УПРАВЛЯЕМОЕ ПРИЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО СКВАЖИННЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ Советский патент 1967 года по МПК E21B47/00 

Для геофизических исследований скважин требуются измерительные элементы, например башмак с измерителем глинистой корки или измерительные рычаги каверномера, которые неред началом измерений раскрываются, в нроцессе измерений равномерно и непрерывно прижимаются к стенкам скважины, а после окончания измерений складываются.

В известных управляемых прижимных устройствах с электромеханическим приводом применена в качестве силового элемента виитовая цилиндрическая нружипа, которая в рабочем диапазоне меняет прижимное усилие в 1,5 раза. Поэтому условия заниси диаграмм при разпых диаметрах скважин в проницаемых интервалах, где откладывается глинистая корка, неодинаковы. Неравномерность нрижимиого усилия приводит к тому, что при одинаковой проницаемости пластов, т. е. одинаковой толщине глинистой корки, в разных по диаметру скважинах толщина глинистой корки между материнской породой и измерительным элементом (башмаком) различна, поскольку количество глинистой корки, выдавливаемой башмаком зависит от прижимного усилия. Таким образом, для одинаковых участков требуются разные поправки, что усложняет интерноляцию и делает конечные результаты неточными. Кроме того, величина прижимного усилия цилиндрической винтовой

пружины ограничена ее габаритами. Для получения необходимого усилия уменьшают соотношение плеч управляемых рычагов, в результате чего ход штока и других движущихся элементов увеличивается (не менее 40 мм). Трущиеся и движущиеся части неносредственио контактируют с глинистым раствором и шламом, что при большом ходе повышает их износ, снижает надежность и сокращает срок

службы устройства.

Предлагаемое устройство отличается тем, что силовой унругий элемент выполнен в виде набора тарельчатых , часть которых находится в нерабочем состоянии. Малая

величина прогиба пружин обеспечивает равномерность усилия в рабочем диапазоне, а работающие тарелки - необходимую величину усилия, которое можно менять переводом части тарелок из рабочего в нерабочее положекие и наоборот.

Электромеханичеекий привод представляет собой плаиетарно-винтовой многоступенчатый редуктор с изменяемым числом ступеней, связанный с реверсивиым электродвигателем при

помощи сменной переходной втулки. Это обеспечивает универсальность привода. Система рычажно-шарнирных звеньев предохранена от воздействия бурового раствора и шлама эластичной многорукавной камерой, натяНа чертеже представлена схема предошгаемого устройства.

Прижимная система устройства заключена в герметичный корпус /, занолненный электроизоляционной жидкостью (например, сухим трансформаторным маслом, кремнеорганической жидкостью и т. д.). С корпусом / сопряжен компенсатор 2 давления. К верхней части )40рнуса посредством переходной втулки 3 подсоединена электрическая цепь прибора нужного каротажа.

Реверсивный безколлекторный электродвигатель 4 соединен сменной переходной втулкой 5 с планетарно-винтовым многоступенчатым редуктором 6 с центральными колесами (солнечными и коронными). Втулка имеет открытые прорези. Цилиндрические штифты, поставленные на вал ротора электродвигателя, и конец входного вала редуктора заходят в открытые нрорези втулки, обеснечивая связь электродвигателя с редуктором. Захват 7, жеетко связанный с винтом 8 винтовой пары редуктора, через силовой шток 9 воздействует на силовой упругий элемент, вынолненный в виде набора большого количества тарельчатых пружин 10. Со штоком 9 шарннрно связано коромысло 11. С звеньями 12 и 13 также шарнирно связаны управляемые рычаги 14. Рычаги 14 и всномогательные рычаги J5 в свою очередь шарнирно соединены с корпусом /. Система шарннрно-рычажных звеньев изолирована от раствора многорукавной герметичной эластичной камерой /6 с нерастягиваюш,имиея кольцами 17 в местах сопряжений. К рычагам 14 и 15 шарнирно присоединены сменные измерительные элементы 18, например башмаки микрозонда, башмаки с измерителем глинистой корки и т. д. Положение управляемых рычагов определяется с помои,ью блика фоторегистратора каротажной станции и регулируется посредством потенциометра 19 и подпружиненного контакта 20, связанного со штоком 9. Потенциометр и контакт выполняют функции индикатора раскрытия и складывания рычагов, а в каверномере - функции датчика каверномера. Всномогательные рычаги 15, имеюшне форму коробчатых планок, помимо обеснечения нараллельноети измерительных элементов 18 относительно оси прибора, зашишают раскрытые элементы и являются электровводамн, идущими от измерительных элементов к электрической схеме прибора. При нрименении устрой-, ства в качестве каверномера рычаги 15 удаляют, а концы рычагов 14 оснащают враЩаюьцимися роликами.

