Скважинное фиксирующее устройство Советский патент 1983 года по МПК E21B47/12 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть применено в глубинных геофизических или иных приборах, требующих прижатия к стенке скважины.

Известно распорное устройство в виде анкерного блочка, состоящее из корпуса, плашек, ролика с тросом, тока с возвратной пружиной и подпружиненных тяг Cl

Недостаток этого устройства невозможность многократного использования его блока извлечения из кважины.

Известно устройство для временного жесткого закрепления глубинно го прибора в скважине, состоящее из корпуса, подпружиненных тормозящих элементов, дополнительного груза, тяги, упора и кабеля для подвески устройства 12 .

Недостаток известного устройства постоянный контакт тормозящих эле-- ментов со стенкой скважины, что может явиться причиной-их самопроиз вольной остановки.

Известно также устройство, содержащее внешний и внутренний корпуса, кабель-трос, винтовую пару, шток, электромеханический, привод и связанный с ним тяговый механизм с конусными направляющими, кулачками, взаимодействующие с уступами внешнего корпуса и тягой, распорный элемент tSI.

Наличие в устройстве электромеханического, привода накладывает необходимость создания сложного оборудования, что приводит к ограничениям работы устройства при больших давлениях и больших температурах.

Целью изобретения является повышение надежности устройства при повышенных, давлениях и температурах.

Поставленная цель достигается тем, что скважинное фиксирующее устройство, содержащее внешний и . внутренний корпуса, кабель-трос, привод и связанный с ним тяговый механизм с конусными направляющи ми, кулачки, взаимодействующие с уступами внешнего корпуса и тягой, распорный элемент, связанный с подпружиненным кольцом, снабжено упругим элементом, размещенным между корпусами, стопорной балкой и подпружиненнь1ми сухарями, взаимодействующими с ней, а внешний корпус снабжен цилиндрической направляющей , на которой размещено коль-. цо, при этом направляющая вьшолнена с пазом и размещенным в нем штифтом, причем тяговый механизм выполнен в виде тяги, подпружиненной относительно внутреннего корпуса и связанной с одной стороны с вилкой.

а с другой - со сштифтом, а сам привод размещен во внутреннем корпусе со стороны вилки и выполнен в виде электромагнитной катушки с подпружиненным якорем.

Кроме того, распорный элемент снабжен шарнирно соединенным с /им прижимным рычагом, другой конец которого шарнирно связан с внешним корпусом.

На фиг. 1 изображено устройство во время спуска в скважину, на фиг. 2 - то же, во время прижатия его к стенке скважины, на фиг. 3 то же, во время подъема из скважины.

Устройство состоит из внешнего корпуса 1 и внутреннего корпуса 2, имеющих возможность ограниченного перемещения относительно друг друга. Внешний корпус 1 состоит из

трубчатого или иного элемента с

жестко закрепленной в нем полой цилиндрической или иной направляющей 3, имеющей пазы 4, в которых может . перемещаться штифт 5, с закрепленной

на нем подвижной втулкой б, имею цей возможность двигаться по нaпpaв ляющей 3 вместе со штифтом 5. Между упором 7, имеющим возможность регулируемого стопорения на направляющей 3, и подвижной втулкой б помещен упругий элемент, например пружина 8. Штифт 5 связан с тягой 9, которая через сочленение 10 соединена с тягой 11., при этом в месте сочленения Тяги 9 и 11 могут ограниченно переме.щаться относительно друг друга. На штифте 5, йак и на оси, закреплен распорный элемент 12, подвижно соединенный с прижимным рычагом 13, который через

ось 14 подвижно связан с наружным корпусом 1. Внутренний корпус 2 состоит из трубчатого или иного элемента и жестко через бобышку 15 соединен с кабелем-тросом 16. Ввод

жилы 17 кабеля-троса 16 через уплотнительный элемент 18 соединен с электромагнитной катушкой 19, и вывод 20 с нее соединен с внутренним корпусом 2, причем электромагнитная катушка 19 помещена в герметичный отсек 21, являющийся частью внутреннего корпуса 2. Якорь 22 .электромагнита имеет конус 23 с продолжением 24 и подпружинен пружинами 25, .расположен вне герметич

ного отсека 21 и может Перемещаться под действием электромагнитных сил.

