Устройство для определения давления горных пород в скважинах Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

которых с возможностью перемещения установлены уплотнительные секторы 6. Параллельно С 2 установлены С 7, попарно связанные пружинами 8 и соединенные о полостью Т 1 через толкатели 12, Для обеспечения минимального зазора между СС 13 и устройством на концах С 2 посредством контргаек закреплены упругие пластины 9. Полость Т 1 через трубопровод связана с источником давления среды. По мере увеличения объема закачиваемой в Т 1 жидкости его стенки расширяются в сторону СС 13 и в сторону С 2. Стаканы 3, расширяясь, прижимаются к СС 13 и к обращенным к ним торцам корпусов 4, При этом

73552

.дополнительные С 7, вставленные в сквозное предельное отверстие Т:1, попарно разжаты пружинаг-1и 8 и перемещаются относительно С 2 и друг друга, касаясь стенок Т 1 по всей длине. При достижении у Т 1 рабочего давления все разжатые С 7 прижимаются к С 2. Концы С 7 через толкатели 12 вьщвигают секторы 6 к СС 13. Радиусы кривизны их внешней и внут- ренней поверхностей равны радиусам , скважин и центрального отверстия тора. При полном выдвижении все секторы 6 вступают в контакт со СС 13 и, прижимаясь к ней, полностью перекрывают кольцевой зазор между СС 13 и корпусом 4. 3 ил.

Изобретение предназначено для исследования напряженного состояния -х-.... /уИ. 77:/-Y.i/-:/ V: :/ ф.г.2 массива горных пород. Цель изобретения - повьппение точности определения давления за счет обеспечения постоянного контакта только заданной длины устройства со стенкой скважины (СС) 13 и равномерного распределения давления по всей длине. Устройство содержит эластичную оболочку в виде тора (т)1, н адетого на стержень (с) 2 и контактирующего с упругим эластичньм стаканом 3, На концах С 2 установлены жесткие цилиндрические корпуса 4. В каждом из них выполнены две пары пазов 5, в (Л

Изобретение относится к устрой.ствам, используемым для определения параметров горных пород путем измерений в скважинах.

Цель изобретения - повьшгение точ.кости за счет обеспечения постоянного контакта точно заданной длины устройства со стенкой скважины и равномерного распределения давления.

На фиг. 1 показано устройство для определения давления горных пород в скважинах; на фиг. 2 - устройство в рабочем состоянии при измерении в скважине; на фиг. 3 - узел секторов.

Устройство содержит эластичную оболочку, выполненную в виде тора 1, надетого на стержень 2, стаканы 3 из упругого эластичного материала, контактирующие с тором 1, жесткие, цилиндрические корпуса 4, в каждом из которых вьшолнены две пары пазов

5,уплотнители в форме секторов 6, установленные с возможностью перемоцения в пазах 5, дополнительные стержни 7, установленные параллель но стержню i и попарно связанные пружинами 8, торцовые круглые пластины 9, закрепленные на концах

стержня 2 посредством контргаек 0j источник (не показан) давления ереды, связанный через трубопровод 11 с полостью тора 1. Стержни 7 через толкатели 12 соединены с секторами

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают на заданном расстоянии от устья пробуренной скважины 13 и по напорному трубопроводу 11 в него накачивают жидкость, которая заполняет замкнутый внутренний объем тора 1.

