Термостойкий зонд для акустического каротажа скважин Советский патент 1987 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям нефтяных и газовых скважш приборами акустического каротажа.

Цель изобретения - повьшение надежности в работе и унрощение конструкции зонда.

На фиг.1 изображен предлагаемый зонд, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

В верхней части зонда (фиг.1) расположен свечной мост 1 с уплотнитель- иыми кольцами 2, свечами 3, изолированными от свечного моста полиэмид- ной пленкой 4. В тело моста вкручен корпус 5 излучателя, который предохраняется от раскручивания стопорной шайбой 6,расчеканивающейся в сторону моста и корпуса. Акустический преобра зователь 7 (например, пьезокерамичес- кое кольцо) установлен на сегменте опоры 8 (например, из фторопласта) и защищен от бурового раствора чехлом 9 из фторопласта, который герметично уплотнен на буртиках моста и корпуса бондажными металлическими кольцами 1р На .корпус 5 накручен акустический металлический изолятор I1 с поперечными щелями 12, расположенными в шахматном порядке. От откручивания изолятор 11 защищен сто порной шайбой 13, расчеканенной в местах 14. К изолятору II винтами 15 и 16 прикреплено основание 17 приемника, к которому винтами 18 прикреплен держатель 19 приемника, из фторопласта. I

На держателе 19 установлен пьезокерамический сферический преобразователь 20. Вывод от внутренней поверх- ности последнего проходит через отверстие в держателе 19. Преобразователь 20 защищает от бурового раствора колпак 21 (например, из фторопласта), который прикреплен к буртшсу основа- ния 17 и уплотнен бондажным кольцом 22. Трубка 23 (например, из фторопласта) верхним концом прикреплена проволочным бандажом 24 к штуцеру корпуса 5, нижним концом - к втул- ке 25 проволочным бандажом 26. Проволочным бандажом 27 верхний конец колпака 21 прикреплен к втулке 25, Нижняя полость моста 1, корпус 5 трубка 23, втулка 25, колпак 21 и основа- ние 17 образуют единую маслонаполнен- ную систему, в которую масло заливается через отверстия, закрытые винтами 15 и 28. Вшпъ 15, 16 и 28 уплот

д

о 5 Q

0 5 0 g

5

йены шайбами 29 (например, из фторо- пласта).

От блока электроники (.не показан) через свечи 3 свечного моста 1 поступают на преобразователь 7 возбуждающие его электрические сигналы. Излучатель излучает ультразвуковой импульс, который проходит по маслу. Через чехол 9, буровой раствор, породу, буровой раствор, окна 30 в изоляторе 1 I и колпак 21 масло достигает приемника преобразователя 20. Последний преобразует принятый акустический сигнал в электрический, который по проводам 31 через свечной мост 1 по- - с тупает в блок электроники и далее на поверхность. На поверхности сигнал регистрируют, и по нему судят о свойствах горной породы.

При обслуживании скважин давление может меняться от атмосферного до 100-150 Ша, а температура - от 10 до 250 С, причем при повьш1ении температуры масло расширяется, при повьшзе- нии давления масло в объеме уменьшается вначале за счет захлопывания пузырьков газов, всегда имеющихся в маслонаполненной системе, затем за счет сжимаемости масла при высоких давлениях. В процессе обслуживания скважин с температурой на забое 200 С и давлении 100 МПа маслонаполненный компенсированньй объем меняется на

с.±10%. I

На фиг.2 показано плоскоовальное

сечение трубки 23. Такое сечение имеет малую жесткость и легко деформируется, сжимается или расширяется. При превьш ении наружного давления над внутренним (в случае отсутствия проводов 3l) плоские стенки в пределе могут сойтись и площадь сечения становится практически равной нулю. При превьш1ении внутреннего давления масла в случае его расширения), над наружным давлением бурового раствора плоские стенки сечения расходятся-и в пределе сечение становится круглым, в этом случае площадь сечения максимальна дпя данного параметра сечения. Сечение трубки 23 меняется по всей ее длине, меняется объем масла в трубке, осуществляется компенсация расширения ипи сжатия масла, выравнивается внутреннее давление с наружным, все детали маслонаполненного . объема не испытывают разностного давления (между давлением масла и давлением бурового раствора), этим обеспечивается надежная работа зонда. Если трубка 23 круглого сечения, как и все остальные детали маслонаполнен- ного объеиа, то в связи с большой жесткостью круглого сечения разностное давление при изменении объема масла растет до тех пор (в пределе

чем обеспечивает простое техническое обслуживание зонда и упрощает его конструкцию, защиишет провода 31 от воздействия бурового раствора, чем повышается надежность зонда в работе, компенсирует изменение объема масла в зонде при изменении давления и температуры в скважине при движении

до 100-150 МПа, пока какая-нибудь из io скважинного прибора от поверхности деталей не сминается, что выводит до забоя и обратно, чем устраняет в

зонд из строя.

