SU559207A1 - Центрирующее устройство скважинных геофизических приборов - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  Е устройствам дл  всспедовани  геопогоразведочных и промысловых скважйн геофизическими методами.

Известны дентрщ ую1дае устройства, при- мен ющиес  в различных приборах дпа гео- Б физических ксспедований скважин.

Известно двнтрирующее устройство предст мшюшее собой систему рычагов (по ко- пичеству от трех и выше), выполненных из полужесткого материала (например, твердой ю резины) 1 . Жесткость рычагов выбираетс  такой, чтобы онн деформировались при усили х , превышающих радиальную составл ющую веса прибора. Однако это устройство вр д ли найдет применение при наследовании 15 необсажешвлх скважин, где изменезюе диаметра происходит в широких пределах, а в известном устройстве диаметр рж;крытых рычагов должен бьгаъ несколько меньше или равен наименьшему диаметру скважины.20

Широко распространенные рессорные центрирующие устройства (по типу микрозонда 5 5МЗ - 2О) представл ют собой систему из трех и более пружин щих ©пементов, чаще всего выполненных в виде дуг окружности. 25

Рессоры  осредотвом шарниров св заны с попзуна&аа, которые имеют всюможность поступательно перемешатьо® относительно корпуса . Дл  -увеличени  жесткости такого центрирующего устройства ползуны дополнительно поджимаю-пз  ржгпопсженвымв на корпусе винтовыми ккпнндрическЕАШ 1фуж1шами. Однако значительное изменение развэгааеммго рессорными центрирующими устройствами усили  при изменении диаметрарвскрытн реесор приводит к. тому, что если а максимальном . диаметре скважин центратор будет развивать необходомое усилие, равное радвальной сое- ташшющей веса прибора, то в минимальном диаметре, развиваемое им уснлйе, Щ)евос- ходит необходимое в. (2 ...о 2,S) раза, что значительно ухудшает проходимость прибора при спуске в скважинах малого диаметра.

