Скважинный прибор для исследования технического состояния обсадных колонн Советский патент 1981 года по МПК E21B47/00 

(54) СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБСАДНЫХ Изобретение относится к технике промысловой геофизики и предназначено для выявления дефектов в обсадных колоннах по методу профилеметрии. Известен трехплоскостной профилемер - каверномер ТПК - 1, содержащий измерительные рычаги толкатели и преобразователи лийейных перемещений в электрические сигналы. Принцип его работы основан на взаимодействии одного плеча измерительного рычага со стенкой скважины, а другого - с толкателем, связанным с подвижным элементом преобразователя линейных перемещений в электрические сигналы l . Недостатком этого устройства является небольшое количество измерительных рычагов, вследствие чего информация о форме износа в поперечном сечении колонны может оказаться не:достоверной, Известен также скважинный профиле .мер,содержащий измерительные рычаКОЛОННги, телеизмерительную систему, регистраторы и анализатор экстремальных Значений просуммированньпс сигналов пар рычагов, расположенных в одной вертикальной плоскости. Этот профилемер имеет- необходимое для достоверного построения профиля сечения скважины количество измерительных рычагов столько же преобразователей линейных перемещений в электрические сигналы и многоканальную (в соответствии с количеством преобразователей) телеизмерительную систему. Выделение экстремальных уровней, характеризуют ашх отклонения от номинального диаметра, осуществляется в наземной аппаратуре { 2 . Недостатком известного прО(|1илеме7 ра является то, что размещение большого количества преобразователей линейных перемещений и телеизмерительг ной системы с таким же числом каналов в габаритах скважинного прибора весьма затруднительно, особенно в термостойкой аппаратуре, в которой скважинная часть телеизмерительной системы в настоящее время выполняется на электровакуумных приборах,как, например, в ТПК-1, Цель изобретения - повышение досто верности информации о форме иэноса колонны при ограниченном количестве телеизмерительных каналов, Эта цель достигается тем, что. в скважинном приборе при количестве измерительных рычагов, достаточном для определения формы износа колонны, он снабжен толкателями с буртами, электрическими конгактами, патроном, втулкой, ламелями и электричейкими контактами причем толкатели с буртами связаны с электрическими контактами, а преобразователи линейных перемещений размещены в патроне и связаны с помощью пружины с тыльной стороны бур тов толкателей, причем подвижная часть одного из -преобразователей связана с корпусом, а подвижная часть другого - с втулкой, прижимаемой пру жиной к фронтальной стороне буртов толкателей, ламели установлены на бо ковой поверхности патрона и совместн с электрическими контактами образуют контактные пары, На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого скважинногй прибора, г а - фронтальная поверхность бурта, б тыльная поверхность бурта толкателя; на фиг, 2 - принципиальная электриче кая схема, где R овш, общее сопротивление; К,,,.В.. - резисторы, вкл ченные параллельно между зажимами источника эталонного напряжения Е (причем R, i 4 где число п соответствует количеств измерительных рычагов); S|...Sy) контактные пары, образованные контак тами 9 и ламелями 10. Скважинный прибор содержит корпус I, патрон 2, катушки 2 и 3 индуктивн преобразователей линейных перемещени в электрические сигналы, сердечники 5 и 6 индуктивных преобразователей, толкатель 7, втулку 8, контакт 9, ламель 10, блок II резисторов, пружи ны. 1 2, 13 и 14, измерительный рычаг 15, центрирующий рычаг 16, затвор 17 тягу 18, связывающую сердечник 5 с втулкой 8, тягу 19, свяэывающующую сердечник 6 с корпусом I, передающую часть 20 телеизмерительной системы. В других вариантах конструкции возможно использование резист.ивных . 4 и других преобразователей линейных перемещений в электрические сигна.пы, а также сеток резисторов иного набора в других включениях, обеспечивакяцих суммирование взвешенных по определенному закону токов (напряжений), В исходном положении измерительные рычаги удерживаются от раскрытия затвором 17, контактные пары S/,,. S разомкнуты, Скважинный прибор работает следующим образом На заданной глубине по команде с поверхности механизм управления (не показанный) перемещает затвор 17 вниз, раскрывая центрирующие рычаги 16, которые осуществляют центрирование прибора в колонне, Освобожденные измерительные рычаги 15 под действием пружин 14 и толкателей 7 раскрываются до упора в стенку колонны. В даль нейщем, при перемещении прибора по стволу скважины, каждый измерительный рычаг прослеживает изменение ра диуса колонны в плоскости своего раскрытия. Вызванные этими изменениями радиусов угловые перемещения рычагов 15 преобразуются в линейные перемещения толкателей 7, патрона 2 и втулки 8. Когда толкатели 7 перемещаются вниз (раскрытие рычагов) они фронтальной поверхностью