SU1702334A1 - Прижимное устройство дл скважинного сейсмического прибора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике сква- жинной сейсмической разведки и может быть использовано при работах методом вертикального сейсмического профилировани  (ВСП) в обсаженных и необсаженных скважинах. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы устройства, а также исключение его заклинивани  при выходе из стро  в раскрытом положении прижимного элемента, сокращение времени отработки скважины путем перемещени  скважинного прибора в прижатом к стенке скважины состо нии и упрочение его конструкции . Цель изобретени  достигаетс  за счет размещени  кинематической пары, осуществл ющей регулировку положени  прижимного элемента 1 в открытой части корпуса 9 скважинного прибора и совмещение одного из ее звеньев со средней частью вала 8. При этом средн   часть вала может быть выполнена в виде винта, св занного посредством гайки3 соскважинным прибором . 6 з.п.ф-лы, 3 ил. С

Description

XJ

О

ю

СА) СО 4

Изобретение относитс  к технике сква- жинной сейсмической разведки, его можно использовать при работах методом вертикального сейсмического профилировани  (ВСП) в обсаженных и необсаженных буровых скважинах.

Известно использование при работах методом ВСП прижимных устройств; управл емых , неуправл емых и комбинированных . Управл емое прижимное устройство раскрывает или убирает прижимы в скважине по команде, передаваемой по кабелю с поверхности. Неуправл емое прижимное устройство опускаетс  и извлекаетс  из скважины с раскрытыми прижимами. В комбинированном прижимном устройстве один из приборов зонда имеет управл емое прижимное устройство, а другие - неуправл емое .

Неуправл емые прижимные устройства примен ют, как правило, при работах в обсаженных скважинах, так как в необсаженных скважинах из-за изменени  диаметра скважины качество контакта снар да со стенкой скважины может сильно измен тьс , а при наличии каверн контакт может оказатьс  неудовлетворительным дл  получени  кондиционного материала.

Управл емые прижимы однократного действи  срабатывают только от одной команды с поверхности земли, после чего снар д можно перемещать лишь вверх по стволу скважины. При работах в необсаженной скважине такие прижимы, как и неуправл емые , не обеспечивают надежности контакта со стенкой скважины. Кроме того, работа с такими прижимами неудобна из-за необходимости вс кий раз извлекать снар д на поверхность с целью перезар дки прижима дл  беспреп тственного повторного спуска снар да на нужную глубину.

Управл емое прижимное устройство многократного действи  раскрывает, а также убирает прижимы в скважине по команде с поверхности земли, В таком устройстве примен ют прижимной рычаг жесткого типа , который  вл етс  сменным и подбираетс  в соответствии с диаметром скважины.

Недостатком прижимного устройства такого типа  вл етс  менее высока  производительность при работах с ним в обсаженных скважинах по сравнению с неуправл емым прижимом из-за необходимости многократного раскрывани  и убира- ни  прижимов в процессе отработки скважин, а также его меньша  надежность из-за опасности выхода из стро  прижимного механизма в тот момект, когда жесткий прижимной рычаг находитс  в раскрытом состо нии, и возможной в св зи с этим

опасностью аварии в скважине. Это же относитс  и к комбинированным прижимным устройствам.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  прижимное устройство дл  скважинно- го сейсмического прибора, содержащее корпус, разделенный на негерметичную и герметизированную от внешнего давлени  части, прижимной элемент в негерметичной

0 части и электромеханический привод, расположенный в герметизированной части и св занный с прижимным элементом при помощи кинематической пары. В качестве кинематической пары в нем используетс 

5 винтова  пара. Это устройство реализовано в скважинном сейсмическом приборе, в котором силовой шток,  вл ющийс  одним из звеньев винтовой пары, поступательно перемещаетс  между герметичной и негерме0 тичной част ми корпуса. Шток, кинематически св занный с прижимным рычагом, раскрывает его или при реверсе электродвигател  убирает, освобожда  снар д дл  последующего его перемещени  по стволу

5 скважины. Оба конца силового штока в этом устройстве расположены в герметизированных от внешнего давлени  камерах (или в одной герметизированной камере), что позвол ет исключить вли ние внешнего дав0 лени  на силу прижима. Принцип, положенный в основу этого прижимного устройства , используетс  в скважинных приборах с управл емыми прижимными устройствами многократного действи .

