Скважинное фиксирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК E21B47/00 

-ш

-Iff

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для фиксации контейнера с геофизическими приборами в скважине. Цель изобретения - повышение надежности работы устр-ва. Устр-во содержит контактирующие торцовыми сторонами внешний и внутренний 2 корпуса (К). С внутренним К 2 связан стопорный узел, а с внешним К - прижимной элемент (ПЭ) 14, имеющий узел его раскрытия с упорами, конусом 9 и опор

ю.

11-/л

.

20

VI

С

Ј

ными роликами 10 и 11. Последовательно и шарнирно с ПЭ 14 связаны рычаг 15, направляющая 16 и закусывающий элемент

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для фиксации контейнера с геофизическими приборами в скважине.

Цель изобретения - повышение надеж- ности работы устройства.

На фиг. 1 и 2 изображено устройство в транспортном положении; на фиг. 3 и 4 - то же, в рабочем положении; на фиг. 5 и 6 - то же, в момент перехода из рабочего положе- ния в транспортное.

Скважинное фиксирующее устройство включает контактирующие торцовыми сторонами внешний 1 и внутренний 2 корпуса, связь (кабель-трос) 3, соединяющую устрой- ство с поверхностью, связанный с внутренним корпусом 2 стопорный узел 4, узел раскрытия прижимного элемента с упорами 5-8, конусом 9 и опорными роликами 10 и 11, полую тягу 12, удерживающую втулку 13, шарнирно связанный с внешним корпусом 1 прижимной элемент (рычаг) 14 и последовательно и шарнирно связанный с ним рычаг 15, направляющую 16 и закусывающий элемент 17. Устройство содержит также заклинивающий ролик 18, закрепленный на оси, соединяющей рычаг 15 с направляющей 16, малую тягу 19, гибкий элемент 20, два упругих элемента (пружины) 21 и22раз- ной мощности, причем упругий элемент 22 большей мощности помещен между упором 7 узла раскрытия прижимного элемента и внутренним корпусом 2, а упругий элемент 21 меньшей мощности размещен между ко- нусом 9 тягового механизма и внешним корпусом 1, и полые сепараторы 23-25 с расположенными в отверстиях по периферии шариками 26-28. Первый сепаратор 23

тягу 19 с элементом 17. Серединой и телескопическим сочленением полый шток через шарики 28 сепаратора 25 соединен с К 2. Тросик 20 одним концом закреплен за упор 32 УЭ 21 и кинематически связан с роликом 10, ось которого закреплена на конусе 9, а другим концом закреплен за ось, соединяющую рычаг 15с направляющей 16. Одной ветвью тросик 20 поджимает ролик 18 к конусу 9. Работа ПЭ 14 не зависит от т-ры окружающей среды, а уменьшение диаметра скважины не влияет на усилия фиксации ПЭ 14. При этом сокращается время перевода устр-ва из транспортного состояния в рабочее и наоборот. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

жестко связан с внешним корпусом 1 и способен через внешнюю образующую шариков 26 взаимодействовать с подпружиненной относительно внешнего корпуса 1 чашкой 29, а внутренней образующей шариков 26 - с полой втулкой 30. Второй сепаратор 25 установлен во внутреннем корпусе2, подпружинен относительно тягового механизма, имеет с ним подвижное соединение и способен внешней образующей шариков 28 через корпус 9 взаимодействовать с внутренним корпусом 2, а внутренней образующей - с полой тягой 12, имеющей разные диаметры наружной поверхности и способной одной стороной взаимодействовать с узлом раскрытия, а другой - с чашкой 29 первого сепаратора 23.

Устройств снабжено полым телескопическим штоком 31, одним концом взаимодействующим со стопорным узлом 4, серединой и телескопическим сочленением через шарики 28 третьего сепаратора 25 - с внутренним корпусом 2, а другим концом - с тяговым механизмом, соединенным через гибкий элемент (тросик) 20 с упругим элементом 21 меньшей мощности, соединенным с упором 32 и взаимодействующим через упор 8 и малую тягу 19 с закусывающим элементом 17.

