Устройство для определения напряжений в стенках скважины

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН БО, 1139842 42) Е 21 С 39/00; Е 21 В 4900 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ,. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Азербайджанский государственныйордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности АзНИПИнефть(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В СТАНКАХБУРОВОЙ СКВАЖИНЫ, включающеекорпус с двумя парами расширяющихся камер, расположенных диаметрально противоположно друг другу, и датчик перемещений, электрически соединенный с регистрирующей аппаратурой, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, она снабжено перфорированным отверстием и подпружиненным полым штоком с седлом и уплотнительными манжетами, оправой и прижимными опорами, при этом полый шток установлен телескопически внутри корпуса, оправа жестко закреплена на наружной поверхности последнего, прижимные опоры соединены с расширяющимися камерами, уплотнительные манжеты размещены внутри полого штока, а датчик перемещений выполнен в виде корпуса, перфорированного отверстиями с гидравль- щ ческим приводом, связанным с измерительным элементам.1139842 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гидравлический Привод выполнен в виде упругого элемента, заполненного маслом, соединенного с преобразователем давления. 1Изобретение относится к измерительнойтехнике, в частности, к устройствам для изм "рения напряженно-деформированного сосгояния горных пород в скважинах,Известно устройство для измерения напряжений горных пород в скважинах, содержащее измерительный гидроцилиндр,поршень, пружину возврата поршня, опоры,выполненные в виде полуцилиндров, упордля закрепления шарнирных тяг четырехзвенника, шпильки для крепления тяг, скользящие уплотнители и высоконапорныйтрубопровод, который соединяется с чувствительным прибором, измеряющим давление жидкости в гидросистеме устройства 11.Недостаток устройства - невозможность получения сигнала, передаВаемогопо промывочной жидкости с большой глубины в результате незначительного изменения давления,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для определениянапряжений в стенках буровой скважины,содержащее корпус с двумя парами расширяющихся камер, расположенных диаметрально противоположно друг другу, идатчик перемещений, электрически соединенный с регистрирующей аппаратурой.Недостаток данного устройства заключается в сложности конструкции.Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство, включающее корпус с двумяпарами расширяющихся камер, расположенных диаметрально противоположнодруг другу, и датчик перемещений, электрически соединенный с регистрирующей аппаратурой, снабжено перфорированным отверстием и подпружиненным полым штокомс седлом и уплотнительными манжетами,оправой и прижимными опорами, при этомполый шток установлен телескопически внутри корпуса, оправа жестко закреплена нанаружной поверхности последующего, прижимные опоры соединены с расширяющимися камерами, уплотнительные манжеты 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что преобразователь давления выполнен в виде геликсной манометрической пружины. размещены внутри полого штока, а датчик перемещений выполнен в виде корпуса, перфорированного отверстиями с гидравлическим приводом, связанным с измеритель ным элементом.При этом гидравлический привод выполнен в виде упругого элемента, заполненного маслом, соединенного с преобразователемдавления.Преобразователь давления выполнен ввиде геликсной манометрической пружины.На фиг. 1 приведен цилиндрический зондА устройства, разрез; на фиг, 2 - датчик перемещения Б устройства, разрез.Цилиндрический зонд А (фиг, 1) состо ит из корпуса 1, полого штока 2 с нагнетательным отверстием 3 и обратным клапаном 4, отверстия 5 в корпусе, оправы 6, в окнах которой установлены расширяющиеся камеры 7 с прижимными опорами 8, отверстий 9 и 10 на полом штоке и корпусе, которые служат для сообщения расширяющихся камер с датчиком перемещения Б, пружины 11, седла 12 на штоке, отверстия 13 для выпуска жидкости из расширяющихся камер после завершения замеров, уп лотнительных манжетных колец 14 и переводника 15.Датчик перемещения (фиг. 2) состоитиз корпуса 16, наконечника 17, выполненного в виде пробки и головки для крепления кабеля 18. В наконечнике имеется камера 19 с отверстиями 20. В перегородке 21 установлен сильфон 22. Промежуточная камера 23 между перегородкой и геликсной манометрической пружиной 24 через отверстие 25 заполняется маслом, служащим З 5 средой для передачи давления пружине,Выход измерительного элемента (например, потенциометрического преобразователя) 26 подключен к генератору 27 частоты и усилителю 28 мощности. Для электрического соединения датчика перемещения с наземной аппаратурой служат штепсельный разъем 29 и кабель 30.Устройство работает следующим образом.Цилиндрический зонд А монтируетсяв нижней части бурильной. колонны и спус3кается в скважину,. Конструкция обеспечивает проведение измерений во время коротких перерывов в процессе бурения. Для этого необходимо бурильную колонну останавливать так, чтобы цилиндрический зонд находился на том участке, где целесообразно проводить измерение деформаций стенок скважины. После этого в бурильную колонну с поверхности на кабеле спускается датчик перемещений Б, который увлекается потоком рабочей жидкости и под соб ственным весом попадает на седло 12 штока 2 и закрывает проход жидкости из бурильной колонны, Жидкость под высоким давлением подается насосом через бурильную колонну. Шток 2 под действием давления спускается вниз, отверстие 3 на штоке5 совпадает с отверстием 5 на корпусе 1 и жидкость поступает в расширяющуюся камеру. Одновременно жидкость через отверстия 9 и 10, совпадающие в рабочем положении с проходными сечениями 20 в нако- щ нечнике 17, поступает в камеру 19 датчика перемещений. При этом полость между корпусом замерного приспособления и внутренней поверхностью полого штока герметизируется с помощью уплотнительных манжетных колец 14. По мере заполнения камера 7 расширяется и опоры прижимаются к стенке скважины.МПосле достижения заданного усилия распора насос отключается, гидросистема изолируется и определенный объем жидкости оказывается замкнутым.Горное давление, вызывающее результирующую деформацию стенок. скважины, действует на прижимные опоры 8, и давление в замкнутой измерительной системе увеличивается за счет сжатия объема жид кости. Изменение давления в измерительной системе пропорционально величине бокового давления.Изменение давления через отверстия 9 и 10 и проходное сечение 20 в наконечнике 17 передается на разделительный упорный элемент - сильфон 22, а также промежуточной камере 23, заполненной маслом. Геликсная манометрическая пружина 24, раскручиваясь на угол, процорциональный изменению давления, поворачивает на йт же угол ось измерительного элемента 26. Величина напряжения поступает на вход генератора 27 и на выходе получается сигнал, частота которого является известной функцией входного напряжения, Сигнал определенной частоты после усиления по кабелю 30 поступает на вход наземной регистрирующей аппаратуры.После завершения измерений производится подъем за мерного приспособления. Благодаря пружине 11 шток 2 возвращается в исходное положение. При этом жидкость, находящаяся в расширяющихся камерах, через отверстия 13 вытесняется в бурильную колонну. Восстанавливается циркуляция бурового раствора и прижимныь опоры под воздействием давления в заколонном пространстве прижимаются к корпусу цилиндрического зонда, и процесс бурения продолжается.Основное преимущество предлагаемого устройства заключается в упрощении конструкции заделки трассируемых проводов, связывающих датчик перемещения с регистрирующей аппаратурой, кроме того, включение устройства в компоновку бурильной колонны позволяет производить в одной скважине на разных глубинах замеры деформации стенок.1139842 Яд г 7 Гб гз г 1 г 2 (Д Гд б Составитель Н. ЯкимовичТехред И. Верес Корректор Г Огар Тираж 482 Подписное Редактор М. КелемещЗаказ 29/24 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал Г 1 ПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4