а своих буртов перемещают вниз и втулку 8, Патрон 2 при этом перемещается вниз под действием пружины 12, Когда толкатели 7 перемещаются вверх (закрытие рычагов) они тыльной поверхностью б своих буртов перемещают вверх патрон 2, втулка 8 при этом перемещается вверх под действием пружины 13. Таким образом, патрон 2, находящийся за тьшьной поверхностью б буртов толкателей 7, всегда отражает положение наименее раскрытого рычага, а втулка 8, находящаяся перед фронтальной поверхностью а буртов толкателей, характеризует положение наиболее раскрытого измерительного рычага. Тем самым осуществляется механическая селекция информации, поступающей от измерительных рычагов. После селекции информация поступает на индуктивные преобразователи линейных перемещений в электрические сигналы. Поскольку при перемещении патрона 2 катущка 4 -индуктивного преобразователя перемещается вместе с патроном,а сердечник 6, связанный тягой 19 с корпусом 1, ос|тается неподвижным, то этот преобра5эователь всегда будет вьщавать сигналы о величине наименьшего радиуса раскрытия измерительных рычагов. Дру гой индуктивный преобразователь, катушка 3 которого также перемещается совместно с патроном 2, а сердечник 5 связан тягой 18 с втулкой 8, будет вьщавать сигналы только в случае, когда втулка 8 и патрон 2 перемещают ся друг относительно друга, т.е. эти сигналы будут характеризовать разность между наибольшим и наименьшим раскрытиями измерительных рычагов. Когда все измерительные рычаги перемещаются синхронно, то контактны пары S ... ЗцОстаются разомкнутыми и сигнал, снимаемый с общего сопротивления , нулю. Если же один или несколько измери тельных рычагов раскрываются на боль шую относительно других величину угла, то связанные с ними толкатели 7 начинают перемещаться вдоль боковой поверхности патрона и расположенные на них контакты 9 входят в соприкосновение со соими ламелями 10, в результате чего резисторы, коммутируемые соответствующими контактными па.рами, оказываются включенными в элек рическую цепь и с сопротивления Кдрщ : снимается сигналирух 1 j оеш, t : 1« - суммарный ток, протекающий чер сопротивление ЯотдПоскольку значения сопротивлений резисторов относятся друг к другу ка целые степени числа два, то R у суммарное сопротивление резисторов, включенных в электрическую цепь в данный момент, всегда соответствуют какой-то одной определенной и единст венной комбинации включения резисторов. Следовательно, по сигналу, снимаемому с общего сопротивления , можно судить о том, какие именно рычаги в данный момент времени раскрыты на величину угла, превьшающую величину угла наименее раскрытых рычагов. Сигналы с выходов преобразователе линейных перемещений в электрические сигналы и блока резисторов поступшот на передающую часть телеизмерительно системы и по каротажному кабелю пере даются на поверхность. Таким образом, при большом количестве измерительных рычагов, ощупывающих полный контур поперечного сечения колонны, можно ограничиться тремя телеизмерительными каналами и 6 регистрировать следующие параметры, достаточные для определения формы износа:а)проходной диаметр колонны - по сигналам о наименьшем радиусе раскрытия измерительных рычагов; б)глубину износа - по сигналам о разности меткду наиболыпим и наименьшим радиусами раскрытия измерительных рычагов; в)область износа - по сигналам о количестве и расположении измерительных рычагов, радиус раскрытия которых больше наименьшего радиуса раскрытия. Предлагаемый прибор может быть использован также для определения овальности обсадных труб и их смятия. Применение предлагаемого прибора позволит повысить эффективность исследования обсадных колонн за счет повышениГя достоверности получаемой информауии при одновременном уменьшении числа-телеизмерительных каналов. Формула изобретения Скважинный прибор для исследования технического состояния обсадных колонн, содержащ1 й корпус, центрирующее устройство, измерительные рычаги, толкатели, преобразователи линейных перемещений в электрические сигнахпы и передающую часть телеизмерительной системы, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности информации при ограниченном количестве телеизмерительных каналов, при количестве измерительных рычагов, достаточном для определения формы износа колонны, он снабжен толкателями с буртами, электрическими контактами, патроном,втулкой,ламелями и электрическими контактами, при этом толкатели с буртами связаны с электрическими контактами, а преобразователи линейных перемещений размещены в патроне и связаны с помощью пружины с тыльной стороной буртов толкателей, причем подвижная часть одного из преобразователей связана с корпусом, а подвижная часть другого - с втулкой, прияммаемой пружиной к фронтальной стороне буртов толкателей, ламели установлены на боковой поверхности патрона, образующие Совместно с электрическими контактами на толкателях контактные пары. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 438777, кл. Е 21 В 47/08.

Фиг, 1