УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ

Полезная модель относится к области геофизических исследований действующих нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для обеспечения фиксированного в радиальном направлении положения скважинных приборов.
Известно устройство для центрирования приборов акустического каротажа, содержащее рессоры с подвижными втулками, втулки с рессорами установлены на защитные трубки, крепящиеся резьбовыми соединениями к противоположным концам прибора акустического каротажа. (А.С. №426212, G01V 1/40, опубл. 30.04.1974).
Известно также устройство для центрирования скважинных приборов, содержащее дугообразные рессоры, концы которых шарнирно связаны с двумя подвижными втулками, установленными на корпусе прибора, между втулками и корпусом прибора установлены цилиндрические вкладыши. (SU 1305322, опубл. 23.04.1987).
Недостатком известных устройств является низкая прочность корпусов с гладкой цилиндрической поверхностью под действием наружного избыточного давления. Указанный недостаток связан с технологией монтажа подвижных втулок и их конструкцией. Эти факторы ограничивают конструкцию корпуса и допускают выполнить его по всей наружной поверхности диаметром, не превышающим внутренний диаметр направляющих втулок или вкладышей.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для центрирования скважинных приборов содержащее корпус, рессоры с петлями, шарнирно связанные с ползунами, и силовые элементы, на петлях выполнены упоры. Корпус имеет наружную ступенчатую двустороннюю форму с центральной частью большего диаметра, чем боковые. (SU 1016491, опубл. 07.05.1983).
Недостатком данного устройства также является низкая прочность корпуса. В центральной части корпуса прочность конструктивно повышена за счет ступени. При этом боковые части в зоне перемещения ползунов и далее до торцов корпуса выполнены с наружным диаметром, не превышающим внутренний диаметр ползунов. Следовательно, прочность на сжатие всего корпуса определяется прочностью тонкостенных боковых частей, а не усиленной центральной части. Необходимость выполнять наружный диаметр ступеней корпуса, через которые помещаются ползуны, с размером, не превышающим диаметр отверстия ползуна, является причиной по которой ограничена прочность корпуса.
Поставленная задача состоит в том, чтобы повысить прочность корпуса устройства.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении допустимого уровня рабочего давления жидкости в скважине при эксплуатации устройства за счет повышения прочности корпуса устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для центрирования скважинных приборов содержащем корпус, рессоры с петлями, шарнирно связанные с ползунами, установленными на корпусе устройства, согласно предлагаемому решению, ползуны выполнены по крайней мере из двух жестко соединенных между собой частей с продольными плоскостями разъема, и расположены в закрытых уступах, выполненных на корпусе, при этом длина уступа превышает высоту ползуна, а диаметр наружной поверхности корпуса превышает внутренний диаметр ползунов, за исключением выполненных на корпусе закрытых уступов под установку ползунов.
Новым является то, что ползуны выполнены разъемными, что позволяет заменить ступень от торца корпуса до места установки ползуна на проточку, образующую закрытый уступ на месте установки ползуна, а также конструкция корпуса, что позволяет повысить его прочность.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами: на фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 показан ползун в сборе с винтами и шайбами.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - корпус,
2 - ползун,
3 - рессора,
4 - опора,
5 - винт,
6 - узел измерения параметров среды,
7 - электронная схема,
8 - закрытый уступ,
9 - первая часть ползуна,
10 - вторая часть ползуна,
11 - шайба,
12 - проушина,
13 - петля.
Устройство для центрирования скважинных приборов (фиг. 1) содержит рессоры 3 дугообразной формы, выполненные из листовой пружинной стали, концы которых жестко связаны с петлями 13, шарнирно связанными с двумя ползунами 2, установленными в закрытых уступах 8 на корпусе 1. Ползуны 2 выполнены разъемными на две части - первую часть ползуна 9 и вторую часть ползуна 10 с продольными плоскостями разъема (фиг. 2). Взаимная фиксация первой части ползуна 9 и второй части ползуна 10 выполнена винтами 5, между частями ползуна помещены шайбы 11 для обеспечения зазора в соединении ползуна 2 с корпусом 1. В сборе ползун 2 представляет собой деталь в форме втулки с пазами под размещение рессор 3, проушинами 12 под опоры 4 и винты 5. Корпус 1 - узел, в котором выполнено сквозное отверстие для размещения электронной схемы 7. На наружной поверхности корпуса 1 выполнены две проточки меньшего относительно остальной поверхности корпуса 1 диаметра, образующие закрытые уступы 8, в которые устанавливают и собирают все части ползунов 2. Длина уступа 8 на корпусе 1 определяется рабочим ходом ползуна 2 и превышает высоту ползуна 2. Данная конструкция позволяет выполнить центральную и боковые части корпуса 1 толстостенными для повышения прочности. Его основная характеристика - это сохранение формы и размеров при определенном гидростатическом давлении. На корпусе 1 расположен узел измерения параметров среды 6.