5 Основным недостатком известной аппаратуры  вл етс  ее невысока  надежность при работах в услови х высоких давлений, обусловленна  тем, что силовой шток, управл ющий прижимным рычагом,

0 перемещаетс  поступательно между герметизированной и негерметизированной част ми корпуса снар да. При этом уплотнительные резиновые кольца, обеспечивающие герметизацию, перемещаютс 

5 вместе со штоком. По мере увеличени  глубины снар да уплотнительные кольца все больше деформируютс  под вли нием внешнего гидростатического давлени , трение их о корпус нар да в процессе переме0 щени  штока при этом также увеличиваетс . Кроме того, при многократных перемещени х штока действию внешней (часто - агрессивной ) среды последовательно подвергаетс  каждый из станов щихс  не5 герметичным участков корпуса снар да, вдоль которых перемещаетс  шток с уплот- ншельными кольцами, в результате чего чистота поверхности, по которой скольз т деформированные внешним давлением кольца, ухудшаетс . В результате уплотнительные кольца при проведении ВСП на больших глубинах часто лопаютс , а снар д выходит из стро . Если при такой неисправности прижимной рычаг находитс  в раскрытом состо нии, то в необсаженной скважине вполне веро тна опасность аварии , так как жесткий рычаг может помешать прохождению снар да через вышерасположенные суженные участки ствола скважины при попытке извлечь его на поверх- ность.

Цель изобретени  - повышение надежности работы устройства, а также исключение его заклинивани  при выходе из стро  в раскрытом положении прижимного эле- мента, сокращение времени отработки скважины путем перемещени  скважинного прибора в прижатом к стенке скважины состо ни  и упрощение его конструкции.

На фиг. 1 приведено предложенное ус- тройство, продольный разрез; на фиг, 2 - фрагментустройства, содержащий уплотни- тельное кольцо и дополнительные элементы , способствующие повышению гидропрочности устройства; на фиг. 3 - дру- гой вариант устройства, в ко/ором кинематическа  пара, соедин юща  вал с прижимным элементом, содержит гибкий элемент.

Устройство включает прижимной рычаг 1, ось 2 вращени  прижимного рычага, неподвижно закрепленную на корпусе устройства , гайку 3, электропривод 4, подшипник 5, уплотнительное кольцо 6, фиксатор 7, вал 8, корпус 9, кассету 10 с сейсмоприемника- ми, втулку 11 из фторопласта, стальную шайбу 12 и шайбу 13 из фторопласта, а также гибкий элемент 14,выполненный в виде троса.

Принцип работы устройства состоит в следующем.

Крут щий момент от электропривода 4 передаетс  валу 8. который зафиксирован в корпусе прибора 9 при помощи подшипников 5 и имеет возможность только враща- тельного движени . Оба конца вала.8 расположены в герметизированном от внешнего давлени  корпусе 9, при этом герметизаци  достигаетс  при помощи уплот- нительных резиновых колец 6. Средн   часть вала 8, расположенна  в негерметичной части корпуса, выполнена в виде винта и посредством гайки 3 св зана с коротким плечом прижимного рычага 1. Гайка 3 при вращательном движении вала 8 может сме- щатьс  лишь вдоль оси снар да, так как она зафиксирована в корпусе 9 снар да при помощи фиксатора 7, который жестко закреп- ден в корпусе 9 одним концом и входит другим концом в паз гайки 3, Таким образом , крут щий момент вала 8 преобразуетс  в поступательное движение гайки 3, кинематически св занной с прижимным рычагом 1. Поэтому рычаг 1 прижимает снар д к стенке скважины или освобождает его при реверсе электродвигател .

