Управляемый центратор для скважинных приборов

 

СОЮЗ СОВ ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (б1) 4 E 21 В 47/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3782228/22-03 (22) 16.08.84 (46) 30. 11.86. Бюл. Р 44 (71) Краснодарский филиал Научноисследовательского института морской геофизики Всесоюзного морского научно †производственно геологогеофизического объединения по разведке нефти и газа Союзморгео" (72) В.А. Бойчевский (53) 550.832.002 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 283133, кл. Е 21 В 47/08, 1969.

Авторское свидетельства СССР

¹ 457790, кл. Е 21 В 47/08, 1973.

Патент США № 3087552, кл. 34018, 1958. (54) УПРАВЛЯЕМЬ1И ЦЕНТРАТОР ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ (57) Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин и повышает эксплуатационную надежность центратора (Ц). Для этого механизм раскрытия (ИР) выполнен в виде подпружиненного кронштейна,закрепленной на нем шарнирно собачки

12 и сдвоенного зубчатого колеса (К) 9. Одна часть К 9 контактирует с собачкой 12 и толкателем 13. Дру— гая часть К 9, участок длины 1 окружности которой не имеет зубьев, входит в зацепление с зубчатой рейкой 11. При этом 0 = (fid-?.) /Т m, где d — диаметр начальной окружности зубчатой части К9, м, L — величина перемещения рейки до полного раскрытия упругих элементов Ц, м;

m — модуль зубчатого К 9. Сердечник электромагнитного привода Ц при каждом включении его в цель через толкатель 13 проворачивает на один зубец К 9 собачку 12. Одновременно другая часть К 9 проталкивает вперед рейку 11. Рейка 11, связанная с подвижной муфтой Ц, передает ей перемещенИе. После нескольких срабатываний MP устанавливается в рабо1273517

45 чее положение. Возвращение Ц в исходное положение обеспечивается дополнительным включением электромагнитного привода в цепь. После этого рейка 11 выходит из зацепления с

Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин и может быть использовано для центрирования приборов в скважинах малого диаметра.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого центратора; на фиг.2— механизм раскрытия.

Устройство состоит из корпуса 1, на котором жестко закреплены кольца 2, служащие для закрепления концов ленточных пружинящих элементов

3 центратора. Другие концы пружинящих упругих элементов закреплены в подвижных муфтах 4, связанных через управляемые тяги 5 с сердечниками 6 электромагнитов 7. Механизм

8 раскрытия, обеспечивающий многократность действия выполнен в виде подпружиненного кронштейна и состоит из сдвоенного зубчатого колеса 9, установленного на валу 10,зубчатой рейки 11, собачки 12 и толкателя 13. Подпружинивание системы осуществляется с помощью цилиндрической пружины 14, установленной в корпусе 15. Прижим собачки осуществляется с помощью пружины 16.

Зубчатая рейка 11 связана с тягой

5, а толкатель 13 — с сердечником 6.

Зубчатое колесо, контактирующее с рейкой 11, имеет зубья только на

3/4 длины окружности, другая часть длины окружности колеса выполнена без зубьев. Необходимо выбрать такую часть, чтобы в момент подхода ее к рейке 11 последняя свободно скользила по колесу.

Устройство работает следующим образом.

При достижении глубины исследования на электромагнит подается назубьями К 9. Под действием упругих сил центрирующие упругие элементы Ц в виде тонких плоских пружин складываются. При этом Ц возвращается в исходное положение. 2 ил. пряжение. Сердечник 6 электромагнита 7 выталкивается и перемещает толкатель 13, который проворачивает сдвоенную зубчатку на один зубец.

Одновременно собачка 12 также переходит на следующий зубец колеса.Вторая половина сдвоенной зубчатки перемещает на один зубец зубчатую рейку, связанную с подвижной муфтой

4. Муфта соответственно раздвигает пружины центратора. При снятии напряжения с электромагнита собачка 12 удерживает систему в неподвижном состоянии до подачи следующего импульса напряжения на электромагнит, когда механизм отработает вновь и переместит подвижную муфту на фиксированное расстояние. Для установления центратора в рабочее

20 состояние на электромагнит подается напряжение нужное число раз, которое для определенного размера труб величина постоянная. Величину раскрытия определяют:

25 длина зубчатой рейки 11, количество зубьев на контактирующей с нею зубчатом колесе 9 и количество импульсов, поданных на электромагнит 7.

