Устройство для контроля вертикальности оси и кавернозности стенок скважины Советский патент 1984 года по МПК E21B47/08 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к измерительным устройствам для определения кавернозности стенок скважин большого диаметра и шахтных стволов, а также определения отклонения их продольной оси от вертикальности. Известно устройство для определения наличия каверн и их величины на стенках вертикальной горной выработки, содержащее установленный на буровом инструменте (расширителе) датчик реостатного типа, подключенный к жилам кабеля измерительной аппаратуры, каротажную лебедку и пульт съема информации 1. Недостатком данного устройства является отсутствие данных при его использовании об отклонении продольной оси горной выработки от вертикали, так как датчик, установленный на буровом инструменте, отклоняется от вертикали вместе с последним и может быть использован только для определения наличия и величины каверн. Известно устройство для контроля вертикальности оси и кавернозности стенок скважины, содержащее отвес, выполненный в виде гибкого звена с грузом, установленный на отвесе кронштейн с датчиками, подключенными к измерительному блоку 2. Цель изобретения - повышение оперативности путем сокрашення времени на монтаж-демонтаж в скважинах большого диаметра. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено платформой и устаноВ ленными по обе стороны кронштейна направляющими, при этом груз выполнен с блоками, размешенными в верхней его части, а гибкое звено выполнено в виде тяги, которая охватывает блоки и проходит через направляющие, один конец ее жестко закреплен на платформе, а другой установлен с возможностью осевого перемещения. Платформа снабжена ориентирующим узлом. Кроме того, платформа установлена на раме, размещенной у устья скважины. На фиг. 1 изображен предлагаемый каверномер для скважин большого диаметра, рабочее положение; на фиг. 2 - то же, вид сверху. Устройство для скважин большого диаметра содержит измерительный выносной рычаг 1 датчика, взаимодействующий со стенкой скважины 2 и смонтированный на кронштейне 3, на котором размещена также измерительная система реостатного типа (не показана), связанная с пультом съема информации (не показан) каротажным кабелем 4 и картонажной лебедкой 5. Кронщтейн 3 имеет две направляющие 6, через которые пропущены две параллельные ветви грузового каната 7. Один конец каната 7 закреплен на опоре 8, второй - на барабане грузовой лебедки 9. Канат 7 огибает ролики 10 и И, установленные на верхнем торце груза 12. Расстояние между ручьями роликов (блоков) 10 и 11, направляющими 6 кронштейна 3 и опорой 8 и грузовой лебедкой 9 одинаково. Таким образом, канат 7 под действием веса груза 12 образует две вертикальные параллельные ветви,которые установлены в скважине отвесно и симметрично центра ее устья и на которых кронштейн 3 с выносным рычагом 1 датчика при помощи каротажного кабеля 4 может совершать движение только в строго вертикальной плоскости, причем центр кронштейна 3 при его движении всегда будет совпадать с центром устья скважины, а расположение обеих (правой и левой) направляющих 6 относительно центра устья скважины будет соответствовать расположению точек крепления опоры 8 и грузовой лебедки. На кронщтейне 3 противоположно рычагу 1 может быть размещен еще один (второй) рычаг датчика с собственным каналом для передачи сигналов на пульт съема информации. Размеры груза 12 выбираются таким образом, чтобы при его опускании в скважину при максимально возможном искривлении последней между грузом и стенкой скважины всегда оставался зазор а, т.е. чтобы груз в своем крайнем нижнем положении не касался стенок скважины. На устье скважины симметрично его центра проложены рельсовые пути 13, по которым на катках 14 перемещается рама 15, имеющая в своем центре отверстие (проем) 16, диаметр которого больше расстояния между ветвями каната 7. На раме 15 на телах 17 качения с возможностью вращения вокруг центра устья скважины и фиксации в любом положении установлена платформа 18, на которой размещены опора 8, каротажная лебедка 5 и грузовая лебедка 9. Рама 15 имеет шкалу 19 (фиг. 2) сторон света, а на платформе 18 имеется указатель 20, определяющий положение платформы с закрепленными на ней ветвями каната 7 относительно сторон света. Каверномер для скважин большого диаметра работает следующим образом. В процессе бурения скважины большого диаметра или шахтного ствола рама 15, клиренс которой выполняется достаточной величины для размещения (подвески) груза 12 и кронщтейна 3, находится вне устья горной выработки. Для измерения наличия и величины каверн, а также определения отклонения оси скважины от вертикали и азимутального угла отклонения устройство для бурения (породоразрушающий инструмент и буровой став) извлекают из полости горной выработки и на ее устье подают по рельсовому пути 13 раму 15. При этом, центр платформы 18 совмещают с центром устья и поворачивают ее таким образом, чтобы указатели 20 совпадали с заданной плоскостью измерения наличия и величины каверн, а также определения величин зениткого и азимутального отклонения оси скважины. В этом положении платформу 18 закрепляют относительно рамы 15 и при помощи грузовой лебедки 9 на канате 7 груз 12 опускают в скважину на необходимую глубину, не опуская груз на забой скважины. Под действием веса груза 12 канат 7 образует две параллельные вертикальные ветви, расположенные симметрично относительно центра устья горной выработки. Затем с помощью каротажной лебедки 5 опускают на образованных ветвях каната кронщтейн 3 с измерительной системой, снабженной выносными рычагами 1. Для измерений может быть использован серийно выпускаемый каверномер СКС-4 с удлинением измерительных рычагов. Регистрацию измерений можно проводить также на серийно выпускаемой автоматической каротажной станции АЭКС-900 с записью на стандартной каротажной ленте. В результате кавернометрических исследований получают достоверные данные о профиле стенок скважины больщого диаметра и величине зенитного угла, а также об азимуте отклонения оси скважины. С учетом расстояния между ветвями каната и величины отклонения измерительных рычагов при необходимости можно определить также фактические поперечные размеры (диаметры) скважины большого диаметра или щахтного ствола.