По мере увеличения объема закачиваемой жидкости стенки эластичного тора 1 начинают расширяться в радиальных направлениях как в сторону стенки скважины 13, так и в сторону центрального стержня 2.При этом стенки тора 1, направленные радиально от продольной оси устройства, расширяют эластичные стаканы 3, которые прижимаются к стенке скважины 13 и к торцам корпусов 4, обращенных к стаканам 3. Внутренние стенки тора }, расширяющиеся в сторону стержня 2, перемещают две пары стержней 7, вставленные в сквозное продольное отверстие тора 1 параллельно друг другу и центральному стержню 2. Стержни 7 касаются стенки тора 1 по всей длине, попарно разжаты пружинами 8, проходящими через сквозные диаметральные отверстия центрального стер(жня 2. При достижении рабочего внутреннего объема все разжатые стержни 7 вдоль всей длины отверстия тора 1 параллельно прижимаются к цент ральному стержню 2. Разжимающие пру жины 8 при этом полностью помещаются в диаметральных сквозных отверстиях центрального стержня 2. При таких перемещениях двух пар стержней 7 к цей ральному стержню 2 их конць, Г-образно соединенные с толкателями 12, через толкатели 12 выдвигают секторы 6 строго в радиальных направлениях перпендикулярно к стенке скважины 13. Толкатели 12 расположены попарно и могут перемещаться один в другом в противополож ных радиальных направлениях. Вьщвигаемые толкателями 12. секторы 6 име ют внешнюю кривизну /R., и вну.трен .1 нюю кривизну , где R и ,соответственно радиусы скважины 13 и продольного сквозного отверстия тора 1, Таким образом, при полном вьздвижении всех четырех секторов 6 последние своими внешними контура ш образуют полную окружноеть,всту пающую по всей длине в контакт со стенкой скважины 13 и прижимающуюся к ней. При зтом секторы 6 полно стью перекрывают кольцевой зазор, образующийся между стенкой скважины 13 и корпусами 4. Такое полное закрытие зазора обуславливается еще тем, что внутренний диаметр сквозного продольного отверстия тора 1 выбирается таким образом, что расстояние между центральным стержнем 2 и стержнями 7 равно высоте зазора между стенкой скважины 13 и внешним контуром устройства, т.е. перемещение стержней 7 с толкателями 12 до центрального стержня 2 должно быть равно величине - (D-d)/2, где D и d - соответственно диаметры скв жины 13 и корпусов 4. Сквозиое отверстие тора 1 имеет диаметр, равный )+d, где d.,. - диаметр центрального стержня 2, что обеспечива ет достаточный выход секторов 6 и полное закрытие кольцевого зазора. Каждый сектор 6 является 1/4 круга, соответствующего сечению скважины 13, поэтому при выходе всех секторов 6 из их пазов 5 на (D-d)/2 ради ,усы их попарно совпадают и идут параллельно друг другу вдоль одной прямой. При работе в скважине секторы 6 толщиной 5-6 мм надежно закрывают 524 зазоры между устройством и стенкой скважины. Это достигается тем, что секторы изготовлены из прочной стали и не полностью выходят из своих пазов 5. Смещенность каждой пары пазов 5 вдоль оси относительно друг друга и относительно торца корпуса 4 на 10-12 мм обеспечивает устойчивость работы корпусов 4 без деформаций при воздействии на них сжимающих сил в осевом направлении. При точном подборе диаметра сменных круглых пластин 9, позволяющих получить минимальный зазор между стенками скважины 13 и устройства, и прочном установлении их на концах центрального стержня 2 достигается точно заданная рабочая упруго-эластичная длина устройства, которая равна расстоянию между серединами корпусов 4 и сохраняется постоянной при работе в скважине. Выдвинутые секторы 6 надежно сохраняют постоянство рабочей длины устройства, что обуславливает точность измерения давления в скважине. При этом также достигается равномерное распределение давления внутри замкнутого объема тора 1. В случае достижения внутри тора I давления, соответствующего давлению нетронутого массива горных пород, весь упругий рабочий объем вдоль всей рабочей длины устройства находится под достигнутым в торе 1 давлением. В процессе же измерения в скважине любые изменения давления передаются на весь рабочий упругий объем устройства, что также обуславливает точность измерения давления. Формула изобретения Устройство для определения давления горных пород в скважинах, содержащее стержень с резьбой на концах, упругую эластичную оболочку с отверстием, надетую1 на стержень, стаканы, установленные на концах стержня и контактирующие с эластичной оболочкой и источник давления среды, соединенный посредством трубопровода I с эластичной оболочкой, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности путем обеспечения постоянного контакта точно заданной длины устройства со стенкой скважины и равномерного распределения давления, оно снабжено s установленными на концах стержня жесткими цилиндрическими корпусами, в каждом из которых в двух взаимно перпендикулярных диаметральных направлениях ср смещением вдоль оси выполнены две пары пазов, а в обращенном к стакану торце две пары щелей, уплотнителями в виде секторов, установленных с возможностью перемещения в пазах секторов, четыр мя попарно подпружиненными дополнительными стержнями, установленными .параллельно основному стержню и про ходящими через отверстие в оболоч52«ке и щели в корпусах, и двумя сменными пластинами, закрепленными на концах основного стержня, при этом эластичная оболочка вьшолнена в виде тора, стакана выполнены из упругого зластичного материала и имеют щели для дополнительных стержней на торцовых поверхностях, концы дополнительных стержней посредством толкателей связаны с секторами, а радиусы кривизны внещней и внутренней поверхностей секторов равны соответственно радиусам скважины и центрального отверстия тора.