В теле внутреннего корпуса 2 в специальных отверстиях 26 помещены сухари 27, которые подпружинены пружиной 28 и имеют конические части 29. Коническими частями 29 сухари 27 могут взаимодействовать с конусом 23 якоря 22 и при полном выдвижении должны упираться в продолжение 24, Между упором 30 имеющим возможность регулируемого стопорения на гильзе 31, жестко закрепленной во внутреннем корпусе 2, и упором 32 на тяге 11 помещен упругий элемент, например, пружина 33, мощность которой больш мощности пружины.8, причем упор ,32 на тяге 11 при сжатой пружине 3 может упираться в гильзу 31. Тяга 11 имеет стопорную вилку 34, которая, взаимодействуя с сухарями 27, может удерживать в сжатом состоянии через тягу 11 и упор 32 пружину 33. Стопорная вилка 34 имеет конус 35, который, взаимодействуя с плоскими пружинами 36, может упруго через них прижимать кулачки 3 к внутренним стенкам наружного кор пуса 1, причем кулаки 37 расположены в пазах 38 внутреннего корпуса 2 и помещены между плоскими пру жинами 36 и 39, при этом плоские пружины 36 закреплены на кулачках 37, а плоские пружины 39 - на внут реннем корпусе 2. Плоские пружины 39 способны поворачивать кулачки 37, которые могут смещаться сквоз ными пазами 40 по осям 41 до упора в выступы 42 пазов 38 внутренн го корпуса 2. Наружный корпус 1 имеет упор 4 в который может упираться внутрен ний корпус 2, проточки 44, с кото Еими могут взаимодействовать кулачки 37, и отверстие 45, через, г которое с зазором может проходить кабель-трос 16. Между внутренним пусом 2 и наружным корпусом 1 помещен дополнительный упругий элемент, например, пружина 46, которая способна при определенном сме щении внутреннего корпуса 2 относительно наружного корпуса 1 сжат ся и при снятии воздействия с вну реннего корпуса 2 вернуть его в положение, при котором кулачки 37 войдут во взаимодействие с проточками 44 на внутренней поверхности наружного корпуса 1. Устройство работает следующим образом. Во время спуска устройства в скважину все элементы занимают пол жение, показанное на фиг. 1. При достижении необходимой глубины по жиле 17 кабеля-троса 16 подается электрический ток, поступающий на электромагнитную катушку 19. Под действием электромагнитных сил якорь 22, смещаясь, воздействует конусом 23 на сухари 27, сдвигая их. При достижении коническими час тями 29 сухарей 27 краев стопорной вилки 34 последняя под действием пружины 33 скользит краями п коническим частям 29 сухарей 27, сдвигая их и через них нагружая пружину 28 и при дальнейшем продвижении утапливает сухари 27 в отверстиях 26 внутреннего корпуса 2 и стопорит их. Корпус 35 стопорной вилки 34 освобождает плоские пружины 36 на кулачках 37, при этом плоские пружины 39 поворачивают кулачки 37 на осях 41, утапливая их в пазах 38 внутреннего корпуса 2. Тяга 11, смещаясь, воздействует через сочленение 10 на тягу 9, которая через штифт 5 и подвижную втулку 6 сжимает пружину 8 и одновременно через штифт 5 и распорный элемент 12 откр 1вает прижимной рычаг 13, упруго прижимая его к стенке скважины. Устройство занимает положение, показанное на фиг.2. При нагружении кабеля-троса 16 он он через бобышку 15 смещает внутренний корпус 2 относительно наружного корпуса 1 и, поскольку сопротивление силам трения в кинематических связях намного меньше, чем сопротивление силам трения упруго прижатого прижимного рычага 13 и наружного корпуса 1 о стенки скварины, то через регулируемый упор 30 на гильзе 31 внутренний корпус 2 нагружает пружину 33, которая че;рез упор 32, тягу 11, сочленение 10, тягу 9 штифт 5 и распорный элемент 12 расклинивает прижимной рычаг 13, при этом штифт 5 сколь зит по пазам 4 направляющей 3. dдновременно через штифт 5 и подвижную втулку 6 может сжиматься пружина 8. , При определенном смещении внутреннего корпуса 2 относительно наружного корпуса 1 сжимается пружина 46, одновременно сухари 27, двига-ясъ совместно с внутренним корпусом 2 относительно стопорной вилки 34, 1ПОД действием пружины 28 при дос;тижении краев стопорной вилки 34 выходят из отверстия 26 и упираются в продолжение 24-конуса 23. Конус 35 стопорной вилки 34 воздействует на плоские пружины 36, а через них - на кулачки 37, выводит их из пазов 38 внутреннего корпуса 2 :и упруго прижимает к внутренним стенкам наружного корпуса 1, при этом плоские пружины 39 сжимаются. При дальнейшем смещении внутреннего корпуса 2 упор 32 тягИ 11 упирается в гильзу 31 внутреннего корпуса 2, тем самым препятствуя дальнейшему нагружению пружины 33, а конус 35 стопорной вилки 34 упруго с постоянным усилием прижимает кулачки 37 к внутренним стенкам наружного корпуса 1 через нружины 36. Устройство занимет положение, показанное на фиг. 3.