Устройство действует следующим образом. Прямое или обратное вращение электродвигателя 4 через понижающий редуктор 6 передается винтовой паре с винтом 8 и преобразуется в поступательное перемещение в соответствующем направлении захвата 7, который через шток 9 воздействует на пружины 10, Преодолевая или освобождая осевое усилие, которое они развивают. Пружины через HITOK

9, коро.мысла 11, звенья 12 н 13 воздействуют на рычаги 14 а 15, складывая или раскрывая их. Микропереключатели 21 играют при этом роль ограничителей хода захвата 7.

5 Тарельчатые нружнны имеют малые габариты при бо.чьших усилиях и ВЫСОКО жесткости. Тарелки оасноложепы пакетами но две тарелки в каждом, причем имеется небольшое количество неработающих тарелок, также составленных в пакет. Весь набор заключен в герметичную цилиндрическую нолость, заполненную маслом. Прогиб п.абора складывается из прогибов отдельных тарелок, составляющих набор, а прижимное усилие наоора то же, что и у каждой отдельной тарелки. Это обеснечивает пологую характеристику набора тарелок при сохранепнн больших прижимных усилий в отличие от отдельных тарелок, имеющих крутую характеристику. Габариты набора постоянны независимо от количества рабочих тарелок. Воз.можность раснолагать тарелки в различных состояниях при ностоянной длине набора обеспечивает набору высокую гибкость в подборе нужного нрн5 /кимного усилия путем изменеиия количества работаюн,,их тарелок и величины предварительного поджатия набора. Бо.чьшие прижимные усилия позволяют увеличить соотношение плеч унравляел1г 1х рычагов, уменьшить ход uiTOKa н других ,ихся н деталей.

Передаточное число редуктора равно произведению передаточных чисел его стунене, набирающихся пакетом последовательно. Путем измеиения количества иснользуемых в работе ступеней можно менять передаточное число и величину крутян,его момента на винтовой паре редуктора, что позволяет преодолевать разные но величине нрнжимные усп0 ЛИЯ на штоке. Измепение числа стунепей осу1цествляется путем удаления одной стунени или включения добавочно) ступени и замены переходной втулки 5 на такую же, но отличающуюся от первой тем, что се длнна больше илн меньше на величину, равную высоте включаемой и.тн удаляемо ступе и. Это обеснечнвает гибкое числа оборотов.

Система шарнир 10 связа ных рычажных 0 элементов (штока 9, коромысла /), 12 и 13 и рычагов 14) обеспечивает синхро ное и независимое от корнуса движение управляемых рычагов и устраняет влияние веса прибора на прижимное усилие рычагов в 5 1аклон ых скважинах.

Предлагаемое устройство можно примепять во всех геоф 1зических приборах, спускаем х в скважину па каротажном кабеле.

Предмет н з о б р е т е н и я

Управляемое прижимпое устройство скваловои упругий элемент и с которым шариирно связана система прижимных или измерительных рычагов, отличаюш ееся тем, что, с целью создания равномерного и регулируемого по величине усилия нрижима, упрощения конструкции, улучшения условий работы и повышения срока службы основных элементов устройства, силовой унругий элемент выполнен в виде набора тарельчатых пружин, часть которых в виде пакета находится в нерабочем состоянии; рабочий механизм электромехапического привода выполнен в виде планетарповиатового маогостуненчатого редуктора с изменяемым числом ступеней, связанного с электродвигателем посредством смеппой переходной втулки с открытыми прорезями и иазами на концах, а система рычажно-шарнирпых звеньев, нреобразуюн1их движение нрижимпых или измерительных рычагов в движение подпружинеппого штока прибора, предохранена от контакта с буровым раствором маслонаполненной эластичной многорукавной камерой, число рукавов которой соответствует числу рычагов.