Оба конца вала 8, содержащие уплотни- тельные кольца 6, имеют одинаковый диаметр с целью компенсации внешнего гидростатического давлени . Средн   часть вала 8, содержаща  резьбу, имеет диаметр, не превышающий диаметр концевых участков вала. Поэтому гайка 3 выполнена разрезной (из двух частей) и одеваетс  на винт после того, как он зан л рабочее положение в корпусе устройства. Обе, половинки гайки 3 ст гиваютс  между собой болтами.

Длинное плечо прижимного рычага 1 может быть выполнено в виде рессоры. Тем самым достигаетс  возможность перемещать снар д вдоль ствола скважины в прижатом к стенке скважины состо нии при раскрытом рычаге 1. Предотвращение скручивани  кабел  при перемещении снар да вдоль ствола скважины в прижатое к стенке скважины состо нии обеспечиваетс  путем использовани  устройства свободного вращени /которое размещаетс  между кабельным наконечником и сквэжинным прибором. Жесткость рессоры берут такой, чтобы частота собственных колебаний скважинного прибора находилась в области высоких частот за пределами рабочего диапазона регистрируемых частот сейсмических колебаний.

При вращении вала 8 деформированные под действием внешнего гидростатического давлени  уплотнительные кольца б остаютс  неподвижными. При этом трение вала 8 о кольца 6 исключае с  путем введени  втулок 11, изготовленных из фторопласта , отличающегос  гораздо меньшей чем резина величиной коэффициента трени . Пружинна  разрезна  шайба 12, также изолированна  от вала 8 при помощи фторопластовой шайбы 13, преп тствует выдавливанию резины уплотнительного кольца 6 в зазор между корпусом 9 и валом 8, повыша  тем самым гидропрочность устройства в целом.

Согласно фиг. 3 рессора 1 перед спуском снар да в скважину убираетс  (прижи- маетс  к корпусу снар да) путем наматывани  троса 14 на вал 8. В момент прижати  рессоры t к корпусу снар да ток в цепи электродвигател  достигает максимального значени  (из-за увеличени  механической нагрузки на вал 8), что позвол ет на поверхности земли воврем  отключить электропитание. При прижатии прибора к

стенке скважины (вследствие разматывани  троса 14 с вала 8) трос ослабл етс , а величина тока в цепи двигател  достигает минимального значени , что позвол ет отключить питание двигател  на поверхности земли в нужный момент. Другой путь управлени  электродвигателем состоит в использовании дл  этой цели тахометра, так как в крайних положени х прижимного элемента 1 частота оборотов двигател  отличаетс  от его частоты при промежуточном положении элемента 1 из-за изменени  нагрузки двигател .

Представленное на фиг. 3 устройство предназначено дл  работы в обсаженной скважине, так как в скважине необсаженной диаметр ее ствола существенно измен етс , вследствие чего обеспечить одинаковое прижимное усилие в различных точках приема при использовании устройства данного типа обеспечить трудно.

На фиг 3 прижимной элемент представлен в простейшей форме - в виде изогнутой рессоры с одним концом, жестко прикрепленным к корпусу устройства, и другим сво- бодным концом, непосредственно контактирующим со стенкой скважины в прижатом состо нии (тогда торсик 14 смотан с вала 8). Однако рессора может быть выполнена в виде дуги, концы которой наход тс  в скольз щем контакте с концевыми участками скважинного сейсмического прибора а средн   ее часть, усиленна  дополнительной прижимной планкой, св зана посредством троса 14 (или стальной ленты) с валом 8

В устройстве управление прижимными элементами при помощи электропривода осуществл етс  при неподвижном положении уплотнительных колец, деформированных под действием гидростатического давлени , создаваемого буровой жидкостью . При этом кинематическа  пара, св занна  с валом электродвигател  вынесена в негерметизированную внешнюю часть корпуса, вследствие чего исключено поступательное перемещение одного из звеньев кинематической пары между герметизированной и негерметичной част ми корпуса устройства, резко снижающее надежность прототипа. Кроме того, при одном из конкретных воплощений кинематической пары - в виде винтовой пары - гайка, кинематически св занна  с прижимным рычагом, зафиксирована от вращательного движени  путем соответствующего его прикреплени  к корпусу устройства. В результате уменьшаетс  опасность деформации прижимного рычага, его разрушени , а такж заклинивани .