При ослаблении кабеля-троса 16 стопорная вилка 34 упирается в сухари 27, через тягу 11 и упор 32 стопорит сжатую пружину 33. Сжатая пружина 4.6 смещает внутренний корпус i 2 относительно наружного корпуса 1, при этом упруго прижатые кулачки 37 скользят по внутренним стенкам наружного корпуса 1 и, встречая проточки 44, контактируют с ними, одновременно пружина 8 через подвижную втулку б, штифт 5 и распорный элемент 12 складывает прижимной рычаг 13 и через тягу 9, сочленение 10, тягу 11 может возвращать . внутренний корпус 2 в исходное положение до упора 43 наружного корпуса 1 .

При невозможности мощностью пружины 8 отделить прижимной рычаг 13 от стенки скважины тяга 11 смещается в сочленение 10. При неподвижной тяге 9 и при последующем нагружении кабеля-троса 16 внутренний корпус 2 и наружный корпус 1 перемещаются как одно целое за счет сцепления кулачков 37 с проточками 44 наружного корпуса 1, при этом кулачки 37, сдвигаясь сквозными пазами 40 по осям 41, расклиниваются между проточками 44 наружного корпуса 1 и выступами 42 внутреннего корпуса 2, тем самым заставляя прижимной рычаг 13 отделиться от стенки скважины, поворачиваясь на оси 14, и далее под действием пружины 8 через подвижную втулку б, штифт 5, распорный элемент 12 вернуться в исходное положение, при этом тяга 9 смещается в сочленение 10, одновременно внутренний корпус 2 сдвигается до упора 43 наружного корпуса 1. Устройство занимает исходное.

0 положение,, показанное на фиг. 1, И может быть поднято на поверхность или перемещено в любую точку скважины.

Наличие прижимного элемента, нагруженного через кинематические связи разностью упругих элементов, позволяет упруго прижимать устройство к стенке скважины и складывать прижимной элемент, при этом отсутст,. вие электромеханического привода, воздействующего на прижимной элемент, позволяет уменьшить габаритные размеры, увеличить диапазон работы устройства как по давлению так и по температуре.

Отсутствие в устройстве элементов, работа которых зависит от давления и температуры, позволяет расширить диапазон работы зондов и другой скважинной аппаратуры, оборудованной.скважинным фиксирующим устройством.

Put.l

1. СКВАЖИННОЕ ФИКСИРУЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее внешний и внутренний корпуса, кабель-трос, привод и связанный с ним тяговый механизм с конусными направляющими, кулачки, взаимодействующие с уступами внешнего корпуса и тягой, распорный элемент, связанный с подпружиненным кольцом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства при повышенных давлениях и температурах, оно снабжено упругим элементом, размещенным между корпусами, стопорной вилкой и подпружиненными сухарями, взаимодействующими с ней, а внешний корпус снабжен цилиндрической направляющей, на которой размещено кольцо, при этом направляющая выполнена с пазом и размещенным в нем штифтом, причем тяговый механизм выполнен в виде тяги, подпружиненной относительно внутреннего корпуса и связанной с одной стороны с вилкой, а с другой - со штифтом, а сам привод размещен во внутреннем корпусе со стороны вилки и выполнен в виде электромаг(Л нитной катушки с подпружиненным якорем. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что распорный элемент снабжен шарнирно соединенным с ним прижимным рычагом, другой конец которого шарнирно связан с внесшим корпусом. 00 СД ю о 00