Рычажные ненгрируюшие устройства фонарного типа (например, в каверномере КФМ) предсуавп ют систему из трех и более пар шарнирносоединенных между собой рычагов. Свободные концы верхнихрычаров шарнирно укреплены на корпусе, а концы нижних также посредством шарниров укреплены на пол- ауне, имего ием возможность псжтупатепьного перемещени  относитепьно корпуса и подт гиваемого вверх пружннойе рас положенной в корпусво Недостаток таких устройств-мадый диапазон изменени  диаметров скважинр в которых обеспечиваетс  необходимое дп  центрнровшш  усигше При уменьшении угла раскрытнг рычагов развиваемое усилие резко ладает и исчезает полностью при углах , близких к Оо, Это  вление пьгтаютс  устранить постановкой плоских пружино вступающих в работу при малых углах крытн  рычагов Рычажные центрирующие устройства в виде ромбовидного фонар  ( например, в npH боре каверномер-микрозонд), в которых размещенна  в корпусе пружина раст жени  ст гивает верхний и нижний ползуны, шарнирко соединенные с рычагами ромбовидного фонар , обладают теми же недостатками, что и описанные устройства фонарного типа, Известно центрирующее устройство, пред ставл ющее собой разновидность ромбовидного фонар , в котором силовой упругий эле мент выполнен в виде набора плоских реесорных пружнНс воздействующих на короткие плечи распорных рычагов f 21 . Недостатками этого устройства  вл ютс  необходимость тарировки пакетов пружин каждог рычага дл  обеспечени  одинаковых усилий прижати  потребность повышени  усилий пружин вследствие автономности прижати  каждого рычага и недолговечность незащищенных от коррозии пружин. Третье центрирующее устройство представп ет собой систему из трех пар рычагов, кажда  пара которых щарнирно соединена между собой и с подвижными муфтами з. ОсИе по крайней мере двух шарнирных сочленений в каждой паре рычагов-не параллельны между собой. Рычаги выполнены из упругого материала, имеют возможность нзгибйтьс ,) а жесткость рычагов в каждой паре различна (или при одинаковой жесткое ти различна их длина). Однако поперечна  восстанавливающа  сила зависит от угла смещени  рычагов, достига  максимального значени  при 5О° - 6О°, постепенно умень ша сь до О, когда смещение достигает 9 О Это значит что усилие прижати  рычагов к стенке скважины измен етс  в широких пре делах при изменении диаметра скважины. Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  устройство,содержащее корпус 8 с которым щарнирно св зана система рычагов, силовой шток и силовой упругий элемент в виде набора тарельчатых пружкк 4 , Силовой шток шарнирно св за чер©Е коромысло и промежуточные звень  С короткими плечами прижимных рычагов, Этим обеспечиваетс  поджатие каждбго порного башмака к стенке скважины с уси- ием„ пропорциональным усилию тарельчатых пружин, деленному на количество опорных башмаков. В этом устройстве степень центрировани  пропорциональна  усилию тарельчатых пружин, деленному на количество опорных ашмаков. Это приводит к тому, что дл  кважин с углом наклона 12 степень центрировани  оказьшаетс  недостаточной при усили х тарельчатых пружин, дл  которых обеспечиваетс  проходимость неуправл емого центрирующего устройства под действием веса прибора при опускании в скважине. Повышение усили  тарельчатых пружкк дп  обеспечени Требуемой степени центрировани  неприемлемо дп  неуправл емых центрирующих устройств и требует повышенной мощности привода в управл емых цент рируюйшх устройствах. Цель изобретени  - улучшение центрировани  и повышение проходимости в скважине . Достигаетс  это тем, что в известном центрирующем устройстве, содержащем корпус , с которым щарнирно св зана система рычагов, силовой шток и силовой упругий элемент в виде набора тарельчатых пружин, имеетс  подвижный упор, на котором, выполнена наружна  проточка с перпендикул рными его оси боковьши стенками, а концы плеч прижимных рычагов введены в проточку и снабжены овальными выступами. Подвижнь1й упор вьтолнен 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 элемента и фиксаци  его относительно корпуса устройства на силовом штоке исключает консольность кожуха. Плоский торец, передающий усили  на прижимные 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 устройства , исключающего трение поступательно перемещающейс  пары в среде скважинной жидкости. На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид. (неуправл емый ва- рнант). Устройство содержит шток 1, кожух 2 с размещенными внутри него силовым упругим элементом - тарепьчатызчш пружинами 3. Пружины 3 вверху упираютс  в бу 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 запа нных. Места выхода што ка 1 нз кожуха 2 защищены эластичными резиновыми ко тенсаторами 6 и 7 и ограни ченна  ими полость заполнена маслом. Благодар  этому пакет пружин и поступательно трущиес  пары щток-кожух защищены от воздействи  агрессивной скважинной жидкости , что гарантирует надежность работы силового упругого элемента и посто нство во времени развиваемых им усилий. Верхний конец штока 1 жестко-св зан с корпусом 8, а нижний только центрируетс  относительно него. Между кожухом 2 и корпу сом 8 имеетс  достаточный зазор дл  беспреп тственного перемещени  кожуха относительно корпуса. На корпусе 8 шарнирно закреплены прижимные рычаги 9 и п оме«суточные 10, на свободных концах которых посредством шарниров укреплены опорные башмаки 11 так, что обеспечена параллель- дюсть их оси устройства. Укрепленные .