УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН
DEVICE FOR ELECTRICAL LOGGING CASED WELLS

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважины и предназначено для определения удельного электрического сопротивления пластов горных пород, окружающих обсаженную металлической колонной скважину.
Оно создано на основе способа электрического каротажа обсаженных скважин (Кашик А.С., Рыхлинский Н.И. и др. Способ электрического каротажа обсаженных скважин. Патент №2176802 от 20.02.2001. Бюл. №34, 2001) [1]. Известно также созданное на основе [1] устройство электрического каротажа обсаженных скважин (Кашик А.С., Кривоносов Р.И. Способ и устройство электрического каротажа обсаженных скважин №2005136031 от 21.11.2005. Реферат опубл. 11.08.2007) [2]. Оно состоит из пятиэлектродного зонда, выполненного в виде последовательно и равноудаленно расположенных вдоль оси скважины трех измерительных электродов и установленных за пределами измерительных симметрично относительно среднего измерительного электрода двух токовых, наземного источника тока для поочередной подачи электрического тока в токовые электроды и измерителей потенциала электрического поля, гидропривода, связанного через исполнительные механизмы с выдвижными рычажными самоскладывающимися центраторами, на которых размещены электроды в виде твердосплавных шипов с подпружиненными цилиндрическими направляющими. Электроды выполнены в виде конусного острия, внедряемого в обсадную колонну. В устройстве предусмотрен специальный предохранительный блок, срабатывающий от воздействия кабеля, предназначенный для складывания электродов при отказе гидропривода, когда электроды прижаты к обсадной колонне.
Недостатком устройства [2] является сложность конструкции исполнительных механизмов, невысокая надежность предохранительного устройства в случае отказа привода. Кроме этого, конструкция устройства не позволяет проводить каротаж при его непрерывном подъеме. Исполнительный механизм представляет собой сложную телескопическую систему из трех полых стаканов с размещенным в них сильфоном, в который подается давление от гидропривода. Телескопическая система хорошо воспринимает осевые нагрузки, но при поперечных высоких нагрузках из-за зазоров в сопрягаемых поверхностях цилиндров, которые имеют малую опорную базу, будет подклиниваться. В аварийной ситуации телескопическая система может испытывать с одной стороны натяжение кабеля в несколько тысяч ньютон, с другой - вес прибора с весом утяжелителя. Внедрившиеся острия электродов бороздят колонну, а телескопическая система испытывает мощные изгибные нагрузки. Положение может осложниться наличием в скважинной жидкости твердых частиц - продуктов коррозии обсадной колонны, которые способствуют несанкционированному стопорению телескопической системы и направляющих электрода. В результате вероятность оставления прибора в скважине высокая.
В предложенном устройстве решается задача снижения аварийности и расширения методических возможностей при упрощении его конструкции.
Этот технический результат достигается тем, что в устройстве электрического каротажа обсаженных скважин, состоящем из корпуса; привода; зонда, содержащего три измерительных электрода, последовательно и равноудаленно расположенных вдоль оси скважины, и два токовых электрода, установленных за их пределами симметрично относительно среднего измерительного электрода, причем электроды установлены на раскрывающихся рычажных центраторах, связанных с приводом через исполнительные механизмы и имеющих верхние и нижние рычаги, одни концы которых шарнирно соединены с общими осями; наземного источника тока для поочередной подачи электрического тока в токовые электроды; измерителей потенциала электрического поля среднего измерительного электрода, первой и второй разностей потенциалов электрического поля между крайними измерительными электродами, согласно изобретению привод снабжен вращающимся валом, имеющим участки с винтовыми поверхностями, число которых равно числу исполнительных механизмов; электроды выполнены в виде твердосплавных одинаковых роликов, установленных с возможностью свободного вращения на общих осях рычагов центраторов; периферийные части роликов выполнены в виде остро заточенных кромок; вторые концы верхних рычагов шарнирно связаны с корпусом; каждый исполнительный механизм представляет собой связанную с винтовой частью вала винтовую втулку, ограниченную двумя буртами, на которой установлена обойма, упруго поджатая пружиной к верхнему бурту, причем обойма шарнирно связана со вторыми концами нижних рычагов центраторов.
Также технический результат достигается тем, что согласно изобретению для лучшего прорезания коррадированного слоя обсадной колоны кромки электродов имеют зубчатую форму.