Замена жесткого прижимного рычага на прижимной рычаг, у которого длинное плечо выполнено в виде рессоры, исключает опасность закупорки ствола скважины скважинным прибором в тех случа х, когда прижимное устройство выходит из стро  в раскрытом положении прижимного рычага. Кроме того, упругий, а не жесткий контакт со средой, достигаемый посредством использовани  рессоры, позвол ет в услови х обсаженной скважины, а также необсаженной , пересекающей крепкие породы, не содержащие каверн, перемещать снар д из одной точки наблюдени  в другую в прижатом к стенке скважины состо нии, в результате чего сокращаетс  врем  отработки скважины. В услови х высоких давлений и температур это также способствует повышению надежности и уменьшению опасности аварий при работах ВСП на больших глубинах.

Кроме того, кинематическа  пара, св занна  с прижимным элементом, выведена за пределы герметизированной от внешнего давлени  части корпуса, содержащей электродвигатель и редуктор. В результате повышаетс  надежность работы уплотнительных элементов, осуществл ющих герметизацию одной из частей корпуса от

внешнего давлени . За счет сочетани  упругой рессоры и управл емого прижима многократного действи  расшир ютс  функциональные возможности прижимного устройства (оно может использоватьс  в неуправл емом режиме, когда рычаг раскрыт, либо в качестве управл емого прижима многократного действи  в тех случа х, когда из-за каверн перемещать снар д в прижатом к стенке скважины состо нии нецелесообразно ) и повышаетс  безопасность работы с ним.

Claims (7)

1. Формула изобретени 

   1 Прижимное устройст во дл  скважинного сейсмического прибора, содержащее корпус с герметичной и открытой полост ми , прижимной элемент в открытой полости корпуса и электромеханический привод с выходным валом, расположенный в герметичной полости корпуса и св занный с прижимным элементом при помощи вала и кинематической пары, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности устройства, средн   часть вала и кинематическа  пара расположены в открытой полости корпуса, а .второй конец вала - в герметичной полости, при этом одно из звеньев кинематической пары совмещено со средней частью вала, а другое ее звено соединено с прижимным элементом
2. 2.Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что средн   часть вала выполнена в виде винта, св занного посредством гайки с прижимным элементом.
3. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающее с   тем, что гайка прикреплена к корпусу с возможностью лишь поступательного ее перемещени .
4. 4.Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что гайка выполнена разрезной .
5. 5.Устройство поп. 1,отличающее- с   тем, что, с целью исключени  заклинивани  скважинного прибора в стволе скважины при выходе его из стро  в раскрытом положении прижимного элемента, а также сокращени  времени отработки скважины путем перемещени  скважинного прибора в

   прижатом к стенке скважины состо нии, прижимной элемент выполнен в виде рычага , длинное плечо которого  вл етс  рессорой .
6. 6. Устройство по п. 1,отличающеес   тем, что, с целью упрощени  его конструкции при перемещении скважинного прибора в прижатом к стенке скважины состо нии, прижимной элемент выполнен в

   виде рессоры, при этом рессора св зана с валом посредством гибкого элемента.
7. 7. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что гибкий элемент выполнен в виде ленты или троса, один из концов элемента

   прикреплен к рессоре, а другой конец прикреплен к валу с возможностью наматывани  на него или сматывани  при реверсировании электромеханического привода.

   /4