Кроме трго, один конец телескопического штока 31 нагружен упругим элементом (пружиной) 33 относительно внутреннего корпуса 2 и одновременно нагружен другим упругим элементом (пружиной ) 34 относительно чашки 35 Третьего сепаратора 25, жестко связанного с внутренним корпусом 2. Другой конец телескопического штока 31 нагружен упругим элементом (пружиной) 36 относительно узла раскрытия прижимного

элемента 14 и имеет с ним ограниченную свободу хода.

Закусывающий элемент 17 нагружен также упругим элементом 37 относительно направляющей 16 и взаимодействует с полой втулкой 30, нагруженной упругим эле- ментом (пружиной) 38 относительно внешнего корпуса 1.

Кроме того, выполненный в виде тросика гибкий элемент 20 одним концом закреплен за упор 32 упругого элемента 21 меньшей мощности и кинематически связан с роликом 10, ось которого закреплена на конусе 9 механизма раскрытия, а другим концом закреплен за ось, соединяющую рычаг 15с направляющей 16, при этом тросик 20 установлен с возможностью одной ветвью поджимать заклинивающий ролик 18 к конусу 9 узла раскрытия.

Устройство содержит также размещенные во внешнем корпусе 1 шток 39, шток 40 с буртом 41, упругий элемент, (пружину) 42, штифт 43, соединенный с тягой 44, на которой во внутреннем корпусе закреплен упор 8.

В месте сочленения внутреннего корпу- са 2 с внешним корпусом 1 последний .имеет конус 45.

Устройство работает следующим образом.

Во время спуска устройства в скважину все его элементы занимают положение, показанное на фиг. 1 и 2. При достижении устройством необходимой отметки в скважине по связи (кабель-тросу) 3 подается команда на раскрытие стопорного узла 4, который освобождает шток 39. Освобождаясь, сжатая пружина 38 через упор 7 смещает шток 39 и чашку 29, при этом последняя освобождает шарики 26. Освобожденный упругий элемент32 смещает через штифт43 полый (телескопический) шток 31, который выталкивает шарики 26 в отверстия сепаратора 23. Одновременно полый шток через упоры смещает подвижный сепаратор 24, который выводит шарики 27 из контакта с; конусом 45 и большим диаметром полой тяги 12../

Смещаясь совместно со штифтом 43, центральная тяга 44 смещает конус 9 с роликами 10 и 11, при этом резко вырастает нагрузка на тросик 20, огибающий ролик 10. С одной стороны смещениютросика 20 препятствует упругий элемент 21 меньшей мощности (сжатая пружина), а с другой - трение в осях шарнирно соединенных рыча- гов 15 и 14,и сопротивление скважины открывающимся и сдвигающимся элементам. Поскольку усилие сжатия пружины 21 намного превосходит усилие сопротивления

открытия рычагов 15 и 14, то в момент открытия ролик 18 поджимается тросиком 20 к началу конуса 9 и смещается совместно с ним, при этом рычаг 15 открывает прижимной рычаг 14 и доводит его до контакта со стенкой скважины. Одновременно ролик 18 через ось смещает направляющую (тягу) 16, которая сдвигает закусывающий элемент (шайбу) 17.