Сущность изобретения
Устройство электрического каротажа обсаженных скважин состоит из привода, пятиэлектродного зонда, выполненного в виде последовательно и равноудаленно расположенных вдоль оси скважины трех измерительных электродов и установленных за пределами измерительных симметрично относительно среднего измерительного электрода двух токовых. Токовые и измерительные электроды выполнены в виде закрепленных на корпусе скважинного прибора шарнирных рычажных центраторов, подпружиненных для обеспечения необходимого надежного электрического контакта усилия прижатия электродов к стенке обсадной колонны и раскрывающихся и складывающихся с помощью привода, причем электроды выполнены в форме свободно вращающихся на концах каждого из рычагов центраторов в виде цилиндрических твердосплавных роликов, периферия которых представляет остро заточенную кромку.
1
1
2
1
На фиг.1 схематично представлено предлагаемое устройство электрического каротажа обсаженных скважин с раскрытыми центраторами. На фиг.2 показан фрагмент A фиг.1. Устройство содержит корпус 1; пятиэлектродный зонд с измерительными электродами 2 - М, 3 - N, 4 - М и токовыми электродами 5 - А,
2
6 - А; электронный блок 7, в котором размещены: измеритель потенциала электрического поля, измерители первой и второй разностей потенциалов, электронное устройства для телеметрической передачи по кабелю данных измерений с выходов измерителей и управляемый с дневной поверхности переключатель тока в токовые электроды 5 и 6 зонда; электромеханический привод 8 с выходным валом 9. Все электроды имеют идентичную конструкцию и установлены в подпружиненных шарнирных рычажных центраторах, раскрываемых и складываемых посредством вала 9. Центратор состоит из верхнего и нижнего рычагов 10, 11 с общей осью 12, на которой с возможностью свободного вращения установлен электрод, выполненный в виде твердосплавного ролика 13 (фиг.2). Ось 12 электрически связана с электронным блоком 7 и диэлектрически отделена от рычагов 10, 11. Вторые концы рычагов 10, 11 шарнирно связаны с корпусом 1 и обоймой 14 соответственно. Обойма 14 установлена на винтовой втулке 15 с буртами 16 и 18, которая винтовой поверхностью взаимодействует с винтовой частью вала 9. Обойма 14, винтовая втулка 15 и вал 9 установлены соосно. Обойма 14 упруго поджата пружиной 17 к верхнему бурту 16, винтовая втулка 15 снабжена стопором от проворачивания (стопор не показан). Электроды зонда 2, 3, 4, 5, 6 в рабочем состоянии прижаты к обсадной колонне 19. На дневной поверхности находится электронный блок 20, в котором, в частности, расположен наземный источник питания для питания токовых электродов зонда.
Устройство работает следующим образом. После того как устройство с закрытыми центраторами установлено в скважине на заданный интервал, включается привод 8, выходной вал 9 начинает вращаться, вызывая поступательное движение втулок 15. Под действием пружин 17 обоймы 14 перемещаются вместе с втулками 15, рычаги центраторов 10 и 11 выдвигают электроды 13 до врезания их остро заточенных кромок в стенку обсадной колонны 19, при этом обеспечивается их упругое поджатие. Далее происходит автоматическое отключение привода 8 за счет выключения расположенного в нем концевого выключателя и осуществляется процесс измерения.
Закрытие центраторов происходит при реверсивном включении привода 8.
С целью лучшего прорезания коррадированного слоя обсадной колонны 19 кромка электрода может быть выполнена зубчатой формы (в виде звездочек).
Аварийная ситуация при отказе привода 8 в работе не приведет к аварии в скважине. Благодаря упругому поджатию и круговой геометрии электродов 13 все устройство можно легко катить по обсадной колонне вверх, воздействуя на кабель. Кроме этого, появляется техническая возможность проводить каротаж по точкам, не закрывая раскрытых центраторов и не включая привод, а также проводить каротаж непрерывно в процессе подъема скважинного прибора. Таким образом расширяются методические возможности способа электрического каротажа обсаженных скважин.
Изобретение по сравнению с прототипом позволяет при более простой конструкции устройства снизить аварийность в скважине и расширить методические возможности электрического каротажа, что дает повышение скорости проведения исследования скважин, снижение трудовых и материальных затрат.