Прибор для исследования скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B47/22 E21B47/26 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промЕЛиленности и может быт использовано в комплексной скважинно геофизической аппаратуре. Известны геофизические приборы для исследования скважин, содержаад шарнирно-рычажную систему для центрирования корпуса прибора и прижима к стенке скважины выносных блоков с датчиками измеряемых параметров l Недостатком таких приборов является то, что из-за несовпадения гла .ной оси прибора с осью скважины, возникающего в результате наличия каверн и участков желобообразовани они не позволяют получить достаточно точных измерений угла и азимута, про филя поперечного сечения скважины, угла падения пластов и кажущегося сопротивления. Кроме того, смещение прибора от оси скважины происходит под действием его собственного веса, что даже при отсутствии овальности профил скважины при зенитных углах свьпяе 5 не позволяет обеспечить равномерность прижатия микроустановок, а также огГределить наличие и величи ны глинистой корки на стенках скважины. Известен прибор для исследования скважин, содержащий герметичный корпус с измерительной системой, выносной блок, управляемое прижимное устройство, включающее привод и механизм шарнирно-рычажного двухкоромыслового параллелограмма р. Данный прибор является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Недостаток прибора состоит в том, что из-за отсутствия центрирующего устройства трудно обеспечить комплекс измерений с получением профилеграмм. Целью изобретения является повышение точности измерений в наклонных скважинах. Указанная цель достигается тем, что прибор снабжен дополнительным вынрсньам блоком с датчиками, шарнирно соединенным с помощью штанги с серединами коромысел шарнирно-рычажного параллелограмма. Кроме того, с целью упрощения дополнительного выносного блока датчики последнего посредством кривошипно-ползунного механизма связаны с при жимным устройством.

На чертеже изображена кинематическая схема выполнения предложенного прибора для исследования Ькважин.

Прибор имеет толстостенный герме- тичный корпус 1, составленный из двух секций (на чертеже не показаны), внутри одной из которых размещена измерительная схема, а другой привод управляемого прижимного устройства. Привод через выходной шток 2, ползун 3 и шатун 4 кинематически связан с механизмом шарнирно-рычажного двухкоромыслового параллелограмма , состоящего из выполненного в виде двуплечего рычага ведущего коромысла 5, ведомого коромысла б, выносного блока 7 с микроустановкой (или, в случаенеобходимости, с зондом ГГК) и хвостовика 8 корпуса 1, нмегацего вид желоба, внутри которого зкестко установлены опоры 9 и 10 для шарнирного закрепления коромысел 5 и 6. К серединам коромысел 5 и 6 посредством штанги 11 шарнирно присоединен герметичный корпус 12 дополнительного выносного блока с датчиками измеряемых параметров. Причем в нижней части дополнительного выносного блока размещены датчики профилемера, включающие в себя измерительные рычаги 13, шарнирно соединенные через шату-ны 14 со штоками 15, снабженными, электрически изолированными от них конта.ктами 16, взаимодействующими с реохордами 17.

Измерительные рычаги 1.3 шарнирно.. закреплены при помощи опор 18 на згвостозике 19 корпуса 12. Хвостовик 19 и.меет упоры 20 для измерительных рычагов 13 и наконечник 21 для предохранения последних в закрытом состоянии от позреждени-я во время спуска прибора в скважину. Штоки 15 подвижно установлены в отве.рстиях дна корпуса 12 и ползуна 22, имеющего форму Ксгтуыки, между щеками которого расположены цилиндрические пружины 23, жестко закрепленные верхними концагФ на штоках 15. Для управления раскрытием-з.акрытием измерительных; рычагов 13 ползун 22 через тягу 24 соединен с приводом его линейного перемещения.При этом реоХОРДЫ 17 жестко закреплены на тяге 24, а перемегиение вверх штоков 15 граничено кольцевым упором 25, неподвижно соединенным с корпусом 12. В качестве привода ползуна 22 может быть использован., размещенный в верхней части корпуса12, любой из звестных приводов, предназначенных для управления рычажными систеами в сквсшииных геофизических устойствах.

Однако наиболее простым по конГрукдаПГ к меньшим по весу дополниельный выносной блок становится

при обеспечении возможности управления перемещением ползуна 22 от одного привода, общего для всей системы рычагов прибора. Для достижения этого тяга 24 жестко соединена со скользящим в направляющей корпуса 12 ползуном 26, шарнирно соединенным с ведомым коромыслом б посредством шатуна 27. При этом участок ведомого коромысла б, заключенный между узлами его шарнирных соединений со штангой 11 и шатуном 27, является кривошипом.

Для обеспечения возможности измерения диаметра скважины при помощи механизма шарнирно-рычажного двухкоромыслового параллелограмма, а также для определения величины максимального диаметра раскрытия измерительных рычагов 13, необходимой при интерпретации профилеграмм, тяга 24 снабжена электрически изолированным от нее контактом 28, взаимодействующим с реохордом 29, жестко закрепленным на стенке корпуса 12.