Оптимальным по эксплуатационным показателям и технологичности конструкции является устройство для центрирования скважинных приборов, содержащее корпус 1 с выполненными на наружной поверхности закрытыми уступами 8, четыре рессоры 3, равномерно расположенные по окружности, и ползуны 2 состоящие из двух частей, соединяемых винтами 5, потому что две части технологичны в изготовлении, резьбовое соединение отличает удобство монтажа и демонтажа, а четыре рессоры 3 симметрично располагаются относительно плоскости разъема ползуна 2, как и любое четное количество рессор, при том, что для центрирования минимально необходимо три рессоры.
Устройство работает следующим образом. При спуске устройства корпус 1, размещенные в нем узел измерения параметров среды 6 и электронная схема 7, устанавливаются в равноудаленное положение от стенок скважины. Диаметр устройства, измеренный по рессорам 3 в исходном состоянии превышает внутренний диаметр скважины, при этом ползуны 2 занимают свои крайние положения ближе к центру корпуса устройства 1. При движении в скважине вниз рессоры 3 пружинят и, отталкиваясь от стенок скважины, двигают верхний ползун 2 вверх, обеспечивая центральное положение скважинного прибора. При движении устройства вверх, верхний ползун 2 перемещается в закрытом уступе 8 до упора к центральной части корпуса 1, а нижний ползун 2 двигается вниз. Упор одного из ползунов 2 в центральной части корпуса 1 позволяет рессорам 3 плавно и без перегибов складываться при уменьшении диаметра скважины и смене направления движения устройства.
Данная конструкция позволяет выполнить центральную и боковые части корпуса 1 толстостенными для повышения прочности. Его основная характеристика - это сохранение формы и размеров при определенном гидростатическом давлении.
Для увеличения нагрузочной способности ползунов 2, что может потребоваться, к примеру, для работы с тяжелым оборудованием в наклонных скважинах, возможно выполнять их разборными для монтажа, а затем соединять, например, сваркой. При получении большей прочности ползуна усложняется процесс его замены.
Пример конкретного выполнения.
Устройство для центрирования скважинных приборов, содержащее четыре дугообразные рессоры, концы которых шарнирно связаны с двумя ползунами, установленными на корпусе. Ползун выполнен из двух частей, соединяемых винтами. Корпус содержит в центре узел измерения расхода жидкости. В верхней части корпуса расположена электронная схема. На наружной поверхности корпуса выполнены проточки меньшего относительно остальной поверхности корпуса диаметра, образующие закрытые уступы в которые устанавливаются ползуны. Внутренний диаметр корпуса в месте соединения с узлом измерения расхода жидкости равен 21 мм. Наружный диаметр в данном месте, в соответствии с техническим решением, увеличен с 24 до 28 мм. Для численной оценки результатов усовершенствования проводился расчет напряжений для труб с указанными наружными размерами, нагруженных внешним давлением, по формулам Ляме, а также моделирование напряженно-деформируемого состояния корпуса в программной среде конечно-элементного анализа. Расчет показывает, что прочность корпуса повышена в 1,8 раза, а это позволяет повысить значение предельного допустимого давления жидкости в скважине при эксплуатации устройства с 60 МПа до 110 МПа.
Список документов для отчета о патентном поиске:
SU 1305322 A1, 23.04.1987.
SU 717685 A1, 25.02.1980.
SU 559207 A1, 25.05.1977.
SU 1022096 A1, 07.06.1983.
SU 711514 A1, 25.01.1980.
SU 1273517 A1, 30.11.1986.
SU 1461885 A1, 28.02.1989.
SU 1778727 A1, 30.11.1992.
SU 426212, 22.09.1971.
SU 1016491 A, 15.01.1982.
SU 1148995 A, 11.04.1983.
RU 2305180 C2, 13.05.2003.
RU 2274744 C1, 29.11.2004.
RU 2106468 C1, 14.06.1996
RU 2421590 C1, 11.01.2010
US 3087552 30.04.63
US 2606793 12.08.52
US 4284154 18.08.81