Скважинный профилемер Советский патент 1981 года по МПК E21B47/08 

(54) СКВАЖИННЫЙ ПРОФИЛЕМЕР Изобретение относится к технике промысловой геофизики и предназначено для выявления дефектов в обсадных колоннах. Известны бесконтактные устройства для определения технического состояния обсадных колонн, позволяющие определять величину желобообразного износа в плоскости искривления скважин 1. Известено также устройство для исследования стенок обсаженных скважин, содержащее вращающийся датчик, заключенный в тороидальный корпус и имеющий полюсные наконечники, вытянутые вдоль оси скважины. Это устройство сканирует внутреннюю поверхность обсадной колонны, в результате чего регистрируются при перемещении устройства по стволу скважины винтовой, а при остановках поперечный профиль колонны 2. Принцип действия этого устройства основан на электромагнитном методе определения расстояния от датчика до стенки колонны, что для получения сигнала необходимой формы и амплитуды требует расположения датчика в непосредственной близости от стенки обсадной трубы. Это обстоятельство затрудняет проходимость устройства по стволу скважины при его доставке на глубину и извлечении на поверхность и приводит к необходимости иметь для всех существующих диаметров обсадных труб соответствующее количество типоразмеров устройства. Регистрация винтового профиля даже при малом шаге винтовой линии не исключает пропусков отдельных, порой весьма существенных, нарушений колонны и приводит к необ.ходимости замедления скорости перемещения устройства в процессе работы, что наряду с остановками при регистрации поперечных профилей снижает производительность труда и оперативность измерений. Известно устройство для обследования стенок скважин, содержащее рычаги со следящими щупами, штоки пружины и электронную схему, включающую блок управления рычагами и преобразователи перемещения щупа в электрический сигнал 3. Недостатком таких устройств является то, что они не позволяют регистрировать поперечные профили обсадной трубы, необходимые для определения интервалов повышенной деформации труб при изучении возможных локальных искривлении колонн в таких интервалах, а также при повторных исследованиях интервалов сжатий после выправления смятых участков с помощью взрыва. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что скважинный профилемер, содержащий рычаги со следящими щупами, подпружиненные щтоки, блок управления рычагами и преобразователи перемещения щупа в электрический сигнал, снабжен преобразователями зазор-напряжение, установленными на рычагах, источником опорного сигнала, компаратором и селектором, при этом ко входам селектора подключены выходы преобразователей перемещения щупа в электрический сигнал, а выход селектора подключен к одному из входов компаратора, ко второму входу которого подключен источник опорного сигнала, а компаратор связан с блоком управления рычагами. На фиг. 1 показан один из возможных вариантов конструктивного исполнения предлагаемого скважинного прибора; на фиг. 2 - структурная схема автоматической установки величины зазора между бесконтактными преобразователями зазор-напряжение и стенкой трубы; на фиг. 3 - схематически положения транспортирующих рычагов, следящих щупов, преобразователей перемещения щупов в электрические сигналы и бесконтактных преобразователей зазор-напряжение в поперечном сечении скважины. Устройство содержит корпус 1 прибора, транспортируюп1,ий рычаг 2, тягу 3, кронщтейн 4, щарниры 5, связывающие рычаг 2 и тягу 3 с корпусом 1, щарниры 6, связывающие рычаг 2 и тягу 3 с кронщтейном 4, бесконтактный преобразователь 7 зазор-напряжение, след,ящий плуп 8, шарнир 9, связывающий щуп 8 с кронштейном 4, преобразователь 10 перемещения щупа 8 в электрический сигнал, шток 11 преобразователя, пружины 10 и 12 штока 11, исполнительный орган 3 устройства управления рычагами, палел 14 исполнительного органа 13, шарнир 15, связывающий транспортирующий рычаг 2 с пальцем 14, стенка 16 обсадной трубы, селектор 17, источник 18 опорного сигнала, компаратор 19, устройство 20 управления рычагами, зону 21 нарушения обсадной трубы, зазор 1 между стенкой 16 и бесконтактным преобразователем 7. Число транспортирующих рычагов и соответственно бесконтактных преобразователей зазор-напряжение выбирается достаточным для построения контура поперечного профиля по дискретным отсчетам. Число следящих щупов выбирается не меньшим двух, причем они