Устройство для центрирования скважинного прибора акустического каротажа Советский патент 1980 года по МПК E21B47/00 E21B17/10 G01V1/52 

Изобретение относится к области промыслово-геофизических исследований скважин и может быть использовано преимущественно в случаях, когда акустические преобразователи скважинного прибора имеют круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, и для уменьшения искажения информационных сигналов скважинный прибор удерживается на траектории, проходящей через ось скважины. Известно устройство для центрирования скважинного прибора, содержащее блок рессор укрепленных с помощью шарниров на гешравляющих втулках 1 . Известно также устройство для центрирования скважинного прибора, содержащее бочкеобразный блок центрирующих рессор и направляющие втулки с щарнирами 2. В этих устройствах по периметру поперечного сечения направляющих втулок, одетых на щшиндрическую часть конструйшш скважин ного прибора, расположены шарниры, пара кот рых (один на верхней втулке, а второй - на нижней) крепят одну центрирующую рессору. На каждой втулке, имеющей небольщой по сравнению со скважиной диаметр, с учетом необходимой прочности и возможности сборки-разборки помещается несколько однотипных шарниров, расположенных одним ярусом, т.е. в одной плоскости, перпендикулярной оси скважинного прибора. Укрепленные на шарнирах рессоры, образуют рессорный . блок, состоящий из нескольких рессор, расположенных равномерно по окружности и с помощью шарниров, связанных с направляющими втулками. При работе благодаря упругости рессор скважиннь1Й прибор удаляется на равные расстояния от стенок скважины, т.е. занимает положение, близкое к ее оси. При изменении диаметра скважины, связанном, например, с каверзностью, изменяется радиус изгиба рессор, а скважинный прибор сохраняет свое центральное положение в сечении скважины. Жесткость рессорного блока определяется условием качественного центрирования при наклоне скважины, когда составляющая веса прибора, налравленная по нормали к стенке скважины, имеет максимальное значение.

СущёстбеннЫм недостатком иэйестных устройств является высокий уровень шума, воз никающий при трении и ударах рессор о стенки скважины. Поскольку необходимэя жесткость рессорного блока обеспечивается в равной степени всеми рессорами блока, количество которых в связи с одноярусным размещением шарниров небольшое, то величина давления, создаваемого одной рессорой при весе cквaжи raoгo прибора до 100 кг, составит 15-20 кг. Сила трения про|(орциональна нормальному давлению и коэффициенту трения, поэтому в скважинах, стенки которых зачастую образованы твердыми абразивными поредами, она значительна. Соответственно высок и уровень шума, связанный с трением и ударами при движении скважинного прибора в процессе каротаЖа.

Другим недостатком известных устройств является их недостаточная универсальность.

Рессорный блок, обеспечивающий качественное центрирование в верхней части диапазона диаметров исследуеМых скважин, не может удовлетворительно работать в скважинах небольшого диаметра, поскольку чрезмерная деформация жестких рессор вызьшает не только еще больший уровень шуМа, но и создает затфуднения при спуско-подъемных операциях, а также возможность поломки рессор.

Цель предлагаемого изобретения - снижение уровня шума, создаваемого устройством, и повышение его универсальности при работе в широком диапазоне диаметров скважин.

Для этого в известное устройство для центрирования скважинного прибора акустического каротажа, включающее бочкообразный блок центрир ующих рессор и направляющие втулки с шарнирами, содержит дополнительный блок рессор, размещенных между рессорами основного блока и укрепленных с помощью шарниров, расположенных вторым ярусом на направляющих втулках основного блока, причем шарниры второго яруса смещены на каждой втулке вверх или вниз на ра ные расстояния относительно шарниров, крепяшлх рессоры основного блока. Использование менее Жестких рессор, достигаемое в такой конструкции, з меньшает силу трения от оказьгеаемого рессорой давления, что уменьшает уровень акустического шума при движении прибора в скважине. Возможность маневрирования числом рессор основного и дополнительного блоков без нарушения условий качественHbtd центрирования позволяет производить ка{ютаж в скважинах различного диаметра, т.е. повьииает универсальность устройства.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.

Центрирующее устройство содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 направляющие втулки, блок рессор З и дополнительный блок рессор 4. На направляющих втулках I и 2 расположены в два яруса шарниры. С помощью шарниров 5 первого яруса соединены с направляющими втулками рессоры основного блока, а с помощью шарниров 6 второго яруса, расположенных в|ыше шарниров первого яруса, соединены с направляющими втулками рессоры дополнительного блока. Угловой сдвиг шарниров в каждом ярусе составляет 60°, а между шарШ1рами разных ярусов 30°.

На каждой втулке шарниры второго яруса смещены на равные расстояния в осевом направлении относительно шарниров первого яруса,;. обеспечивая равные межцентровые расстояния для совершенно идентичных рессор обоих блоков. Каждая рессора представляет собой пластинчатую пружину из легированной стали, в свободном состоянии изогнзтую в виде душ. На оконча{шях рессор имеются отверстия для осей шарнирного соединения.

В собранном виде блоки центрирующих рес сор имеют бочкообразный профиль. Благодаря угловому сдйигу между шарнирами первого и второго ярусов рессоры дополнительного блока размещаются в промежутках рессорами основного блока.

При подготовке к работе в проточки на внутреннем диаметре втулок вставляются прокладки из фторопласта и устройство надевается втулками на цилиндрическую часть конструкции скважинного прибора. Поскольку наружный диаметр рессорных блоков в исходном состоянии больше диаметра скважины, то при нахождении в скважине рессорь пр ужйнят и, отталкиваясь от стенок скважины, обеспечивают центральное положение скважинного прибора. При прохождении кавернозного участка скважины, где имеются места с увеличенньйй диаметром, радиус изгаба рессор ум ньшается. При этом ътупкк, скользя по щогандрической части конструк1щи скважинного прибора, сближаются,, а скважинный прибор, под): ржива1 мь1й рессорами, сохраняет положение, близкое к центру скважины. Необходимое усилие, обеспечивающее центрироваше скважинного прибора, создается в равной степени рессорами основного и дополнительного блока, что существенно разгружает каждую из рессор и позволяет применять рессоры с пониженной жесткостью с давлением до 5 -10 кг каждая. Соответственно уменьшается сипа трекия скольжения о стенки скважиш и уровень шума.

При работе в скважине меньшего диаметра, когда деформация и давление каждой peccoj i i