Устройство для измерения диаметра скважин Советский патент 1993 года по МПК E21B47/08 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям-и может быть использовано для контроля технического состояния скважин,...., . ...

Известнаустройство для измерения диаметра скважины, содержащее две пары Т-образных рычагов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Рычаги шарнирно прикреплены к корпусу прибора. Одно плечо рычага, являющееся измерительным щупом, выступает от шарнира вниз и в сторону от корпуса. Второе плечо, расположенное в корпусе, связано с регистратором перемещений.

Известное устройство не обеспечивает высокой достоверности измерений скважин, имеющих резкие неровности стенок, например изготовленных методом взрыва, поскольку выступы на стенках препятствуют сближению концов.щупов с поверхностью скважины. Устройство ненадежно работает в скважинах, заполненных бетонным раствором и осыпавшимся грунтом, которые оказывают сопротивление

качающимся рычагам и препятствуют сближению их со стенками скважины. , .Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является известное устройство для замера диаметра полостей, в том. числе и скважин, содержащее измерительные щупы, установленные в Цилиндрическом корпусе перпендикулярно его оси. Измерительные щупы выполнены в виде подвижных гидроцилиндров, .пропущенных через стенку корпуса. Подвижные гидроцилиндры телескопически вставлены в неподвижные направляющие гидроцилиндры, полости которых сообщаются с силовым гидроцилиндром. На штоках подвижных гидроцилиндров закреплены измерительные наконечники.

Устройство для замера диаметра поло- стей обеспечивает более высокую достоверность .. измерений в сравнении с вышеописанным устройством, поскольку измерительным щупам доступны участки поверхности скважины, расположенные под выступами (и резкими сужениями диаметра скважины. Измерительные щупы, пеС

-ч

ремещающиеся вдоль своих осей, имеют более высокую проникающую способность в бетонном растворе и осыпавшемся грунте, чем качающиеся щупы, что повышает достоверность измерений.5

Однако, описываемое устройство имеет недостаточно широкий диапазон функциональных возможностей и недостаточную надежность работы, поскольку ход штока

подвижного гидроцилиндра ограничен диа- Ю метром корпуса, а перемещения корпуса в скважине приводят к деформации и поломке выдвинутых из корпуса подвижных гидроцилиндров и штоков.

Задача изобретения состоит в том, что- 15

бы создать устройства с более широким дм-

апазоном функциональных возможностей и Оовышенной надежностью работы.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения диаметра сква- жин, содержащем корпус, установленные в . нем измерительные щупы и направляющие, измерительные щупы выполнены в виде спиральных пружин сжатия, упругих в направлении перпендикулярном своей про- 25 дольной оси, при этом часть каждой из пружин ориентирована вдоль корпуса.

Устройство снабжено приводом вращения, прикрепленной к корпусу гайкой и эластичной оболочкой, а ориентированная 30

вдоль корпуса часть каждой из пружин соединена с приводом вращения и размещена внутри гайки, профиль и .шаг винтовой нарезки которой соответствует профилю и шагу витков спиральной пружины, другая часть 35 каждой из пружин покрыта эластичной оболочкой и пропущена через направляющую. .Крометого, эластичная оболочка выполнена из материала с низким коэффициентом тре- .

НИЯ. . . .., У-.- .. 40

Выполнением измерительного щупа в : виде спиральной пружины сжатия достигнута продольная устойчивость щупа на боль- шой длине, что повысило проникающую V способность щупа и обеспечило возмож- 45 . ность,замера скважин, многократно превы- шающих по диаметру диаметр корпуса.

Благодаря упругости щупа в направлении перпендикулярном своей продольной . оси, свойству пружины сжатия самовосста- 50 навлив ать свою прямолинейную форму и. . ориентированию части пружины вдоль корпуса, обеспечена возможность размещения длинных щупов в малогабаритном по диаметру корпусе, а также предотвращена де- 55 формация и поломка щупов при перемещении корпуса в скважине с выдвинутыми щупами. Это расширяет диапазон функциональных возможностей и повышает надежность работы устройства..

Проникающая способность щупа дополнительно повышена за счет его соединения с приводом вращения, поскольку вращающийся щуп легче обходит встречающиеся на пути включения, что расширяет функциональные возможности устройства в условиях заполнения скважины бетонным раствором и осыпавшимся грунтом.

Благодаря тому, что устройство снабжено гайкой, а пружина размещена внутри гайки профиль и шаг винтовой нарезки которой соответствует профилю и шагу витков спиральной Пружины, обеспечено возвратно- поступательное перемещение щупа за счет использования привода вращения и спиральных витков пружины.V

Благодаря эластичной оболочке обеспечена защита пружиньги ее внутренней полости от внешней среды. ...

Выполнением оболочки из материала с низким коэффициентом трения снижено сопротивление перемещению щупа по направляющей, а также через раствор и осыпавшийся грунт. .Одновременно облегчена очистка щупа в процессе перемещения его внутрь корпуса. . .. ; .-.. ....

