Центрирующее устройство скважинного зонда для азимутальных сейсмических наблюдений Советский патент 1992 года по МПК G01V1/40 

Изобретение относится к скважинной аппаратуре, предназначенной для изучения сейсмических волновых полей во внутренних точках среды, в частности к поляризаци- онному методу вертикального сейсмического профилирования.

Известно, что для получения качественной сейсмической информации в широком частотном и динамическом диапазонах, прибор в скважине должен быть жестко связан со средой. Скважинные зонды, применяемые в поляризационном методе ВСП, оборудуются устройствами, которые прижимают их, или центрируют в скважине с силой, в несколько раз превышающей вес прибора. Существуют различные конструктивные решения центрирующих устройств Наибольшими преимуществами перед другими конструкциями обладают приборы с управляемыми прижимными устройствами.

Основными конструктивными недостатками этих приборов являются малая площадь контакта прибора со стенкой скважины, что приводит к возникновению паразитных резонансных колебаний в системе прибор - стенка скважины, нестабильность условий установки прибора при перемещении по стволу скважины из-за неровностей стенок и малой площади контакта, отсутствие независимых прижимных элементов на разных уровнях зонда, возможность заклинивания силового штока электромеханического привода при значительных нагрузках, большие габаритные размеры сейсмических приборов при малой полезной площади под размещение pet ист- рирующей электронной аппаратуры.

Все эти недостатки являются причиной низкой точности измерений амплитуды и фазовой характеристик сейсморегистрируХ|VJ

оэ

VJ

ю

X

ющего кэнэля и, как следствие, приводит к ошибкам в интерпретации полученных сейсмических материалов.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция центрирующего устройства, в которой скважинмый сейсмический прибор снабжен управляемым центрирующим устройством, состоящим из трех элементов, расположенных по окружности и связанных с верхней мастью силового штока, при помощи которого осуществляется привод. На концах прижимных элементов расположены эксцентрики, которые выполняют роль центраторов, устанавливающих прибор в вертикальном положении при нахождении в скважине. Раскрытие каждого прижимного элемента происходит в вертикальной плоскости, проходящей через ось прибора. Прибор позволяет освобождаться от помех, распространяющихся по кабелю, т.к. в рабочем состоянии удерживает собственный вес и вес приспущенного кабеля.

Основными недостатками прибора являются возникновение паразитных резо- нансов в рабочей полосе частот системы скоажина-прибор, из-за отсутствия прижима нижней части зонда и малой площади контакта прижимных элементов со стенкой скважины, невозможность установки прибора в вертикальной плоскости, возможность заклинивания силового штока при значительных нагрузках на электромеханический привод (ЭМП).

В конечном счете все эти недостатки приводят к значительным погрешностям и снижению точности измерений при сложной конструкции прибора.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет установки зонда строго по вертикали скважины и жесткого контакта с ее стенкой.

Работа прибора поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен вид сейсмического зонда в вертикальном разрезе, а на фиг. 2 - расположение прижимных элементов в горизонтальной плоскости.

Скважинный зонд (фиг. 1) состоит из: герметичного корпуса 1, ЭМП 2. блока сей- смоприемников 3. вала 4 вращения, двух пружин 5 скручивания, зубчатых колес б и 7, прижимных элементов 8, свечи изолятора 9, В верхней и нижней частях герметичного корпуса 1 скважинного зонда на торцевой стороне закреплены под углом 120° по отношению друг к другу по три прижимных элемента 8, имеющих вид дугообразных секторов, связанных с валом 4 вращения при помощи зубчатых колес 6 и 7 и пружины 5 скручивания. Сейсмоприемники 3 и ЭМП 2 размещены в герметичном корпусе.