устанавливаются на диаметрально противоположных транспортирующих рычагах. Скважинный прибор работает следующим образом. Перед спуском в скважину в зависимости от выбранного оптимального зазора 1 устанавливается величина опорного сигнала, соответствующая сигналу от преобразователя 10 при зазоре между преобразователем 7 и стенкой 16 трубы, равном t. При спуске а скважину транспортирующие рычаги 2 прижаты к корпусу 1 и кронщтейны 4 удалены от стенок колонны, что улучшает проходимость прибора. На заданной глубине по команде с поверхности прибор центрируется и устройство управления рычагами перемещает исполнительный орган 13 вниз, при этом пальцы 14 воздействуют через щарниры 5 на рычаги 2, заставляя их совместно с тягами 3 раскрыться. В результате этого кронштейны 4 приближаются к стенке 16 колонны (тяги 3 обеспечивают параллельный перенос кронщтейнов 4) до тех пор, пока сигнал хотя бы от одного преобразователя 10 перемещения щупа 8, соприкасающегося со стенкой 16, не станет равен опорному. Из всех сигналов от преобразователей 10, поступающих на вход селектора 17 (фиг. 2), выделяется наименьший из них, который и выдается на компаратор 19. При равенстве сигналов на выходе селектора и опорного, указывающем на то, что заданный зазор 1 между преобразователем 7 и стенкой 16 трубы установлен, компаратор выдает сигнал на устройство 20 управления, которое останавливает рычаги. Поскольку следящие щупы 8 установлены на диаметрально противоположных рычагах и селектор выдает наименьший из сигналов от преобразователей перемещений щупов, исключается возможность ошибки в установке зазора из-за попадания какого-нибудь транспортирующего рычага 2 со щупом 8 в зону нарушения. На фиг. 3 один из следящих щупов 8 показан в зоне 21 нарушения стенки 16 обсадной трубы. В рабочем положении все бесконтактные преобразователи 7 фиксируют зазоры между собой и стенкой трубы, в результате чего при перемещении прибора по стволу скважины регистрируются вертикальные профили, число которых равно числу рычагов. Сечение вертикальных профилей на данной глубине, перпендикулярное оси скважины, позволяет получить поперечный профиль обсадной трубы на этой глубине. При переходе прибора в обсадной колонне из трубы одного диаметра в другой следящие щупы 8 изменят свое положение и преобразователи 10 вь5дают сигналы, отличающиеся от опорного. В результате компаратор 19 дает команду на устройство 20 управления, которое перемещает рычаги 2 до тех пор, пока вновь не выставлен зазор I между преобразователем 7 и стенкой 16 трубы. По окончании работ по команде с поверхности рычаги закрываются и прибор извлекается на поверхность. Таким образом в результате применения предлагаемого скважинного прибора, осуществляющего непрерывное слежение за внутренней поверхностью обсадной колонны в процессе подъема, обеспечивается в скважинах различного диаметра получение информации, необходимой и достаточной для построения вертикальных и поперечных профилей на любой глубине скважины без какого-либо снижения скорости подъема или остановки прибора, и автоматическое выставление величин зазоров между преобразователями и стенкой колонны при переходе прибора из трубы одного диаметра в другой. В результате применения предлагаемого скважинного прибора резко повышается эффективность исследования обсадных колорн за счет перекрытия одним типоразмером скважинного прибора всех диаметров обсадных труб, улучшения проходимости прибора по стволу скважины и сокраш,е-ния времени измерений.

i Щя Формула изобретения Скважинный профилемер, содержащий рычаги со следящими щупами, подпружиненные штоки, блок управления рычагами и преобразователи перемещения щупа в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, он снабжен преобразователями зазор-напряжение, установленными на рычагах, источником опорного сигнала, компаратором и селектором, при этом ко входам селектора подключены выходы преобразователей перемещения щупа в электрический сигнал, а выход селектора подключен к одному из входов компаратора, ко второму входу которого подключен источник опорного сигнала, причем компаратор связан с блоком управления рычагами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 446639, кл. Е 21 В 47/08, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 261318, кл. Е 21 В 47/04, 1967. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2703026/03, кл. Е 21 В 47/08, 1980 (прототип).

ю

10

19

18

/7