На фиг. :1 изображено устройство для исследования диаметра скважин, в разрезе; на фиг, 2- ЬечениеА-А. , . :.; .

В цилиндрическом корпусе Т размещены измерительные щупы, выполненные в виде спиральных пружин сжатия 2. Спиральная пружина 2 соединена с электродвигателем 3 посоедством прикрепленного к ней ползуна 4. установленного а пазах 5 трубки 6, насаженной на вал 7 электродвигателя 3. Трубка 6 опирается на гайку 8, прикрепленную К корпусу 1. Спиральная пружина 2 ввинчена в гайку 8, покрыта эла- .стичной оболочкой 9 и пропущена через дугообразную трубку 10 и уплотнение 11. Дугообразная трубка 10 закреплена в корпусе 1 с помощью.хомута 12 и гайки 3. На спиральной пружине; 2 закреплен измерительный наконечник.14. На корпусе 1 закреплены резистор 15 и ползун 16, подключенные к регистратору перемещений (на чертеже не показан). Диск 17, закрепленный на спиральной пружине 2, установлен в пазу 18 ползуна 16.

Устройство опускают в исследуемую скважину на заданную глубину и включают электродвигатель 3. Вал 7 электродвигателя 3 приводит во вращение трубку 6, ползун 4 и спиральную пружину 2, которая, ввинчиваясь в гайку 8, перемещается поступательно вдоль своей оси и продвигает ползун 4 по пазам 5. Покрытая, эластичной оболочкой 9, часть спиральной пружины 2 скользит по дугообразной трубке 10 и выдвигается из

корпуса 1. Перемещение спиральной пружины 2 по дугообразной трубке 10, а также через бетонный раствор и осыпавшийся грунт, заполняющие , облегчается вследствие низкого трения эластичной оболочки 9 и высокой продольной жесткости спиральной пружины 2, образованной плотно прижатыми друг к другу витками. Продольная устойчивость спиральной пружины,

2 обеспечивается за счет свойства пружины сжатия самовосстанавливать своих прямолинейную форму. В процессе поступательного перемещения спиральной пружины диск 17 упирается в стенку паза 18 и перемещает ползун 16 по резистору 15. Перемещение ползуна 16 фиксируется регистратором. После упора измерительного наконечника 14 в стенку скважины, резко возрастает сопротивление перемещению спиральной пружины 2 и электродвигатель

3 останавливается. При смещении устройства относительно скважины, выдвинутые из корпуса 1, спиральные пружины 2 изгибаются под действием стенок скважины, а при выходе из контакта со стенками восстанавливают свою первоначальную прямолинейную форму без поломки и остаточных деформаций.: Убирают спиральные пруж.и-; ны 2 внутрь корпуса 1 вращением электродвигателем 3 в обратном направлении. При этом спиральные пружины 2 вывинчиваются из гаек 8 и перемещают ползуны 4 по пазам 5 в направлении к электродвигателям

3, а уплотнение 11 очищает эластичную оболочку 9.

В зависимости от условий эксплуатации и изготовления, устройство может быть выполнено в более простых, чем изображенное на чертеже, вариантах. Например, если устойчиво предназначено для работы в сухих незаполненных скважинах, то оно может быть выполнено без привода вращения

и без узлов, обеспечивающих передачу вращения от привода к спиральной пружине. Если устройство предназначено для выполнения малого числа измерений и должно быть низким по стоимости, то оно может

быть выполнено в простейшем конструктив- - ном варианте с перемещением спиральной пружины вручную. В этом случае могут отсутствовать привод вращения, привод воз- вратно:поступательного перемещения и

эластичная оболочка.

Устройство; обладает широкими функциональными возможностями по измерению как максимальных, так и минимальных диаметров скважин, а также по возможно- стям работы в сложных условиях, например в Заполненной бетонным раствором и осы- павшимся грунтом скважине. Кроме того, устройство обладает высокой надежностью работы, поскольку в нем предотвращены поломки и деформации выдвинутых из корпуса щупов при перемещении устройства в сква- ;жине: . -.: ..

Использование: в геофизических исследованиях скважин, для контроля технического состояния скважин. Сущность изобретения: измерительные щупы соединены одним концом с приводом вращения и выполнены в виде спиральных пружин ежа-, тия; Часть каждой из пружин ориентирована вдоль корпуса и пропущена через гайку, Профиль и шаг винтовой нарезки гайки соответствует профилю и шагу витков спиральной пружины. Другая часть каждой из пружин покрыта эластичной оболочкой и пропущена через направляющую. Эластичная оболочка выполнена из материала с низким коэффициентом трения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил-, . ..

Форм у л а изобретения

3, Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что эластичная оболочка выполнена из материала с низким коэффициентом трения.