Следовательно мощность электромагниЗО та 7 может быть небольшой (достаточ,ной для перемещения рейки 11), так ак ход сердечника 6 должен быть раен только шагу зубчатого колеса 9, а не полному раскрытию центрирующих пружинящих. элементов 3. Соответствен35 но уменьшаются габаритные размеры всего центратора.

Для возвращения центратора в исходное состояние с целью извлечения

Ю прибора из скважины осуществляется несколько дополнительных срабатываний системы до выхода второй половины зубчатки из зацепления с зубьями рейки. Для этого на второй половине зубчатого колеса часть зубьев удаз 1273 лена. Г1од действием упругих сил пружинящих элементов центраторов они возвращаются в исходное положение.

Для проведения исследований на следующем интервале или для выполнения повторной записи прибор нет необходимости поднимать на поверхность и устанавливать сдвоенную зубчатку в исходное положение, так как устройство с раскрытыми центрирующими элементами предназначено для работы в колонне после прохода НКТ. В сложенном состоянии устройство проходит НКТ, а в обсадной колонне (большего диаметра) устройство работает 15 с центрирующими элементами, устанавливаемыми в рабочее состояние.

По окончании исследований в обсадной трубе устройство складывается для свободного входа в НКТ и 20 продвижения в них.

В случае заклинивания колец или муфт устройство можно извлечь из скважины без затруднений. Бентрирующие элементы представляют собой 25 эластичные тонкие плоские пружины, которые в месте соединения с кольцами имеют площадь сечения, вдвое меньшую площади сечения остальной части пружины. При заклинивании коль-3р ца или муфты устройство входит через воронку в НКТ, а при движении по НКТ пружины в месте крепления пружины с кольцами могут обломиться только в том случае, если заклинивание колец произошло при установке кольца в верхнем крайнем положении.

В этом случае при извлечении цент— рирующего элемента из скважины необходимо обломившиеся пружины заме- 40 нить на новые. Обломившаяся часть пружины остается закрепленной в кольце и скважину не засоряет. То же самое происходит с центрирующими элементами при заклинивании муфт. Та-. ким образом, конструкцией пружины предусмотрено предотвращение аварий при заклинивании колец и муфт. При исследовании труб система раскрытия жестко фиксирована благодаря собачке 12, но не исключено, что в отдельных местах трубы диаметр ее может резко уменьшиться, тогда на элементы оказывается большое усилие,которое может вызвать разрушение этих элементов. Во избежание этого крон- .

517 штейн, на котором закреплена собачка 12 и зубчатое колесо 9, подпружинен пружиной 14, являющейся компенсатором. Упругое усилие пружины 14 больше, чем упругое усилие элементов 3, и рассчитывается так, чтобы при раскрытии элементов 3 пружина

14 не сжималась. При усилии меньшем, чем усилие разрушения элементов

3, пружина 14 срабатывает, позволяя муфте 4 переместиться на некоторое расстояние, в результате чего снижается нагрузка на элемент 3.

Формула из обре те ния

Управляемый центратор для скважинных приборов, содержащий корпус, упругие элементы центратора, одни концы которых жестко соединены с корпусом, а другие — с подвижной муфтой, кинематически связанной с механизмом раскрытия, имеющего электромагнитный привод, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, он снабжен зубчатой рейкой, а механизм раскрытия выполнен в виде подпружиненного кронштейна, шарнирно закрепленной на нем собачки и сдвоенного зубчатого колеса, одна часть которого контактирует с собачкой и толкателем электромагнитного привода, а другая часть, участок длины окружности которой не имеет зубьев, входит в зацепление с зубчатой рейкой, связанной с подвижной муфтой, причем длина участка окружности, на которой нет зубьев, определяется по формуле: ь

Kid — L

P. =

m где Р— длина участка окружности зубчатой части, на котором нет зубьев, м;

d — диаметр начальной окружности зубчатой части колеса, м;

Ь вЂ” величина перемещения рейки до полного раскрытия упругих элементов центратора, м;

m — модуль. зубчатого колеса.

1273517

7

Составитель Н. Кривко

Техред И.Попович Корректор Л. Пилипенк

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 6400/26

Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4