Каротажный микрозонд Советский патент 1981 года по МПК E21B47/12 E21B47/00 

(54) КАРОТАЖНЫЙ МИКРОЗОНД

1

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть исполызовано, напршмер,.в приборах акустического и электрического микрокаротажа.

Известны различные каротажные микрозонды для геофизических исследований скважин, конструктивно выполненные на базе рессорных, рычажных и фонарных прижимных и центрирующих устройств. Например, зонд для исследования буровых скважин снабжен рычажным центром с шарнирным сочленением его с измерительным башмаком 1 .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования стенок буровой скважины 2.

Однако в известных микрозондах не достигается необходимая степень свободы прижимных устройств и надежность контакта измерительного башмака со стенкой глубоких, обвалившихся в своде каверн малой протяженности, например, соизмеримых с длиной башмака. Так, в случае когда верхняя часть прижимных рычагов или полозьев при выходе из глубокой каверны с крутым сводом (потолком) части-чно вошла . в сужение (номинальный диаметр) скважины.

то измерительный башмак в этот момент вообше не достает стенки каверны. Это характерно для глубоких каверн в угольных и глинистых пластах, имеющих при довольно пологих (примерно 45°) основаниях весьма крутые обвалившиеся своды.

Другим недостатком известных микрозондов с управляемым прижимом является сложность их конструкции.

Цель изобретения .- повышение точности измерений в скважинах с кавернозными стенками, упрощение конструкции микрозон0да и управление раскрытием-закрытием микрозонда.

Эта цель-достигается с помощью прижимного механизма, выполненного в виде спиральной пружины, которая расположена 5 в плоскости оси микрозонда и жестко закреплена внутренним концом посредством кронштейна к нижней части корпуса центратора, а внешний конец спиральной пружины дугообразно изогнут в обратном направлении спирали и шарнирно сочленен с верхним концом подпружиненного более слабой спиральной пружиной измерительного башмака, при этом корпус центратора выполнен в виде трубы, скользящей поверх корпуса микрозонда, нижняя часть которого выполнена из материала с заданными стабильными физическими свойствами и имеет полость с продольной прорезью для осевого перемещения в ней кронштейна и электромагнитную защелку, удерживающих в полости прижимной механизм с измерительным башмаком при спуске и эталонировке и освобождаюших их при подъеме и работе микрозонда в скважине за счет сил трения опорных элементов центратора о стенки скважины. На фиг. 1 схематично показана конструкция каротажного микрозонда в закрытом положении; на фиг. 2 - то же, в раскрытом положении. Каротажный зонд (фиг. 1) включает корпус 1 с электронным отсеком и головкой 2 для соединения с каротажным кабелем, полостью 3 с продольной прорезью 4 и электромагнитной защелкой 5, хвостовиком 6 со щелевым окном 7, корпус 8 центратора с опорными элементами (пружинами) 9, кронштейн 10, спиральную пружину И с дугообразным-внешним концом 12, шарнир с подпружинивающей спиральной пружиной 13 и измерительный башмак 14. Микрозонд работает следующим образом. , Перед пуском в скважину микрозонд устанавливается в закрытое положение путем перемещения корпуса центратора 8 по корпусу 1 микрозонда до упора (головки) 2. При этом с помощью кронштейна Ю, свободно перемещающегося в прорезе 4, но жестко закрепленного одним концом в нижней части с корпусом 8 центратора, а другим - с прижимным механизмом (спиральной пружиной 11 с дугообразным внешним концом 12), измерительный башмак 14 втягивается в полость 3 через щелевое окно 7 хвостовика 6. Фиксация микрозонда в закрытом положении осуществляется электромагнитной подпружиненной защелкой 5, удерживающей кронштейн 10 за специальный выступ на нем в обесточенном состоянии.

При пуске микрозонда в скважину осушествляется проверка стабильности работы его электронной схемы и датчиков измерительного бащмака в скважинных условиях, а также эталонировка прибора по заданным физическим (например акустическим или электрическим) характеристикам материала стенки полости, против которой находится подпружиненный измерительный башмак. Раскрытие микрозонда (фиг. 2) в рабочее положение осуществляется при подъеме его из скважины. Для этого путем кратковременной цодачи тока на электромагнитную защелку 5 освобождается кронщтейн 10. При этом движение корпуса 8 центратора останавливгается за счет сил трения прижимных .пружин 9 о стенку скважины 15, а корпус

Формула изобретения

1. Каротажный микрозонд, содержащий корпус с электронным отсеком, центратор, подпружиненный измерительный башмак, шарнирно сочлененный верхним концом с прижимным механизмом, и систему управления, отличающийся тем, что, с целью п6вышения точности измерений в скважинах с кавернозными стенками и упрощения конструкции микрозонда, прижимной механизм выполнен в виде спиральной пружины, которая расположена в плоскости оси микрозонда и жестко закреплена внутренним концом посредством кронштейна к нижней части корпуса центратора, а внешний конец спиральной пружины дугообразно изогнут 1 микрозонда с полостью 3, продолжая двигаться вверх, открывает измерительный башмак 14 с прижимным дугообразным концом 12. Их освобождение из полости 3 осуществляется через щелевое окно 7 в хвостовике 6. Благодаря прорези 4 кронщтейн 10 не препятствует перемещению корпуса микрозонда. В момент, когда хвостовик б соприкоснется с нижним концом корпуса 8 центратора, микрозонд раскроется в рабочее положение и дальнейший подъем его будет осуществляться вместе с центратором. Основной прижим измерительного башмака 14 к стенке скважины 15 осуществляется спиральной пружиной 11 с помощью ее удлиненного внещнего дугообразного конца 12, а прижим нижнего конца башмака -- более слабой спиральной пружиной, расположенной на шарнире 13. Повторный спуск микрозонда возможен после останрвки его в интервале без каверьь При этом вначале спуска он возвращается в исходное положение (фиг. 1). Выбором геометрических размеров спиральных пружин 11 и 13 (особенно формы дугообразного прижимного конца 12), а также их силовых характеристик может быть достигнуто практически постоянное давление измерительного башмака на стенку скважины в достаточно широком диапазоне изменения ее диаметра и конфигурации каверн. Так, диапазон изменения углов наклона стенок каверны от основания до свода достигает 135°. Предлагаемая конструкция микрозонда свободно обеспечивает подпружинивание измерительного башмака и качественный прижим к стенкам каверны в указанном диапазоне углов их наклона. Основным достоинством предлагаемого микрозонда является сравнительная простота конструкции, обеспечивающая большую степень свободы измерительного башмака и повыщенную точность измерений в кавернозных скважинах.