Устройство для измерения профиля поперечного сечения скважины Советский патент 1984 года по МПК E21B47/08 

Изобретение относится к устройствам для геофизических исследований скважин и может быть использовано при определении и измерении конфигурации поперечного сечения стволов эксплуатационных и разведочных скважин, пробуриваемых на нефть, газ и другие полезные ископаемые, как обсаженных , так и необсаженных.

Известно устройство для измерения диаметра скважины, включающее корпус, лентопротяжный механизм и блок изображения, содержащий объектив, регистрирующий узел и щелевой проектор.

Устройство опускают на кабеле до заданной глубины. Затем по команде наземного пульта управления подается питание на источник света, находящийся в щелевом проекторе. Световые лучи, преломляясь через линзу проектора, фиксируются на поверхности стенок скважины в виде узкой световой полосы. Отражаясь от световой полосы, лучи света проходят стекло нижнего конца устройства и фотографируются камерой. После этого устройство перемещается до следующей заданной глубины 1.

Недостатками данного устройства являются необходимость точного центрирования его в скважине, возможность работы его только в скважинах, заполненных оптически прозрачной жидкостью, и сложность определения конфигурации ствола скважины в случае наличия глинистой корки.

Известно устройство для фотографирования профиля поперечного сечения ствола скважины, содержащее корпус, лентопротяжный механизм, регистрирующий узел и блок изображения, содержащий объектив, щелевой проектор, источник света и узел ориентации. Щелевой проектор расположен в эластичном гидрокомпесированном пакере, заполненным оптически прозрачной жидкостью 2.

Недостатком данного устройства является невозможность фотографирования профиля во время перемещения прибора в скважине, что снижает скорость исследования скважины. Кроме того, получая локальные профили в избранных точках, трудно судить о профиле скважины вдоль всего ствола. Другим недостатком устройства является обязательное его центрирование в скважине.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является прибор скважинного каверномера.-профилемера СКП-1. Данный прибор состоит из корпуса, на котором щарнирно закреплены измерительные рычаги. Измерительные рычаги через передаточный механизм, выполненный в виде толкателя, непосредственно соединены с ползунком реостата. Под действием пружины толкатель поворачивает измерительный рычаг до упора его нижнего конца в стенку скважины. Реостаты с толкателем находятся в герметичной полости. Снизу к корпусу прибора прикреплен узел раскрытия рычагов, включающий электромагнит с якорем и спусковой механизм. Через реостаты пропускается переменньЕЙ ток. Напряжение, пропорциональное раскрытию измерительных рычагов, снимается с реостатов и передается на поверхность по кабелю.

Устройство работает следующим образом Его опускают на кабеле до забоя, изме0 рительные рычаги при этом находятся в сложенном состоянии. При достижении забоя с наземного пульта подается сигнал на электромагнит. При срабатывании последнего измерительные рычдги высвобождаются спусковым механизмом и поворачиваются на оси до упора нижнего конца каждого из них о стенку скважины. При перемещении прибора вверх измерительные рычаги постоянно прижимаются к стенке скважины под действием пружины толкателя и, повораQ чиваясь на оси, через толкатель перемещают ползунок реостата пропорционально их повороту. Напряжение, снимаемое с реостатов, пропорционально величине раскрытия рычагов и является мерой измерения профиля поперечного сечения скважины 3.

5 Однако малое количество измерительных рычагов (4-10) не позволяет получить достоверный профиль скважины, увеличение их количества приводит к усложнению телесистемы для передачи измерительной информации на поверхность от каждого рычага, для

0 построения йрофиля поперечного сечения скважины необходимо провести дополнительные расчеты и графические работы, кроме того, отсутствует наглядное изображение исследуемого профиля скважины в момент исследования.

Цель изобретения - повыщение точности измерения профиля.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения профиля поперечного сечения скважины, содержащем корпус,

д подпружиненные измерительные рычаги, связанные с ползунами посредством передаточного механизма и регистрирующий узел, ползуны расположены в одной плоскости, перпендикулярно оси корпуса с возможностью поступательного перемещения в радиаль5 ном направлении пропорционально перемещению измерительных рычагов, причем радиальные направления их перемещений совпадают, а регистрирующий узел выполнен в виде блока изображения с источником света.

0 Кроме того, устройство снабжено калибровочным кругом, расположенным соосно корпусу в плоскости, параллельной плоскости перемещения ползунов.

Свободные концы ползунов соединены эластичным элементом.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А и Б-Б на фи. 1 (совмещенное сечение

его двумя плоскостями, перпендикулярными оси прибора и проходящими через плоскость ползунов и исследуемый профиль).