на нижних концах башмаков 11 т ги 12 соединены шарнирно с кольцом 13, удерживающим их нижние концы на определенном рассто нии от оси устройства. Кольцо 13 свободно перемещаетс  отно-сительно корпуса 14 при изменении угла раскрыти  прижимных рычагов 9. ZUiHHa т г выбрана-такой, чтобы при спуске в скважине обеспечивалс  вход в сужени  под действием собственного веса скважинного прибора с которым соедннено центрирующее устройст во. Короткие плечи рычагов 9 выполнены в виде расположенных под тупым углом усипенных отрезков и снабжены овальными вые-45 тупами 15, образованными фигурной обработкой самих рычагов или запрессованными в открытые, менее чем на половину диаметра, -отверсти  в них цилиндрическими пальцами. На овальные выступы 15 коротких плеч прижимных рыЧагов 9 опираетс  плоский торец 16, образованный проточкой на кожухе 2 и  вл ющийс  подвижным упором., поджимаемым тарельчатыми пружинами, Когда центрирующее устройство находитс  в скважине, тарельчатые пружины 3, упира сь в бурт 4 на штоке 1, дав т на дно 5 кожуха 2 и перемешают его относительно неподвижных штока 1 и корпуса 8. Плос- кий торец 16 кожуха 2 воздействует через 50 55 овальные выступы 15 на короткие плечи прижимных рычагов 9 и прижимает опорные бащмаки 11 к стенке скважины. При этом центрирующее устройство и соединенный с ним геофизический прибор удерживаютс  по оси скважины. В наклонной скважине при достижедтеи горизонтальной составл ющей веса прибора предельного дл  данного центрирующего устройства значени  центрирование нарушаетс , т. е. устройство смещаетс  с оси скважины. При этом верхние опорные башмаки отход т от стенки сква:ншны, св занные с ними прижимные рцчагн разгружаютс , а все усилие тарельчатых пружин будет передаватьс  только нанижнийприжимной рычаг. Налзгане перпендикул рного к оси уст- pofiCTBa плоского торца у подвиишого упора и овальных на коротких ппечах пршю1мных рычагов обеспечивает передачу усили  тарельчатых пружин только на ближний к оси устройства опорный башмак, что повышает развиваемое на нем усилие в число р, равное количеству опорных башмаков . Благодар  .nj-тем снижешш ус1ь ЛИЯ тарельчатых пружин можно обеспечить повышение жесткости центратора при одновременном , снилсешш усили  проталкивани  на входе в сужени  в С1сважш е, т. е. повышение степени центрировани  и проходимости , устройства в скважинео В описьшаемом устройстве с трем  опор- :ными башмаками может быть достигнуто повышение на 50% жесткости центратора (а значит и повышение степени дентркровани ) при одновременном сннженкЕ на 50% усили  проталкивани  при входе з сужени  (т. е. повышени  проходимости устройства). Выполнение подвижного упора единым с герметичным , в котором размещены тарельчатые пружины;, к фиксаци  его относительно корпуса устройства на силовомштоке исключает консольность кожуха. Плоский торец, передающий усили  на прижкмные рычаги, расположен в промежутке между опорами на неподвижный силовой шток, что уменьшает перекос при контактировании с одним рычагом и повышает надежность работы устройства . Этому способствует и наличие зазора между упором.-кожухом и корпусом устройства , исключающее трение поступательно перемещающейс  пары в среде скважииной жидкости. Выполнение силового штока полым позвол ет разместить в кем электричес1ше провода и гибкие,т ги дл  соед1ше1ш  составных частей скважинного прибора. Испытани  noKaaaras, что неуправп емое устройство обеспечивает хорошее цектрированне в скважинах Ь угпом наклона ири удовгеетворитепьной проходимости|и высокой надежности устройства, С испопьвоваиием предложенного выпопв вни  СВЯЗТ1 прижимных рычагов с тарепьч атыми пружинами разрабатываетс  управп е 108 центрирующее устрсйство, в котором сниЕение УСИЛИЙ тарельчатых пружин поав ж ет применить привод меньшей мощности, повысить надежность работы устройства. ормупа наобретени  Центрирующее устройство скважинных ге офйэических лрнборбВо содержащее корпус, шари рно св занную с ним систему прижимных рычагов силовой упругий элемент, сигаовой шток и эластичные оболочки, отдел -

шише маспокапопненную полость, о т п и - 25 в 1967 г. чающеесй тем, что, с цепью упучше шш центрировани  и повышени  проходимости в схважине, устройство снабжено подвижньгм упором, на котором выполнена наружна  проточка с перпендикуп рными его оси боковыьш стенками, а концы плеч прижимных рычагов введены в проточку и снабжены oBanbHbnvffi выступами, при этом псщвижный упор выполнен в виде герметичного , во внутренней полости которого размещен упругий силовой элемент, установлен с зазором относительно корпуса на силовом штоке и соединен с ним эластичной оболочкой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе : 1.Патент США №2931440 кл. 166-41, опубп. в I960 Гв 2.Авторское свшгетельство СССР № 182902, М. кл. Q 01 V 11/00, опубл. в 1966 г. 3.., Патент США № ЗО92182, ;кл. 16641 опубл. в 1963 г. 4о Авторское свидетельство СССР № 2О0536, М кл. Е 21 В 47/ОО, опубл.

/

0