Работа прибора осуществляется следующим образом. При спуске зонда в сквяжи- ну 1 элементы 8 прижаты к его корпусу. После установки прибора на заданной глубине, через свечу изолятора 9 подается электрический сигнал на двигатель ЭМП 2, который начинает вращать вал 4, и пружины скручивания 5, закрепленные одним концом на валу, а другим на зубчатом колесе 6, Вра0 щение вала 4 через пружины 5 передается

на зубчатое колесо 9. которое приводит во

вращение колесо 7, являющееся сателлитом

. для прижимных элементов 8. Выдвижение

прижимных элементов 8 происходит по5 средством зубчатого зацепления с колесом 7 в горизонтальных плоскостях. Существенным является то, что пружины скручивания начинают работать, т.е. закручиваться при непосредственном контакте прижимных

0 элементов со стенкой скважины, а до возникновения контакта они просто передают свободное, без нагрузки вращение вала 4 на зубчатое колесо 6. При непосредственном контакте прижимных элементов 8 со стен5 кой скважины происходит врезание прижимных элементов в стенку, т.к. они выполнены в виде дугообразных секторов с продольной насечкой на внешней контактирующей стороне. По мере усиления контак0 та со стенкой скважины, происходит самоторможение колеса 7, связанного с прижимными элементами 8 посредством зубчатого зацепления. Зубчатое колесо 7 и связанное с ним колесо 6 останавливаются,

5 но вал 4 продолжает вращение,постепенно замедляя движение, т.к. связан с зубчатым колесом через пружину 5. ЭМП 2 по мере торможения зубчатой пары 6 и 7, посредством вала 4 начинает закручивать пружины 5

0 до того момента, когда усилие, развиваемое

пружиной при скручивании,не сравняется с

усилием, развиваемым ЭМП, после этого

происходит остановка двигателя ЭМП.

Пружины 5 в данном случае передают

5 усилие, развиваемое ЭМП, через зубчатую пару на прижимные элементы 8, которые в свою очередь передают это усилие на стенку скважины, что обеспечивает постоянный и жесткий контакт. В предлагаемой конст0 рукции, ввиду ее симметричности могут быть использованы пружины, закрученные как в одну, так и в другую стороны. Применение пружины с противоположным кручением дает более жесткий контакт

5 прижимных элементов со стенкой скважины, т.к. верхние и нижние прижимные элементы перемещаются во встречном направлении, следовательно, происходит суммирование крутящих моментов двух пружин. Известно, что усилие,рэзвиваемое

одной пружиной скручивания, должно достигать значения не менее 80-100 кг, только при этом обеспечивается надежное и постоянное прижатие прижимных элементов зонда к стенке скважины, за счет чего и повышается точность измерения. Отсюда следует повышенное требование к материалу, из которого будет изготовлена пружина. Диаметр проволоки для пружины выбирается в зависимости от требуемого усилия и может колебаться от 4,5-6,5 см. Применение пружин скручивания обеспечивает независимость работы верхних и нижних прижимных элементов.

Формула изобретения 1. Центрирующее устройство скважин- ного зонда для азимутальных сейсмических наблюдений, содержащее корпус, электромехэнический преобразователь, вал вращения и три прижимных элемента, о т л и ч а ющеесч тем. что, с целью повышения точности измерений за счет установки зонда строго по вертикали скважины и обеспечения жесткого контакта с ее стенкой, в него дополнительно введены пружины скручивания и три прижимных элемента, при этом прижимные

элементы расположены на двух уровнях симметрично относительно торцов зонда и выполнены в виде дугообразных секторов, перемещающихся в горизонтальной плоскости и соединенных с валом вращения

посредством пружин скручивания.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что пружины скручивания установлены с возможностью перемещения в противоположных направлениях.

Использование: для изучения сейсмических волновых полей во внутренних точках среды. Сущность изобретения: электромеханический привод (ЭМП) связан с прижимными элементами через пружину скручивания. Прижимные элементы выполнены в виде дугообразных секторов, перемещаемых в горизонтальной плоскости, и расположены на двух уровнях, симметрично относительно торцов зонда. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг.

JLJL

8

Фиг. 2