Секция корпуса 1, внутри которой размещен привод, а также корпус 12 дополнительного выносного блока заполнены электроизоляционной жидкостью и снабжены компенсаторами давления. Выход в скважинную среду штока 2, ползуна 26 и штоков 15 осуществлен при помощи сильфонов.

Дополнительный выносной блок в зависимости .от необходимости может содержать различное количество измерительных рычагов 13, имекядих требуе1 ю ориентацию относительно плоскости образуемой шарнирно-рычажным двухкбромысловым параллелограммом. При этом следует иметь ввиду, что для уменьшения влияния на управляемое прижимное устройство веса дополнительного выносного блока последний выполнен из легких, например алюминиевых и титановых, сплавов, а также по сравнению с толстостенным корпусом 1 прибора имеет значительно меньшие габариты.

Схема предложенного прибора не исключает возможность использования в дополнительном выносном блоке вместо электромеханических датчиков профилемера с измерительными рычагами 13 датчиков другого типа, например вращающегося электроакустического преобразователя.

Предложенный прибор работает следукадим образом.

Перед спуском прибора в скважину его систему рычагов закрывают путем подачи серии управляющих импульсов на привод прижимного устройства. При этом выходной шток 2, перемещаясь вниз, через ползун 3 воздействует на рычдг ведущего коромысла 5, которое, взаимодействуя через ведомое коромысло 6 с шатуном 27, обеспечивае перемещение вниз ползуна 26 с тягой

24, несущей жестко закрепленные на ней контакт 28, реохорды 17 и ползун 22. При перемещении ползуна 22 вниз предварительно сжатые его нижней щекой пружины 23 разжимаются, в результате чего штоки 15 и кинематически связанные синими измерительные рычаги 13 остаются неподвижными до тех пор, пока верхняя щека ползуна. 22 не вступит во взаимодействие с верхним концом 23. Затем штоки 15, несущие контакты 16, перемещаются вниз до тех пор, пока измерительные рычаги 13 не достигнут упоров 20, а корпус 12 дополнительного выносного блока не займет место под хвостовиком 19 концентрично корпусу 1 прибора. При этом выносной блок 7 входит в нишу, образованную хвостовиком 19 и верхней частью корпуса 12,

В таком состоянии прибор опускается на каротажном кабеле в скважину, По достижении прибором забоя или исследуемого участка скважины систему рычагов открывают путем подачи серии управляющих импульсов на привод, выходной шток 2 которого при этом перемещается вверх, в результате чего, система рычагов прибора принимает положение, отличающееся от исходного лишь величинa П углов раскрытия и местоположением подвижных частей, зависящих от диаметра и глубины каверн скважины. При этом в наклонных скважинах толстстенный корпус 1 занимает положение на нижней образующей стенки скважины а выносной блок 7 - над корпусом 1, что легко проверить, зная величину апсидального угла прибора, измеряемого при помощи инклинометра. В результате при проведении комплекса измерений наличие дефектов ствола скважины и вес прибора не влияют на прижимное устройство,что обеспечивае надежное прижатие выносного блока 7 к стенке скважины и достаточно точное центрирование корпуса 12 дополнигельного выносного блока относительно плоскости искривления скважины. Учитывая, что развитие овальности ствола скважины происходит, как правило , в плоскости ее искривления, прибор посредством механизма шарнирно-рычажного двухкоромыслового параллелограмма и кинематически связанного с ним преобразователя, включающего в себя контакт 28 и реохорд 29, измеряет величину большой оси

овала (желоб скважины. При этом смещение оси корпуса 12 дополнительного выносного блока, происходящее в плоскости искривления скважины, равно половине величины большой оси , овала, что обеспечивает достаточно точное измерение малой оси овала посредством двух измерительных рычагов 13, располрженных в плоскости, перпендикулярной простиранию шарнирQ но-рычажного двухкоромыслового параллелограмма и при помощи двух преобразователей, включающих в себя контакты 16 и реохорды 17. Очевидно,что такая схема одновременно позволяет более достоверно оценить величину глинистой корки в скважинах

с эллипсовидной овальностью сечения,

Для определения углов падения пластов прибор может иметь дополнительно по меньшей- мере еще один измерительный рычаг 13, снабженный 1реобразователем.

Таким образом, наличие дополни- ; тельного выносного блока, являющегося в предлагаемом приборе самоцентрирующимся, способствует расширению комплекса геофизических исследова.ний при одновременном повышении точности измерений, проводимых в наклонных скважинах.

30

Формула изобретения

1.Прибор для исследования скважин, содержа1пий герметичный корпус с измерительной системой, выносной блок, управляемое прижимное устройство, включающее привод и механизм шарнирно-рычажного двухкоромыслового параллелограмма, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений в. наклонных скважинах, он снабжен дополнительным выHocHfciM блоком с датчиками, шарнирно соединенным с помощью штанги с серединами коромысел шарнирно-рычажного параллелограмма,

2. Прибор ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью уЛроще-, ния дополнительного выносного блока, датчики последнего посредством кривошипно-ползунного механизма связаны с прижимным устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 248595, кл, Е 21 В 47/08, 1968, 2,Патент США № 3023508, кл. 33-178, 1962 (прототип).