Устройство состоит из корпуса 1, к которому шарнирио, посредством осей 2, прикреплены измерительные рычаги 3. Каждый из рычагов жестко соединен с зубчатым сектором 4, который посредством передаточного механизма, представленного в виде рейки 5 и рычага 6, трансформирует поворот измерительного рычага 3 в поступательное движение ползуна 7. Прижатие измерительных рычагов 3 к стенке скважины 8 осуществляется винтовой пружиной 9. Внутри корпуса 1 размещена перегородка 10, выполненная из оптически прозрачного материала, например стекла. Перегородка 10 зафиксирована в приборе гайкой 11. В перегородке имеются сквозные отверстия а, в которых расположены ползуны 7 с возможностью поступательного движения в них. На свободном конце ползунов 7 имеются углубления б, в которые уложен эластичный резиновый жгутик 12. Под перегородкой расположен источник 13 света, соединенный проводной связью с наземным пультом управления. Источник света расположен на крышке 14. Сверху перегородки расположен объектив 15 и система, передающая изображение фигуры, отображаемое жгутиком 12 в стеклянной перегородке 10, на дневную поверхность. Герметизация корпуса осуществляется резиновыми кольцами 16 и 17, уложенными соответственно в кольцевые канавки цилиндрической части рейки 5 и под гайку 18 крепления крыщки 14. На перегородке 10 соосно прибору выполнен калибровочный круг 19, который в известном масщтабе представляет цилиндрический профиль скважины и относительно которого осуществляется интерпретация показаний устройств. Для раскрытия измерительных рычагов используется специальный механизм (не показан), аналогичный описанному устройству прототипа.

Устройство работает следующим образом.

Его опускают на кабеле до забоя скважины, измерительные рычаги 3 при этом находятся в сложенном состоянии. При достижении забоя с наземного пульта подается сигнал на механизм раскрытия рычагов, последние под действием пружины 9 поворачиваются на оси 2 до упора нижнего конца их о стенку скважины; 8. При перемещении устройства вверх измерительные

рычаги, постоянно касаясь стенки скважины, перемещают ползуны 7 пропорционально их повороту. Кривая С (фиг. 2),-получаемая жгутиком 12 на стеклянной перегородке 10, подобна профилю d исследуемой

0 скважины в момент измерения.

Точность воспроизведения лсследуемого профиля крайними точками ползунов определяется пропорциональностью передачи углового перемещения измерительного рычага в поступательное перемещение ползу5 на и точностью изготовления деталей передаточного механизма - зубчатого сектора 4, рейки 5 и рычага 6. Предлагаемый передаточный механизм обеспечивает строго пропорциональную передачу угла поворота измерительного рычага 3 в перемещении ползуна 7, а современное технологическое оборудование позволяет изготовить детали передаточного механизма с высокой степенью точности. Реально достижимая точность воспроизведения исследуемого профиля может

5 быть в пределах 1-3 мм. Фиксирование изображений кривой С может производиться как при помощи фотокамеры, так и телекамерой, представляющих блок изображения. При использовании фотокамеры получают серию изображений кривой С в различные моменты

0 измерений на фотоленте непосредственно в устройстве. При использовании же телекамеры изображение кривой С постоянно передается на дневную поверхность, что дает возможность визуального непрерывного наблюдения профилей скважины непосредственно в момент измерения. Интерпретация полученных профилей производится относительно калибровочного круга 19, изображение которого получается одновременно с изображением кривой С. Размер калибровочно го круга (диаметр) является уменьщенный в известное число раз цилиндрический профиль скважины. Таким образом происходит измерение профиля скважины.

Испытание макета устройства на модели скважины показало высокую степень воспроизводимости профиля скважины.

АА,5-5

d

i9

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ СКВАЖИНЫ, содержащее корпус. S4J 4Jjfe.j,4,,,,. подпружиненные измерительные рычаги, связанные с ползунами посредством передаточного механизма, и регистрирующий узел, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения профиля, ползуны расположены в одной плоскости, перпендикулярно оси корпуса с возможностью поступательного перемещения в радиальном направлении пропорционально перемещению измерительных рычагов, а регистрирующий узел выполнен в виде блока изображения с источником света. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено калибровочным кругом, расположенным соосно корпусу в плоскости, параллельной плоскости перемещения ползунов. i 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что свободные концы ползунов соеди(Л нены эластичным элементом. 00 4: 4 СО