Кроме того, тросик 20 нагружает упругий элемент 21, сжимая его между упором 32 и корпусом 2. Корпуса 1 и 2 устройства поджимаются один к другому. Происходит предварительное открытие прижимного рычага 14. При возрастании нагрузки на прижимной рычаг 14 устройство опирается корпусом 2 и прижимным рычагом 14 о противоположные стенки скважины. При этом резко возрастает сопротивление открытию прижимного рычага 14, которое превосходит усилие сжатия упругого элемента (пружины) 21. Конус 9, продолжая сдвигаться, заклинивает через ролик 18 и рычаг 15 прижимной элемент 14 и корпус 2 между противоположными стенками скважины. После смещения конуса 9 относительно ролика 18 упор 8 тяги 44 освобождает малую тягу 19. Сжатая пружина 37 поворачивает закусывающий элемент 17 относительно тяги 19, при этом элемент 17 входит в контакт с удерживающей втулкой 13 на длине, равной смещению направляющей (тяги) 16. Одновременно ролик 10 нагружает тросик 20, через него, сжимая упругий элемент 21, вращаясь, перепускает тросик 20 через себя, тем самым не препятствуя вхождению конуса 9 в контакт с роликом 18. При полном входе конуса 9 (если такое происходит) ограничивающий упор 32, упираясь в конус 9, препятствует дальнейшему смещению. В момент заклинивания реакция опоры прижимного рычага 14 о стенку скважины стремится вернуть прижимной рычаг 14 к исходнрму положению, при этом закрытию шарнирно связан- ных рычагов 14 и 15 препятствует направляющая 16, удерживаемая от смещения закусывающим элементом 17, который в свою очередь находится в контакте с удерживающей втулкой 13 и через нее, шарики 28 и сепаратор 25 - с внутренним корпусом 2.

Устройство занимает рабочее положение, показанное на фиг. 3 и 4.

Для приведения устройства в транспортное положение нагружают кабель-трос 3, при этом связанный с ним корпус 1 нагружает упругий элемент 22 большей мощности и через него штифт 43 и центральную тягу 44 конусом 9, расклинивает этой нагрузкой предварительно расклиненный прижимной рычаг 14 и внутренний корпус 2 между противоположными стенками скважины. Внешний корпус 1 смещается относительно неподвижного расклиненного корпуса 2, при этом относительно неподвижного штифта 43 удерживается поджатый к нему пружиной 36 полый телескопический шток 31, который при входе в контакт с кольцевым буртом 41 удерживает шток 39. Корпус 1 через сепаратор 23, шарики 26 и чашку 29 нагружает относительно упора 7 пружины 38 и 42, причем чашка 29 смещается относительно упора 7. При выходе штока 39 из стопорного узлах4 последнее занимает исходное положение. Шарики 26, смещаясь вместе с сепаратором 23, достигают конец телескопического штока 31, при этом сжатая пружина 42 выталкивает чашкой 29 шарики 26 в отверстия сепаратора 23 до контакта со штоком 39, после чегЪ конус 45 входит в контакт с шариками 27, которые заклинивают между малым диаметром полой тяги 12 и конусом 45. При дальнейшем смещении корпуса 1 между подвижным сепаратором 24 и штифтом 43 сжимается пружина 36, а шток 31 смещается относительно неподвижного штифта 13. Корпус 1 и полая тяга 12 смещаются как одно целое, при этом тяга 12 смещает относительно корпуса 2 чашку 35 и через нее нагружает относительно корпуса 2 пружину 33. Чашка 35освобождает шарики 28, которые под действием нагруженной расклинивающими нагрузками удерживающей втулки 13 вталкиваются проточкой в отверстия сепаратора 25. Освобожденная от контакта с корпусом 2 удерживающая втулка 13 совместно с закусывающим элементом 17 и тягой 16 под действием заклинивающей нагрузки смещается относительно корпуса 2, при этом между удерживающей втулкой 13 и корпусом 2 нагружается пружина 34, а сама втулка 13 цилиндрической частью стопорит шарики 28 в отверстиях сепаратора 25.

Устройство занимает положение, показанное на фиг. 5 и 6.

Одновременно сжатая пружина 22 через штифт 43 и центральную тягу 44 смещает конус 9 относительно корпуса 2, при этом прижимной рычаг 14 реакцией опоры о стенки скважины смещает корпус 2 к корпусу 1. При достижении концом телескопического штока 31 шариков 26 пружина 22 отключается. Сжатая пружина 21 сдвигает корпус 2 к корпусу 1, при этом рычаг 14 стремится занять исходное положение. При достижении концом тяги 19 упора 8 закусывающий элемент (шайба) 17 поворачивается в исходное положение и сжимает относительно направляющей 16 пружину 37.

