Устройство для определения напряжений в стенках скважины Советский патент 1985 года по МПК E21C39/00 E21B49/00 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гидравлический привод выполнен в виде упругого элемента, заполненного маслом, соединенного с преобразователем давления.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что преобразователь давления выполнен в виде геликсной манометрической пружины.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СТАНКАХ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ, включающее корпус с двумя парами расширяющихся камер, расположенных диаметрально противоположно друг другу, и датчик перемещений, электрически соединенный с регистрирующей аппаратурой, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, оно снабжено перфорированным отверстием и подпружиненным полым штоком с седлом и уплотнительными манжетами, оправой и прижимными опорами, при этом полый шток установлен телескопически внутри корпуса, оправа жестко закреплена на наружной поверхности последнего, прижимные опоры соединены с расширяющимися камерами, уплотнительные манжеты размещены внутри полого штока, a датчик перемещений выполнен в виде корпуса, перфорированного отверстиями с гидравлическим приводом, связанным с измеритель(Л ным элементом. со ;о 00 4 to

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для измерения напряженно-деформированного состояния горных пород в скважинах.

Известно устройство для измерения напряжений горных пород в скважинах, содержащее измерительный гидроцйлиндр, поршень, пружину возврата поршня, опоры, выполненные в виде полуцилиндров, упор для закрепления шарнирных тяг четырехзвенника, шпильки для крепления тяг, скользящие уплотнители и высоконапорный трубопровод, который соединяется с чувствительным прибором, измеряющим давление жидкости в гидросистеме устройства 1.

Недостаток устройства - невозможность получения сигнала, передаваемого по промывочной жидкости с большой глубины в результате незначительного изменения давления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для определения напряжений в стенках буровой скважины, содержащее корпус с двумя парами расширяющихся камер, расположенных диаметрально противоположно друг другу, и датчик перемещений, электрически соединенный с регистрирующей аппаратурой.

Недостаток данного устройства заключается в сложности конструкции.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, включающее корпус с двумя парами расщиряющихся камер, расположенных диаметрально противоположно друг другу, и датчик перемещений, электрически соединенный с регистрирующей аппаратурой, снабжено перфорированным отверстием и подпружиненным полым штоком с седлом и уплотнительными манжетами, оправой и прижимными опорами, при этом полый шток установлен телескопически внутри корпуса, оправа жестко закреплена на наружной поверхности последующего, прижимные опоры соединены с расширяющимися камерами, уплотнительные манжеты

размещены внутри полого щтока, а датчик перемещений в виде корпуса, перфорированного отверстиями с гидравлическим приводом, связанным с измерительным элементом.

При этом гидравлический привод выполнен в виде упругого элемента, заполненного маслом, соединенного с преобразователем давления.

Преобразователь давления выполнен в виде геликсной манометрической пружины. На фиг. 1 приведен цилиндрический зонд А устройства, разрез; на фиг. 2 - датчик перемещения Б устройства, разрез.

Цилиндрический зонд А (фиг. 1) состоит из корпуса 1, полого штока 2 с нагнетательным, отверстием 3 и обратным клапаном 4, отверстия 5 в корпусе, оправы 6, в окнах которой установлены расщиряющиеся камеры 7 с прижимными опорами 8, отверстий 9 и 10 на полом штоке и корпусе, которые служат для сообщения расщиряющихся камер с датчиком перемещения Б, пружины 11, седла 12 на штоке, отверстия 13 для выпуска жидкости из расширяющихся камерпосле завершения замеров, уп5 лотнительных манжетных колец 14 и переводника 15.

Датчик перемещения (фиг. 2) состоит из корпуса 16, наконечника 17, выполненного в виде пробки и головки для крепления кабеля 18. В наконечнике имеется камера 19 с отверстиями 20. В перегородке 21 установлен сильфон 22. Промежуточная камера, 23 между перегородкой и геликсной манометрической пружиной 24 через отверстие 25 заполняется маслом, служащим

5 средой для передачи давления пружине. Выход измерительного элемента (например, потенциометрического преобразователя) 26 подключен к генератору 27 частоты и усилителю 28 мощности. Для электрического соединения датчика перемещения с наземной аппаратурой служат штепсельный разъем 29 и кабель 30.

Устройство работает следующим образом.

Цилиндрический зонд А монтируется в нижней части бурильной, колонны и спускается в скважину,. Конструкция обеспечивает проведение измерений во время коротких перерывов в процессе бурения. Для этого необходимо бурильную колонну останавливать так, чтобы цилиндрический зонд находился на том участке, где целесообразно проводить измерение деформаций стенок скважины. После этого в бурильную колонну с поверхности на кабеле спускается датчик перемещений Б, который увлекается потоком рабочей жидкости и под собственным весом попадает на седло 12 штока 2 и закрывает проход жидкости из бурильной колонны. Жидкость под высоким давлением подается насосом через бурильную колонну. Шток 2 под действием давления спускается вниз, отверстие 3 на штоке совпадает с отверстием 5 на корпусе 1 и жидкость поступает в расширяющуюся камеру. Одновретиенно жидкость через отверстия 9 и 10, совпадающие в рабочем положении с проходными сечениями 20 в наконечнике 17, поступает в камеру 19 датчика перемещений. При этом полость между корпусом замерного приспособления и внутренней поверхностью полого штока герметизируется с помощью уплотнительных манжетных колец 14. По мере заполнения камера 7 расширяется и опоры прижимаются к стенке скважины. После достижения заданного усилия распора насос отключается, гидросистема изолируется и определенный объем жидкости оказывается замкнутым. Горное давление, вызывающее результирующую деформацию стенок скважины, действует на прижимные опоры 8, и давление в замкнутой измерительной системе увеличивается за счет сжатия объема жид- 35 кости. Изменение давления в измерительной системе пропорционально величине бокового давления. Изменение давления через отверстия 9 и 10 и проходное сечение 20 в наконечнике 17 передается на разделительный упорный элемент - сильфон 22, а также промежуточной камере 23, заполненной маслом. Геликсная манометрическая пружина 24, раскручиваясь на угол, процорцибнальный изменению давления, поворачивает на тЪт же угол ось измерительного элемента 26. Величина напряжения поступает на вход генератора 27 и на выходе получается сигнал, частота которого является известной функцией входного напряжения. Сигнал определенной частоты после усиления по кабелю 30 поступает на вход наземной регистрирующей аппаратуры. После завершения измерений производится подъем замерного приспрсобления. Благодаря пружине 11 шток 2 возвращается в исходное положение. При этом жидкость, находящаяся в расширяющихся камерах, через отверстия 13 вытесняется в бурильную колонну. Восстанавливается циркуляция бурового раствора и прижимные опоры под воздействием давления в заколонном пространстве прижимаются к корпусу цилиндрического зонда, и процесс бурения продолжается. Основное преимущество предлагаемого устройства заключается в упрощении конструкции заделки трассируемых проводов, связывающих датчик перемещения с регистрирующей аппаратурой, кроме того включение устройства в компоновку бурильной колонны позволяет производить в одной скважине на разных глубинах замеры деформации стенок.

W

50

17

Фие. 2