В пределе трубка может изменять объем масла, заключенньм в осевой длине с плоскоовальным сечением, на ±50% 15 относительно среднего объема в диапазоне 0-100%. Для обеспечения надежности в работе (при деформации сечения, возникающие в трубке напряжения должны быть меньше предела текучести материала трубки) рассчитывают трубку так, чтобы ее сечение по площади менялось не более чем на ±30-40% относительно среднего.

При повышении внутреннего давления фиг. 2) сечение трубки 23 от среднего с высотой b может увеличиваться до максимума и становится круглым с внутренним диаметром d,npH уменьшении давления сечение от среднего згменьшается до высоты Ь„|,.

Шнимальная высота должна определяться не менее чем 10%-ным запасом до предельной деформации (Ьдднн О). и может быть принята в соответствии с толщиной проводов 31.

мин

t 2 мм.

Тогда при диаметре исходной трубки d высота (мм) среднего плоскоовального сечения

(d 2d + г ,

Среднее сечение,. мм

SCP -g-(d H: 4d - 4)

Сечение трубки 23 может изменяться максимально относительно среднего на величину, мм

Л5 ±-|-(d - 2)

Диаметр (мм) исходной трубки, выраженный через

, J 57 + - ll 57uS 0,785

В зонде трубка 23 выполняет три функции: соединяет маслонаполненные объемы акустических преобразователей в единую маслонаполненную систему.

чем обеспечивает простое техническое обслуживание зонда и упрощает его конструкцию, защиишет провода 31 от воздействия бурового раствора, чем повышается надежность зонда в работе, компенсирует изменение объема масла в зонде при изменении давления и температуры в скважине при движении

зонде конструктивно сложньп1 и недостаточно надежный в работе компенсатор.

Надежность зонда в работе увеличивается за счет того, что стенки трубки 23 гладкие и в принципе исключена возможность прободения ее частицами щлама, как это может быть при их попадании между гофрами сильфона. Исключение из зонда отдельного компенсатора позволяет сократить его вес и длину примерно на 0,4 м. Конструктивное выполнение зонда из металла и

фторопласта обеспечивает его термостойкость до 250°С и нефтегазоагрес- сивную стойкость.

Плоскоовальное сечение фторопластовой трубке придают методом последовательной двойной раскатки во взаимно перпендикулярных направлениях на вальцах при комнатной температуре. При раскатке внутрь трубки вкладывают металлическую полосу шириной, равной

внутреннему диаметру исходной трубки, а по толщине в пределах от t до 0,5 Ь, где t - толщина стенки исходной трубки.

При раскатке и прокатке концы трубки оставляют круглого сечения, что обеспечивает простое герметичное присоединение к маслонаполненным узлам.

Ф о рмула изобретения

45

Термостойкий зонд для акустического каротажа скважин, содержащий свечной мост и акустические преобра- .зователи, разделенные между собой

5Q-акустическими изоляторами и соединенные герметично трубками, образующими единую маслонаполненную систему и изолирующими соединительные провода от бурового раствора, о т л и ч а ю-

gg щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности в работе и упрощения конструкции путем обеспечения трубками функции компенсатора, трубки выполнены плоскоовального сечения.

23

Редактор И.Горная

Составитель Н.Журавлева Техред А.Кравчук

Заказ 5118/45 Тираж 729Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое преддриятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.2

Корректор Г.Решетник

Изобретение относится к геофизическим Исследованиям нефтяных и газовых скважин скважинными приборами акустического каротажа. Целью изобретения является повышение надежности в работе и упрощение конструкции зонда. Зонд содержит свечной мост и три акустических преобразователя. Акустические преобразователи разделены акустическими изоляторами и соединены между собой герметично фторопластовыми трубками, изолирующими провода от бурового раствора. Свечной мост, преобразователи и трубки образуют единую маслонаполненную систему. В нижней части зонда установлен резиновый компенсатор температурного расширения масла, вьтолненный в виде отрезка резиновой трубки, заглушенной с одного конца. Для повышения надежности в работе и упрощения конструкции используют трубки плоскоовального сечения. 2 ил. (Л со 4; ел г 29 Фи2.1