СКВАЖИННЫЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ ПРИБОР Российский патент 2004 года по МПК E21B47/00 G01V1/40 

Изобретение относится к скважинной сейсморазведке и может использоваться при проведении работ методом вертикального сейсмического профилирования (ВСП), а также методом обращенного годографа (МОГ).

Известны сейсмические приборы, содержащие герметичный корпус и размещенные в нем электромеханический привод, ходовой винт, шток и прижимной элемент (А. с. СССР №254803, кл. Е 21 В 47/00, 1970 и патент РФ №1136523, кл. Е 21 В 47/00, 1983).

В указанных приборах малого диаметра используются микродвигатели, поэтому для обеспечения необходимой силы прижима применяются редукторы с большими передаточными числами. Такие приборы имеют одну скорость движения штока и характеризуются значительным временем срабатывания, что отрицательно сказывается на производительности наблюдений.

Более совершенными являются сейсмические приборы, обладающие двумя скоростями движения штока и характеризующиеся незначительным временем срабатывания. Они выпускаются обычно диаметром 48-60 мм, рассчитаны на давления 60-80 МПа и предназначены для исследования скважин диаметром до 320 мм. В таких приборах привод располагается в его верхней части над прижимным рычагом, а приемная и электронная части - в нижней части, и при раскрытии рычага в скважине точка приложения прижимной силы проходит приблизительно через середину прибора (А. с. СССР №654796, кл. Е 21 В 47/00, 1979).

К сейсмическим приборам, предназначенным для изучения глубоких и сверхглубоких скважин, предъявляются повышенные требования (Р=170-220 МПа; диаметр исследуемых скважин 90-530 мм). Они обладают значительными диаметральными размерами, длиной прижимных рычагов, толщиной стенок и массой. С увеличением массы прибора для сохранения его надежного механического контакта со стенкой скважины приходится увеличивать силу прижима и, следовательно, передаточное число редуктора, что в свою очередь, приводит к удлинению привода, узла винтопары и верхней части прибора.

Если при компоновке прибора для таких скважин привод, муфту, узел винтопары и часть штока располагать над прижимным рычагом в верхней части прибора, то, для обеспечения надежного контакта прибора со стенкой скважины, приходится неоправданно удлинять нижнюю часть прибора, предназначенного для размещения приемной части и блока электроники, поскольку при смещении точки приложения прижимной силы от середины прибора на величину более одной пятой его длины, верхняя часть прибора отходит от стенки скважины, и нарушаются условия контакта. В связи с этим в сейсмических приборах, предназначенных для изучения глубоких и сверхглубоких скважин, возникает необходимость располагать приводную часть в нижней части прибора, под прижимным рычагом.

Однако при расположении приводной части в нижней части прибора, из-за конструктивных особенностей узла прижима, раскрытие рычага будет происходить при ввинчивании гайки в шток и движении последнего только на повышенной скорости. Поэтому скважинный прибор будет прижиматься к стенке скважины с недостаточной силой (в 4-6 раз меньше необходимой).

В предложенном сейсмическом приборе устранены вышеизложенные недостатки.

Прибор, снабженный прижимным рычагом с коротким и длинным плечами, содержит герметичный корпус, с размещенными в нем электромеханическим приводом, ходовым винтом, силовым штоком, связанным с рычагом, муфтой, состоящей из двух полумуфт и пружины, гайкой с наружной и внутренней резьбой, имеющей ход наружной резьбы больше хода внутренней резьбы и внутренней резьбой, соединенной с ходовым винтом, а наружной со штоком, при этом электромеханический привод, муфта, гайка, ходовой винт и часть штока расположены под прижимным рычагом, ось вращения, связывающая рычаг и корпус прибора, расположена на конце короткого плеча рычага, а паз в штоке и отверстия в коротком плече рычага, в которых размещен элемент для взаимодействия штока с рычагом, выполнены в начале короткого плеча рычага.

На фиг.1 схематично изображен сейсмический прибор; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.3 - вид Б.

Скважинный прибор состоит из корпуса 1, в нижней части которого, под прижимным рычагом 2 с коротким l₁ и длинным l₂ плечами, расположены блок электроники 3, приемник колебаний 4, электродвигатель 5, планетарный редуктор 6, ходовой винт 7, подшипники 8, муфта, состоящая из пружины 9 и полумуфт 10 и 11, гайка 12, часть штока 13. Гайка 12 соединена с винтом 7 внутренней резьбой, а со штоком 13 - наружной резьбой, причем ход наружной резьбы гайки больше хода внутренней резьбы. Шток 13 связан при помощи элемента 14 с коротким плечом l₁ рычага 2. Ось вращения 15, связывающая рычаг 2 и корпус прибора 1 расположена на конце короткого плеча l₂ рычага. Паз 16 в штоке и сквозные отверстия 17 в коротком плече рычага, в которых размещен элемент 14, выполнены в начале короткого плеча рычага. От оси вращения 15 паз 16 и отверстия 17 смещены вдоль продольной оси штока 13, в сторону приводной части.