Сжатая пружина 34 возвращает удерживающую втулку 13 в исходное положение, при этом под действием сжатой пружины 33 через чашку 35 шарики 28 вталкиваются в

проточку удерживающей втулки 12. Одновременно упругий элемент 21, продолжая смещать корпус 2 к корпусу 1, через тросик 20 приводит ролик 18 и связанные с ним рычаги 15 и 14 к исходному положению. При

0 достижении корпусом 2 корпуса 1 полая тяга 12 большим диаметром через шарики 27 смещает подвижный сепаратор 24 и через него сжимает пружину 36, при этом последняя удерживает через подвижный сепара5 тор 24 шарики 27 в контакте с большим, диаметром полой тяги 12 и конусом 45, тем самым фиксируя корпус 1 и полую тягу 12 относительно друг друга. Устройство занимает исходное положение, показанное на

0 фиг, 1 и 2, и может быть поднято на поверхность или перемещено на другую отметку в скважине.

Данное устройство отличается тем, что работа раскрывающего прижимного узла в

5 широких диапазонах не зависит от температуры окружающей среды, а уменьшение диаметра скважины не влияет на усилия фиксации прижимных элементов. Применение устройства позволяет сократить время

0 перевода устройства из транспортного состояния в рабочее и наоборот, исключить необходимость герметизации приводных элементов, повысить надежность работы устройства при повышенных давлениях и тем5 пературах. Для работы устройства не требуется передачи значительного количества электроэнергии по кабелю. Формула изобретения 1, Скважинное фиксирующее устройст0 во, включающее контактирующие торцовыми сторонами внешний и внутренний корпуса, связанный с внутренним корпусом стопорный узел, узел раскрытия прижимного элемента с упорами, конусом и опорными

5 роликами, полую тягу, удерживающую втулку, шарнирно связанный с внешним корпусом прижимной элемент и последовательно и шарнирно связанные с ним рычаг, направляющая, закусывающий элемент, заклини0 вающий ролик/закрепленный на оси, соединяющей рычаг с направляющей, малую тягу, гибкий элемент, два упругих элемента разной мощности, размещенных один - во внешнем, а другой - во внутрен5 нем корпусе, полые сепараторы с расположенными в отверстиях по периферии шариками, при этом первый сепаратор жестко связан с внешним корпусом и установлен с возможностью взаимодействия через внешнюю образующую шариков с подпружиненной относительно внешнего корпуса чашкой, а внутренней образующей шариков - с полой втулкой, а второй сепаратор установлен во внутреннем корпусе, подпружинен относительно тягового механизма, имеет с ним подвижное соединение и установлен с возможностью взаимодействия внешней образующей шариков через конус с внутренним корпусом, а внутренней образующей - с полой тягой, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено полым телескопическим штоком, одним концом взаимодействующим со стопорным узлом, серединой и телескопическим сочленением через шарики третьего сепаратора - с внутренним корпусом, а другим концом - с узлом раскрытия прижимного элемента, соединенным через гибкий элемент с упругим элементом меньшей мощности, взаимодействующим через упор и малую тягу с закусывающим элементом, а выполненный в виде тросика гибкий элемент одним концом закреплен за упор упругого элемента меньшей мощности и кинематически связан с роликом, ось которого

за

45

закреплена на конусе узла раскрытия прижимного элемента, а другим концом закреплен за ось, соединяющую рычаг с направляющей, при этом тросик установлен с возможностью одной ветвью поджимать заклинивающий ролик к конусу узла раскрытия прижимного элемента.

- 45

Фиг.З

фиг.4

12

27

У и г: 5

;s

Я

Фиг.Б