Устройство для выявления экстремальных параметров поперечного сечения полых тел

О П И С А Н И Е (11) 771330ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл. Е 21 В 47/08// б О 1 В 3/00 Гооударстаенный комитет Опубликовано 15.10.80. Бюллетень38Дата опубликования описания 20.10.80ло делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В, Ф. Иванников и Ю. П. Терещенко Южное морское научно-производственное геолого-геофизическое объединение Южморгео(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ПОЛЪХ ТЕЛ Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин, в частности, может быть использовано в многорычажных каверномерах-профилемерах.Для оценки технического состояния ствола необсаженной скважины или обсадной колонны производят построение их поперечного сечения, например, с помощью многорычажных профилемеров. Наиболее важными параметрами поперечного сечения скважины или колонны являются их минимальные или максимальные радиусы-векторы, т.е. экстре О мальные параметры, по величине которых можно оценивать местонахождение, например, прихватаопасного интервала в открытом стволе скважины или локального одностороннего сужения в обсадной колонне,Известно устройство для выделения экст 15 ремальных параметров, примененное в многорычажном профилемере, в котором сигналы от всех измерительнь 1 х шумов поступают на дневную поверхность, анализируются электронной схемой, а затем поступают на регистрирующее устройство. Недостатком этого устройства является сложность реализации электронного анализатора и необходимость передачи на дневную поверхность информации обязательно от всех измерительных рычагов, т.е. в любых обстоятельствах обязательно должна действовать м ногоканальная телеметрическая схема 1.Известны конструкции трубных профилемеров (нутромеров), которые содержат механические устройства, позволяющие выделять максимальный радиус 2. Селективный механизм в этих приборах- выполнен в виде самостоятельной измерительной системы, что является недостатком этих устройств.Наиболее близким к изобретению по техническому решению является каверномер для исследования внутренней поверхности труб, в котором имеется механическое устройство, позволяющее измерять одновременно максимальный и минимальный радиусы 3.В каверномере селекторное устройство выполнено как самостоятельный измерительный блок, размегценный в отдельном отсеке прибора, и содержит собственный сложный механизм подпружиненных рычагов (шумов), помимо основной рыч ажно-измерительной системы.Это обстоятельство является наиболее существенным недостатком прибора, так как не только значительно усложняется и удорожается прибор в целом, но и снижается надежность, а из-за различного местонахождения шумов основной измерительной системыи шумов селектора снижается точность и осложняется обработка регистрируемой информации (ввиду расхождения в глубинах).Помимо этого, система рычагов (щупов)находится в открытой части прибора, а датчики размещаются в так называемой сухой части. В скважинных условиях (прибольшом гидростатическом давлении, в жидкостной среде бурового раствора) обеспечение герметизации, уплотнения подвижныхэлементов (штоков) является трудной задачей и решающим фактором надежности прибора в целом,Применяемое в каверномере скользящеевзаимодействие щупов с вогнутой и выгнутой поверхностями сопрягающих элементовхарактеризуется пониженным конусом трущихся поверхностей,Кроме того, устройство обладает ограниченным радиальным ходом щупов, величинакоторого обусловлена размерами соприкасающихся элементов, а величина последних лимитируется диаметром прибора.Цель данного изобретения - повышениенадежности и точности измерений.Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве узел селекторного механизма,служащий для выделения максимального иминимального радиусов-векторов, встроенв единую измерительную рычажную системуи не содержит собственных щупов, для этогов механизм рычажной измерительной системы (основной) вводятся два встречно подпружиненных соосных стержня-толкателя,имеющих на внутренних концах плоские площадки в виде дисков, а внешними концамисвязанных с датчиками перемещения. Дискивзаимодействуют со штоками, связанными сизмерительными рычагами, например, с помощью закрепленных на свободных концахштоков упорных площадок, которые находятся в пространстве между дисками. Приэтом верхний стержень-толкатель своим диском опирается на площадку штока, связанного с рычагом, имеющим наименьшее раскрытие, а нижний диск упирается в площадку штока наиболее раскрытого рычага.В данном устройстве встречно-подпружиненные стержни-толкатели и диски, воспринимающие движение максимально и минимально отклоненных измерительных рычагов,выполнены одинаковыми и не имеют какой-либо специальной формы, имеющей функциональное значение (конус, раструб и т.п.).На чертеже показана принципиальнаякинематическая схема предлагаемого устройства.Скважинный прибор 1 показан в скважине 2, где имеются выработка 3 и сужениествола 4. Измерительные рычаги 5 и 6 контактируют со стенкой скважины (трубы).