Устройство для центрирования скважинных приборов Советский патент 1983 года по МПК E21B47/00 E21B17/10 

а

№

(Л

Ofe 4 Ф

Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин и может быть использовано в скважинных приборах.

Известно устройство для центрирования скважинных приборов, представляющее собой систему из трех прижимных элементов, выполненных в виде выпуклых рессор.

Посредством шарниров концы рессор связаны с ползунами, которые имеют возможность поступательного перемещения относительно корпуса прибоpadlo

Недостаток центрирующего устройства рессорного типа состоит в том, что с уменьшением диаметра раскрытия рессор возрастает усилие прижима к стенке скважины.

Это снижает проходимость прибора на участках с малым диаметром скважины.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для центрирования скважинних приборов, содержащее корпус, рессоры, шарнирно связанные с ползунами,и силовые элементы 2.

Его недостаток заключается в низкой проходимости из-за возрастающих УСИЛИЙ прижима в диапазоне минимальных диаметров скважины.

Целью изобретения является повышение проходимости устройства при минимальных диаметрах скважины..

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для центрирования

скважинных приборов, содержащем корпус, рессоры с петлями, шарнирно связанные с ползунами, и силовые элементы, на петлях выполнены упоры, образующие с концами рессор тупой угол, обращенный во внешнюю от корпуса сторону, и взаимодействующие с силовыми элементами. i

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в положении раскрытия, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, в положении закрытия; на фиг.З сечение А-А на фиг. 1.

Устройство включает рессоры 1 (фиг. 1), равномерно размещенные в поперечном сечении скважинного прибора (фиг, 3), Рессоры выполнены из листовой пружинной стали и имеют дугообразную форму с положительной кривизной, которую стремятся сохранить при деформациях, возникающих

ПОД действием нагрузок в скважине, приложенных примерно к середине рессор. С одной стороны концы рессор 2 (фиг. 1) жестко скреплены с поворотными упорами 3. С другой стороны к рессоре прикреплена петля k,

На корпусе 5 прибора установлены ползуны 6 и 7, выполненные в виде втулок. Ползуны имеют пазы 8 и 9 для размещения соответственно петель k и упоров 3, а также ушки 10 (фиг.З Через ушки 10 и отверстия в петлях 4 и упорах 3 пропущены оси 11 и 12, образуя шарнирные соединения, с помощью которых рессоры соединены с ползунами (f и 7, Часть поворотного упора, размещенная со стороны силового элемента 13, представляет собой усиленный стержень,.образующий с концами рессор тупой угол, обращенный во внешнюю сторону от прибора. Стержень имеет округления в месте контакта с плоским торцом подвижной втулки k, скользящей вдоль оси ползуна 7 и передающей усилие силового элемента 13, который размещен на ползуне 7 и закреплен гайкой 15. С помощью этой гайки регулируется и жесткость силового элемента 13. При деформациях рессоры упор 3 поворачивается вокруг оси 1, его поверхность контакта обкатывается плоским торцом подвижной втулки k.

Устройство работает следующим образом.

В свободном состоянии оно занимает раскрытое положение. Диаметр раскрытия устройства равен максимальному диаметру скважины г За смет деформации рессор диаметр раскрытия устройства при его прохождении в скважине уменьшается, так .как рессоры своей средней частью непрерывно прижаты к стенке -16 скважины (фиг,1) .деформируясь и скользя по ней. Сила прижатия к стенке скважины зависит от взаимодействия упоров 3 с силовым элементом 13. В положении раскрытия устройства, которое соответствует центриро.ванию в скважине максималного диаметра, конец рессоры 2 образует максимальный угол с осью прибора. Поворотный упор 3 контактирует с подвижной втулкой 1А в точке 17. Плоскость 18, проходящая вдоль поворотного упора 3 и через ось 11, является нейтральной, так как усилие, передаваемое силовым элементом вдоль нейтральной плоскости, не создает

момента силы. Однако в положении рас крытия устройства .силовой элемент передает усилие Р вдоль поворотного упора 3 таким образом, что вектор этого усилия проходит мимо нейтральной плоскости и образует с ней угол о., создавая момент силы, действие которой складывается с изгибной силой рессоры 1.

С уменьшением диаметра скважины середина рессоры при6г 1жается к корпусу 5 прибора, а конец .2 рессоры поворачивается относительно оси корпуса прибора. Поворачивается и поворотный упор 3 который по своему овальному выступу обкатывается подвижной втулкой 1.,

Вектор усилия R , создаваемого си ловым элементом, приближается к оси Пи при некоторюм промежуточном положении рессоры будет проходить нейтральную плоскость. Сила при жатия к стенке обусловлена в этом положении только изгибной силой рессоры.

При минимальных, диаметрах сква жины устройство принимает положение, изображенное на фиг, 2 (при закрытом устройстве). Конец 2 рессоры занимает положение, параллельное оси прибора. Поворотный упор 3 оказался повернутым вокруг otK 11 и имеет теперь контакт с подвижной втулкой 1 i в точке 19. Силовой элемент 13 по-прежне-му передает усилие через подвижную втулку на поворотный упор, но вектор

усилия проходит по другую сторону от продольной нейтральной плоскости 18| образуя угол создавая момен силы Р-, действие которой уже не склдывается, а вычитается из изгибной силы рессоры,

Благодаря такому взаимодействию упора 3 с силовым элементом 13 сила прижатия к стенке скважины получа ется алгебраическим суммированием двух составляющу х. Одна составляющая зависит от жесткостирессор, выбирается путем замены этих рессор. Величина этой силы (для одних и тех же рессор) при переходе от максимальных диаметров цементирования к минимальным возрастает рт Ррае.до .

Обычно f(.,3-PpQ(.. Другая составляющая зависит от жесткости силового элемента, которая регулируется аЙкой 15. При переходе от максималь- ного к некоторому промежуточному диаметру центрирования, эта составляющая уменьшается от оп.до О, а затем при подходе к минимальным диаметрам снова возрастает до п.

Расчеты показывают, что усилие прижатия к стенкеСкважины при тннмальных диаметрах центрирования меньше, чем при максимальных диаметрах и может варьироваться в .широких предеяах. Это особенно важно, так как с уменьшением диаметра скважины ухудшаются и условия проходимости приборов.

УСТРРЙСТВР ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ СКВАЖИН ЫХ ПРИБОРОВ, содержа|цее корпус, рессоры с петлями, шарнирда связанные с ползунами, и силовые элементы, о т л и ч а ю щ ее с я тем НТО, с целью повышения проходимости при минималььмх диам етрах скважины, на петлях выполнены упоры, образующие с концами рессор тупой угол, обращен:ный во внешнюю от корпуса сторону, и вЗаимодействукхчие с силовыми элементами.