пол ного контакта лапы со стенкой скважины она выполнена в виде сегмента цилиндрической поверхности диаметром , равным диаметру скважины .(долота ), и высотой Id-30 см, угол охвата 15-45®. t Выдвижной шток 7 предназначен дл жесткого соединени прижимной лапы 9 С внутренней катушкой 8 электромагнитного устройства. Электромагнитное устройство предназначено дл привода выдвижного штока, контрол усилий прижати прижимной лапы к стенке скважины и замера усилий отрыва еепри определении адгезии пород на стенках скважины. Оно состоит из двух концентрично расположенных электромагнитных катушек , питание осуьцествл етс от различных жил кабель-троса 11, и двух сигнализаторов 6. Внутренн . катушка 8 жестко соединена с выдвижным штоком 7, а внешн катушка 5 с корпусом 1 устройства. Внешн катушка 5 служит дл создани электромагнитного пол в ее внутренней noJiocTH, а внутренн катушка 7 слу-. жит электромагнитом. Сигнализатор б предназначен дл подачи четкого сигнала о нахождении внутренней катушки внутри внешней. Эксцентрично расположенный груз 2 предназначен дл строгой .фиксации положени корпуса устройст-ва в искривленном участке ствола скважины. Причем он установлен Диаметрально противоположно прижимным лапам. Акустические приемники 4 и излучатели -3 предназначены дл измерени ширины зоны контакта корпуса устройства со стенкоП скважины,позвол ющей судить о величине .площади контакта . Индикатор усили раст жени 10 предназчен дл замера усили от нат жени кабель-троса, передаваемого н корпус устройства дл измерени начального напр жени сдвига горных п род На границе контакта с корпусом устройства. Кабель-трос предназначен дл под да энергиик акустическим излучател м , -приемникам и электромагнитным устройствам, создани усилий раст жени на корпус прибора и передачи сигналов о регистрируемых величинах на поверхность. Регистратор 12 предназначен дл регистрации и записи поступаемых на поверхность сигналов р величине регистрируе 1х параметров. Устройство работает следующим образом. Устройство опускают на кабельтросе в заданный интервал глубины скважины. Затем через электромагнит ные катушки пропускают посто нный ток одного направлени . Причем величину силы тока во внешней катуш е поддерживают посто нно. В результате взаимодействи магнитных полей катушек по вл етс сила, выта кивающа внутреннюю катушку из внешней. Так как внутренн катушка жестко св зана с вьадвижным штоком и прижимной лапой, то она передает усилие на них и отжимна лапа выдвигаетс 0-IJ корпуса к стенке сквахсины , а корпус устройства приживает с к другой стенке скважины. В результате этого обеспечиваетс контакт отжимных лап и корпуса со стенкой скважины. Устройство выдерж вают в неподвижном состо нии определенное врем , например 15-20 мин после этого через электромагнитные катушки пропускают посто нный ток разных направлений. Во внешней катушке величину силы тока поддержив ют посто нной, а по внутренней посто нна увеличивают. При взаимодействии магнитных полей катушек по вл етс сила, вт гивающа внутрен катушку во внешнюю, котора через; шток передаетс прижимной лапе. При достижении величины этой силы рав ной величин-е силы адгезии, прижимна лапа отрываетс от стенки скв жины и катушка с выдвижным штоком приобретает .подвижность. При контакте катушки с сигнализатором, последний подает об этом сигнал на поверхность . Сила тока во внутренней катушке при этом характеризует величину силы адгезии. Затем при помощи акустических излучателей и приемников определ етс ширина зоны контактов корпуса устройства со стенкой скважины, после чего кабель-тросом создаетс нат жка , величина которой регистрируетс индикатором усили , раст жени . Максимальна величина усили раст жени характеризует начальное усилие сдвига горных пород относительно корпуса устройства. Напр жение на-д чального сдвига пропорционально этому усилию и плотДади контакта корпуса устройства со стенкой скважийы. Вс информаци об измер емых величинах передаетс по кабель-тросу, который также служит рл подвода энергии к электромагнитному устройству , акустическим приемником и излучател м , индикатору усили раст жени . После проведени замера устройство поднимаетс на 20-25 м и делаетс следующий замер и т.д. В результате можно получить зависимость адгезии и начального напр зкени сдвига горных пород на границе контакта. Стенки скважины с прижимной лапой . и с корпусом устройства. Это позволит характеризовать состо ние стенок скважины с точки зрени прихватоопасности, своевременно принимать необходимые меры по обработке и проработке ствола, с целью предупреждени прихвата бурильных и обсадных колонн, каротажных приборов и инструментов. Применение устройства позволит осуществл ть контроль состо ни ствола при бурении скважин, за счет чего может быть достигнуто значительное сокравдение непроизводительного времени на ликвидацию прихватов и получена экономи в среднем 6-8 тыс. руб. на скважину . Устройство может быть прин то на вооружение геофизическими организаци ми , обслуживающими буровиков.