Скважинный каверномер-планиметр Советский патент 1989 года по МПК E21B47/08 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для определения диаметра и площади поперечного сечения ствола вертикальных и наклон-но-направленных скважин, осложненных кавернами.

Цель изобретения - повышение точности измерений в наклонно-направленных сква.- жинах и надежности конструкции.

На чертеже изображена схема каверномера-планиметра.

В корпусе 1 шарнирно на осях 2 закреплены измерительные рычаги 3. Над коротким плечом рычага 3 расположен толкатель 4 с пружиной 5, один конец которой упирается в корпус 1, а другой в буртик толка- теля 4. На верхнем конце толкателя 4 с помощью винта 6 закреплен ползунок J с контактной щеткой 8, прижатой к рабочей кромке намотки 9.

Намотка 9 уложена на каркасе 10, выполненном в виде треугольной пластинки. Намотка 9 уложена виток к витку, при этом витки размещены перпендикулярно биссектрисе угла, в верщине которого разме- идено начало намотки 9. Каркас 10, намотка 9 и контактная щетка 8 представляют собой реостат, ползунком, 7 связанный через толкатель 4 с измерительным рычагом 3, II составляют реостатный датчик перемещений. Начало намотки 9 подключено к одной из клемм 11. К другой клемме 12 подсоединен токосъемник 13, который электрически соединен с рабочей кромкой реостата через контактную щетку 8. Рабочая кромка реостата установлена параллельно образующей корпуса 1. Каркас 10 реостатного датчика, токосъемник 13 и клеммы 11 и 12 закреплены в корпусе 1 при помощи вставок 14 из непро- иолящего материала. Все реостатные датчики (например, четыре) идентичны описанному и расположены симметрично относительно корпуса 1.

Каверномер работает следующим образом.

Под действием пружины 5 толкатель 4 отжимает измерительный рычаг 3 к стенке скважины (не показана) и по мере продвижения корпуса 1 по стволу скважины происходит увеличение или уменьшение раскрытия рычага 3, а ползунок 7 реостатного датчика перемещается соответственно вниз или вверх параллельно образующей корпуса 1, копируя форму неровностей стенки скважины. Большему раскрытию измерительного рычага 3 соответствует большая часть реостатного датчика, включенная между верьиинным концом намотки 9 и контактной щеткой 8. При этом сопротивление между клеммами 11 и 12, замеряемое через токосъемник 13 и контактную щетку 8, на рабочей кромке нам отки будет определяться как квадратичная функция перемещения ползуна 7, выраженная зависимостью

,,-}-2bx).

cL

где R - сопротивление подключенной части реостата;

р - удельное сопротивление провода намотки;

/ - длина подключенной части провода намотки;

d - диаметр провода;

X. - расстояние от вершины треугольника до ползунка реостата;

b - толщина каркаса реостатного датчика;

а - угол при вершине треугольного каркаса реостатного датчика.

Выполнив преобразование, получают (x-Xo -{-Ro,

psma где чувствительность реостат20

ного датчика;

Ro

otsiwdL

- некомпенсируемая погреш25

ность измерения; линейное смещение нулевой

точки ползуна реостата относительно вершины треугольника, обеспечивающее точность измерения; осуществляется при настройке реостатных датчиков. Переходя к радиальным перемещениям измерительного рычага 3, получают окончательное выражение, описывающее работу кавернометра:

R(r-Cxor+Ro,

0

5

0

где С -

соотношения длинного и короткого плеч измерительного рычага; - радиальное отклонение конца измерительного рычага от оси корпуса скважинного измерителя, или расстояние от оси корпуса до стенки скважины.

Реостатные датчики, работающие на каждом измерительном рычаге 3, электрически соединены между собой последовательно и характеризуют сумму квадратов отклонений рычагов или квадрат диаметра измеряемого сечения ствола скважины. Точность измерения каверномером определяется степенью совпадения фактической и расчетной зависимостей показаний каверномера от радиальных отклонений измерительных рычагов. Такое совпадение обеспечивается 5 настройкой реостатных датчиков на каждом рычажно-измерительном механизме в отдельности путем снятия графической зависимости и последующей корректировки положения ползунка 7, фиксируемого на толкателе 4 с помощью винта 6. Независимо от положения корпуса 1, по отношению к оси ствола скважииы сопротивление каверномера будет неизменным в данной точке ствола. Это означает, что эксцентричность расположения корпуса каверномера в стволе скважины не влияет на результат измерения, следовательно, скважинный каверномер можно применять для точного измерения диаметра и площади поперечного сечения наклонно-направлейного ствола скважины.

Повышение точности измерений достигается также за счет того, что отсутствие межБитковых зазоров по обеим кромкам датчиков позволяет получить их высокую идентичность. Отсутствие зазоров также приводит к повышению надежности конструкции из-за наличия расклинивающего взаимодействия витков. При этом на боковых сто0

ронах каркаса 10 витки намотки 9 образуют самоуплотняющуюся структуру.

Формула изобретения

Скважинный каверномер-планиметр, содержащий корпус, шарнирно связанные с ним измерительные рычаги, реостатные датчики перемещений, включенные пос,ледова- тельно и связанные с рычагами через толкатели и ползушки, и наземный регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в наклонно-направленных скважинах и надежности конструкции, каждый реостатный датчик перемещения выполнен в виде тре- 5 угольной пластинки, на которой уложена виток к в ч ку намотка, при этом витки размещены перпендикулярно биссектрисе угла, в вершине которого размещено начало намотки, а рабочая кромка реостатов установлена параллельно образующей корпуса.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и м.б. использовано для определения диаметра и площади поперечного сечения ствола. Цель - повышение точности измерений в наклонно- направленных скважинах и надежности конструкции. Каверномер-планиметр содержит корпус 1, шарнирно связанные с ним измерительные рычаги 3, реостатные датчики, перемещений. Последние включены последовательно и связаны с рычагами 3 через толкатели 4 и ползунки 7. Каверномер имеет регистрирующий прибор. Каждый датчик выполнен в виде треугольной пластинки, на которой уложена виток к витку намотка 9. Витки размещены перпендикулярно биссектрисе угла, в верщине которого размещено начало намотки 9. Рабочая кромка реостатов установлена параллельно образующей корпуса 1. Датчики, работающие на каждом рычаге 3, электрически соединены между собой последовательно и характеризуют сумму квадратов отклонений рычагов или квадрат диаметра измеряемого сечения ствола скважины. 1 ил. (Л N О5 О to О5