Управляемый центратор для скважинных приборов Советский патент 1986 года по МПК E21B47/00 E21B17/10 

чее положение. Возвращение Ц в исходное положение обеспечивается дополнительным включением электромагнитного привода в цепь. После этого рййка 11 выходит из зацепления с

зубьями К 9. Под действием упругих сил центрирующие упругие элементы Ц в виде тонких плоских пружин складываются. При этом Ц возвращается в исходное положение. 2 ил.

Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин и может быть использовано для центрирования приборов в скважинах диаметра.

Цель изобретения - повьшение эксплуатационной надежности.

На фиг.1 показана конструкция предлагаемого центратора; на фиг.2 механизм раскрытия.

Устройство состоит из корпуса 1 , на котором жестко закреплены кольца 2, служащие для закрепления концов ленточных пружиняищх элементов 3 центратора. Другие концы пружиНЯ1ДИХ упругих элементов закреплены в подвижных муфтах 4, связанных через управляемые тяги 5 с сердечниками 6 электромагнитов 7. Механизм 8 раскрытия, обеспечивающий многократность действия выполнен в виде подпружиненного кронштейна и состоит Из сдвоенного зубчатого колеса 9, установленного на валу 10,зубчатой рейки 11, собачки 12 и толкателя 13. Подпружянивание системы осуществляется с помощью цилиндрической пружины 1Д, установленной в корпусе 15. Прижим собачки осуществляется с помощью пружины 16. Зубчатая рейка 11 связана с тягой 5, а толкатель 13 - с сердечником 6 Зубчатое колесо, контактирующее с «рейкой 11, имеет зубья только на 3/4 длины окружности, другая часть длины окружности колеса выполнена без зубьев. Необходимо выбрать такую часть, чтобы в момент подхода ее к рейке 11 последняя свободно скользила по колесу.

Устройство работает следующим образом.

При достижении глубины исследования на электромагнит подается напряжение. Сердечник 6 электромагнита 7 выталкивается и перемещает толкатель 13, который проворачивает сдвоенную зубчатку на один зубец.

Одновременно собачка 12 также пере- : ходит на следующий зубец колеса.Вто- рая половина сдвоенной зубчатки перемещает на один зубец зубчатую рейку, связанную с подвижной муфтой 4. Муфта соответственно раздвигает пружины центратора. При снятии напряжения с электромагнита собачка 12 удерживает систему в неподвижном состоянии до подачи следующего импульса напряжения на электромагнит, когда механизм отработает вновь и переместит подвижную муфту на фиксированное расстояние. Для установления центратора в рабочее

состояние на электромагнит подается напряжение нужное число раз, которое для определенного размера труб величина постоянная. Величину раскрытия определяют:

5 длина зубчатой рейки 11, количество зубьев на контактирующей с нею зубчатом колесе 9 и количество импульсов, поданных на электромагнит 7. Следовательно мощность электромагниQ та 7 может быть небольшой (достаточ,ной для перемещения рейки 11), так как ход сердечника 6 должен быть рарзен только щагу зубчатого колеса 9, а не полному раскрытию центрирующих пружинящих, элементов 3. Соответственно уменьшаются габаритные размеры всего центратора.

Для возвращения центратора в исходное состояние с целью извлечения

прибора из скважины осуществляется несколько дополнительных срабатываний системы до выхода второй половины зубчатки из зацепления с зубьями рейки. Для этого на второй полови5 не зубчатого колеса часть зубьев удалена. Под действием упругих сил пру жинящих элементов центраторов они возвращаются в исходное положение. Для проведения исследований на следующем интервале или для выполне ния повторной записи прибор нет необходимости поднимать на поверхност и устанавливать сдвоенную зубчатку в исходное положение, так как устройство с раскрытыми центрирующими элементами предназначено для работы в колонне после прохода НКТ. В сложенном состоянии устройство проходит НКТ, а в обсадной колонне (боль шего диаметра) устройство работает с центрирующими элементами, устанав ливаемыми в рабочее состояние. По окончании исследований в обсадной трубе устройство складывается для свободного входа в НКТ и ,продвижения в них, В случае заклинивания колец или муфт устройство можно извлечь из скважины без затруднений. Центрирую щие элементы представляют собой эластичные тонкие плоские пружины, которые в месте соединения с кольца ми имеют площадь сечения, вдвое меньшую площади сечения остальной части пружины. При заклинивании кол ца или муфты устройство входит через воронку в НКТ, а при движении .по НКТ пружины в месте крепления пружины с кольцами могут обломиться только в том случае, если заклинивание колец произошло при установке кольца в верхнем крайнем положении. В зтом случае при извлечении центрирующего элемента из скважины необходимо обломившиеся пружины заменить на новые. Обломившаяся часть пружины остается закрепленной в кол це и скважину не засоряет. То же самое происходит с центрирующими эл ментами при заклинивании муфт. Та-. КИМ образом, конструкцией пружины предусмотрено предотвращение аварий при заклинивании колец и муфт. При исследовании труб система раскрытия жестко фиксирована благодаря собачке 12, но не исключено, что в отдельных местах трубы диаметр ее может резко уменьшиться, тогда на эле менты оказывается большое усилие,ко торое может вызвать разрушение этих элементов. Во избежание этого кронштейн, на котором закреплена собачка 1 2 и зубчатое колесо 9, подпружинен пружиной 14, являющейся компенсатором. Упругое усилие пружины 14 больше, чем упругое усилие элементов 3, и рассчитывается так, чтобы при раскрытии элементов 3 пружина 14 не сжималась. При усилии меньшем, чем усилие разрушения элементов 3, пружина 14 срабатывает, позволяя муфте 4 переместиться на некоторое расстояние, в результате чего снижается нагрузка на элемент 3. Формула изобретения Управляемый центратор для скважинных приборов, содержащий корпус, упругие элементы центратора, одни концы которых жестко соединены с корпусом, а другие - с подвижной муфтой, кинематически связанной с механизмом раскрытия, имеющего электромагнитный привод, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эксплуатационной надежности, он снабжен зубчатой рейкой, а механизм раскрытия выполнен в виде подпружиненного кронштейна, шарнирно закрепленной на нем собачки и сдвоенного зубчатого колеса, одна часть которого контактирует с собачкой и толкателем электромагнитного привода, а другая часть, участок длины окружности которой не имеет зубьев, входит в зацепление с зубчатой рейкой, связанной с подвижной муфтой, причем длина участка окружности, на которой нет зубьев, определяется по формуле: где - длина участка окружности зубчатой части, на котором нет зубьев, м; d - диаметр начальной окружности зубчатой части колеса, м; L - величина перемещения рейки до полного раскрытия упругих элементов центратора, м; m - модуль- зубчатого колеса.