Элемент 14 выполнен в виде штифта с двумя параллельными плоскостями вдоль его оси. Причем ширина штифта равна ширине паза 16, а диаметр штифта - диаметру отверстий 17 в коротком плече рычага.

Такое конструктивное решение узла прижима позволяет при раскрытии рычага двигаться штоку с повышенной и пониженной скоростями, а при размещении приводной части в нижней части прибора под прижимным рычагом, точка приложения прижимной силы оказывается приблизительно над серединой прибора.

Скважинный прибор работает следующим образом.

Крутящий момент от электродвигателя 5 через редуктор 6, винт 7, полумуфту 10 передается на полу муфту 11 с гайкой 12. Гайка 12, вращаясь вместе с винтом 7 и муфтой, вывинчивается из штока 13. При вращении гайки 12 происходит ускоренное перемещение штока 13, так как ход наружной резьбы гайки в несколько раз (4-6) больше хода внутренней резьбы. По достижении длинного плеча l₂ рычага 2 стенки скважины и предварительном прижиме прибора полумуфта 10 начинает проскальзывать относительно полумуфты 11, вследствие чего относительно гайки 12 вращается винт 7. Полумуфта 11 отходит от полу муфты 10, и муфта выключается, гайка 12 неподвижна относительно штока 13 и перемещается с ним как единое целое.

Скорость перемещения штока 13 при вращении винта 7 относительно гайки 12, вследствие небольшого хода резьбы винта 7, резко снижается, в связи с чем усилие на штоке 13 максимально возрастает, и рычаг 2 с большой силой прижимает прибор к стенке скважины.

При реверсе электродвигателя винт 7 вращается относительно гайки 12 до момента включения муфты. При этом гайка 12 медленно перемещается по винту 7 и тянет за собой шток 13. После включения муфты винт вращается вместе с гайкой, и шток перемещается ускоренно. Прижимной рычаг складывается, и прибор освобождается.

Предложенное конструкторское решение позволяет уменьшить габариты и массу прибора, улучшить условия прижима на контакте “прибор-стенка скважины” и тем самым повысить качество получаемых сейсмических материалов.

Экспериментальные исследования, проведенные в скважинах такими приборами, подтвердили их эффективность.

Изобретение относится к скважинной сейсморазведке и может использоваться при проведении работ вертикального сейсмического профилирования. Техническим результатом является обеспечение надежного контакта прибора со стенкой скважины. Прибор снабжен прижимным рычагом с коротким и длинным плечами, содержит герметичный корпус, с размещенными в нем электромеханическим приводом, ходовым винтом, силовым штоком, связанным с рычагом, муфтой, состоящей из двух полумуфт и пружины, гайкой с наружной и внутренней резьбой, имеющей ход наружной резьбы больше хода внутренней резьбы, и внутренней резьбой, соединённой с ходовым винтом, а наружной - со штоком.При этомэлектромеханический привод, муфта, гайка, ходовой винт и часть штока расположены под прижимным рычагом, ось вращения, связывающая рычаг и корпус прибора, расположена на конце короткого плеча рычага, а паз в штоке и отверстия в коротком плече рычага, в которых размещен элемент для взаимодействия штока с рычагом, выполнены в начале короткого плеча рычага. 3 ил.

Скважинный сейсмический прибор, снабженный прижимным рычагом с коротким и длинным плечами, содержащий герметичный корпус, с размещенными в нем электромеханическим приводом, ходовым винтом, силовым штоком, связанным с рычагом, муфтой, состоящей из двух полумуфт и пружины, гайкой с наружной и внутренней резьбой, имеющей ход наружной резьбы больше хода внутренней резьбы, и внутренней резьбой, соединённой с ходовым винтом, а наружной со штоком, отличающийся тем, что электромеханический привод, муфта, гайка, ходовой винт и часть штока расположены под прижимным рычагом, ось вращения, связывающая рычаг и корпус прибора, расположена на конце короткого плеча рычага, а паз в штоке и отверстия в коротком плече рычага, в которых размещен элемент для взаимодействия штока с рычагом, выполнены в начале короткого плеча рычага.