Для измерения профиля и отклонения стенок скважины в другой плоскости, например перпендикулярной данной, платформу 18 поворачивают на 90° и закрепляют, повторяя весь процесс измерения в новой

плоскости. Предлагаемым каверномером можно производить измерения отклонения оси скважины в процессе ее бурения и величины отклонения оси обсадной крепи скважины или шахтного ствола.

С помощью предлагаемого каверномера возможно получение всех необходимых данных о профиле стенок скважины, ее фактическом диаметре, о зенитном и азимутальном угле ее оси относительно вертикали. Полученные данные необходимы для определения конструкции и методики крепления скважины, выбора параметров промывочной жидкости, создания условий для беспрепятственного спуска крепи за счет повторной проработки мест сужения горной выработки, определения количества тампонажного раствора для разовой закачки и подъема его на расчетную высоту, определения необходимого количества материалов для тампонирования закрепного пространства ствола на полную глубину, определения отклонения оси обсадной крепи от вертикали и т. д.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в резком снижении затрат времени (7-10 мин) на монтаж или демонтаж каверномера в полости горной выработки. Кроме того, наличие рельсовых путей и грузовых тележек при проходке скважин большого диаметра и шахтных стволов позволяет без значительных материальных затрат с использованием серийно выпускаемой аппаратуры широко использовать предлагаемый каверномер в горной промышленности. г- Фиг.2 ю

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОСТИ ОСИ И КАВЕРНОЗНОСТИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ, содержащее отвес, выполненный в виде гибкого звена с грузом, установленный на отвесе кронштейна с датчиками, подключенными « (i к измерительному блоку, отличающееся тем, что, с целью повышения оперативности путем сокращения времени на монтаж-демонтаж в скважинах большого диаметра, оно снабжено платформой и установленными по обе стороны кронштейна направляющими, при этом груз выполнен с блоками, размещенными в верхней его части, а гибкое звено выполнено в виде тяги, которая охватывает блоки и проходит через направляющие, один конец ее жестко закреплен на платформе, а другой установлен с возможностью осевого перемещения. 2.Устройство п, п. 1, отличающееся тем, что платформа снабжена ориентирующим узлом. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, i что платформа установлена на раме, размещенной у устья скважины. (Л 00 00