С рычагами 5 и 6 посредством пружин 7, 8 контактируют штоки 9, 10 ,количество штоков равно количеству рычагов и размещеныони по периметру прибора), В верхней частиштоки имеют упорные площадки 11, 12, например, в виде консолей секторов или радиально направленных пальцев. Упорные площадки помещены в пространстве между дисками 13, 14, которые под воздействием пружин 15 и 16 выталкиваются навстречу другдругу. Верхний диск 13 упирается в площадку 11 штока 10, связаннсго с рычагом 5,1 О имеющим минимальное раскрытие, а нижний диск 14 упирается в площадку 12 штока 9, связанного с рычагом 6, имеющиммаксимальное раскрытие (из общего множества измерительных рычагов показанытолько два рычага, имеющих экстремальные раскрытия),Упорные площадки дру;их штоков (однаиз них 17 показана пунктиром) также находятся в пространстве между дисками, но неконтактируют с их поверхностями, так как20 рычаги, с которыми они связаны, занимаютпромежуточное положение относительно максимально и минимально раскрытых рычагов.Диски 13, 14 закреплены на стержняхтолкателях 18, 19, кинематически связанныхс датчиками перемещения 20, 21.ЫПоказанные на схеме датчики 22, 23,связанные непосредственно со штоками 9,10, относятся к числу известных деталейосновной рычажной измерительной системыи служат для информации о положении данзр ного рычага.В работе детали механизма взаимодействуют следующим образом,При контактировании с выступом 4 вскважине 2 рычаг 5 перемещает шток 10,который своей верхней поверхностью упорной площадки 11 вступит в контакт с верхним диском 13 и, сжимая пружину 15, перемещает стержень-толкатель 19, который воздействует на датчик 21, изменяя его выходной сигнал пропорционально перемещению4 в штока 10 и рычага 5 соответственно . Одновременно шток 10 воздействует и на непосредственно связанный с ним датчик 22.Показания датчиков 21 и 22 в данном случае будут совпадать.4 Рычаг 6, контактирующий с выработкой,выталкивается пружиной 8 через шток 9, упорная площадка которого своей нижней поверхностью вступает в контакт с нижним диском 14, сжимает пружину 16 и, перемещая стержень-толкатель 18, изменяет выходной сигнал датчика 20. Одновременно при движении штока 9 изменяется и выходной сигнал датчика 23, показания которого будут совпадать с показаниями датчика 20,При изменении поперечного. сечения скважины, например, когда выступ 4 пройден прибором, пружина 7 выталкивает шток 10, пружина 15 выталкивает стержень-толка- тель 19 до упора диска . 3 в любую другуюупорную плошадку одного из штоков, занимающего наиболее высокое положение,При преодолении выработки 3 рычаг 6 переместит шток 9 вверх, пружина 16 вытолкнет стержень-толкатель 18 с диском 14 до упора в нижнюю поверхность упорной площадки одного из штоков, занимающих теперь наиболее низкое положение.В процессе измерения по стволу скважины в соответствии с перемещением измерительных рычагов будут меняться положения штоков и их упорных площадок, причем воздействовать с верхним и нижним диском может любой из них,занимая положение выше или ниже остальных.Таким образом, датчик 20 всегда выдает информацию о положении одного из рычагов, имеющего максимальное раскрытие, т.е. расположенного по максимальному радиусу, а датчик 21 всегда будет выдавать информацию о положении рычага, имеющего минимальное раскрытие.При отсутствии дефектов или каких либо аномалий, когда труба скважины или другой исследуемый полый объект имеет правильный круговой профиль сечения, все измерительные рычаги, в том числе 5 и 6, будут иметь одинаковое раскрытие, а штоки 9, 10 и др. и упорные площадки 11, 12, 17 установятся на одном уровне. В этом случае диски 13 и 14 минимально сблизятся и будут контактировать, в идеальном случае, одновременно со всеми площадками 11, 12, 17, а датчики как основной системы (22, 23 и др.), так и максимальный 20, и минимальный 21, будут выдавать равные показания, соответствующие данному размеру трубы, скважины и т.п.Устройство характеризуется простотойреализации и надежностью работы. Оно может быть применено в любой конструкции многорычажных каверномеров-профилемеров, а в некоторых случаях позволит упростить телеизмерительную систему.формула изобретенияУстройство для выявления экстремальных параметров поперечного сечения полыхтел, например, скважин, содержащее много 15рычажный измерительный механизм с подпружиненными рычагами и штоками, связанными с датчиками перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений, вдоль оси прибора установлены встречно подпружиненные2 в верхний и нижний диски, связанные с датчиками перемещения, а штоки рычажногоизмерительного механизма прибора снабжены упорами, которые находятся в пространстве между дисками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР438777, кл. Е 21 В 47/08, 1973.2. Патент США2695457, кл, 33 в 1,опублик. 1954.3. Патент США2771685, кл. 33 - 178,опублик. 1956 (прототип).Составителв Л. Стрем Техред К. ШуфричТираж 626 Бабин Реда Зака р Е. Абрамов654/45 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москва филиал ППП Патдарственно изобретен Ж - 35, Р нт, г. Уж го комите й и отк аушская город, ул оуховаКорректорПодписноеа СССРытийаб., д. 4(5Проектная, 4