ЭЛЕКТРОГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КАВЕРНОМЕР
ELECTROHYDROMECHANICAL CALIPER

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано для измерения диаметра буровых скважин, а также их глубины.
Известен электромеханический каверномер (Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия 1969-1978, т. 11, с. 111), состоящий из трех или четырех измерительных щупов, прижимаемых пружинами к стенкам скважины, и реостата, ползунок которого через толкатели связан со щупами. С изменением диаметра скважины пропорционально ему изменяется сопротивление реостата. Это сопротивление измеряется на поверхности и на основе кривой сопротивления получают кавернограмму.
Недостатком данного прибора является отсутствие центрирующих элементов, позволяющих проводить измерения в горизонтальных скважинах, а также отсутствие возможности совместной работы с другим геофизическим оборудованием.
Известен электромеханический каверномер (А.С. СССР №1326878, G01B 7/28; опубл. 30.07.1987), содержащий рычажный механический датчик перемещения, потенциометрический преобразователь, движок которого связан с выходным элементом механического датчика, и приемно-отсчетный узел, соединенный с выходом потенциометрического датчика через дистанционную линию связи. Особенностью дистанционной связи является то, что потенциометрический датчик выполнен с дополнительными выходами, расположенными на обмотке датчика в точках, которые соответствуют положению движка при заданных эталонных положениях рычагов механического датчика.
Недостатком данного прибора является отсутствие центрирующих элементов, а также отсутствие возможности совместной работы с другим геофизическим оборудованием.
Известно устройство для измерения внутреннего размера ствола скважины (патент РФ №2353766, Е21В 47/08; опубл. 27.04.2009), включающее в себя наконечник и систему рычагов, а также имеет возможность расположения внутри ствола скважины. Особенностью каверномера является наличие оптических датчиков, фиксирующих изменение положения щупов.
Недостатком такого каверномера являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применением оптического волокна, исключающего возможность замены на геофизический кабель, а также сложность изготовления электрооптического кабеля и работа в ограниченном диапазоне температур.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является профилемер (патент РФ №2244120, Е21В 47/08, G01B 7/30; опубл. 27.10.2008), включающий корпус, шарнирно-соединенные с ним подпружиненные рычаги, индикатор положения раскрытия рычагов, выполненный в виде постоянного магнита, установленного на шарнирно-соединенном конце каждого измерительного рычага, и преобразователя сигнала, установленного в корпусе в защитной камере. Постоянный магнит выполнен в виде шайбы и установлен в круговом пазе на оси поворота каждого рычага, а в качестве преобразователя сигнала использован магниторезистивный датчик, представляющий собой резистивно-мостовую схему, чувствительную к направлению магнитного поля и нечувствительную к его напряженности, причем магнитная ось постоянного магнита находится в плоскости шайбы и изначально ориентирована перпендикулярно оси чувствительности магниторезистивного датчика.
Недостатком данного прибора является изменение точности показаний прибора из-за влияния геомагнитного поля.
Задача изобретения - сокращение числа потребных спускоподъемных операций для получения необходимого объема информации и последующей ее интерпретации и расширение функциональных возможностей путем обеспечения совместной работы электрогидромеханического каверномера в комплексе с другим геофизическим оборудованием.
Технический результат - сокращение числа потребных спускоподъемных операций и повышение надежности каверномера за счет использования электрогидромеханической системы.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что каверномер, содержащий корпус, шарнирно-соединенные с ним подпружиненные рычаги, индикатор положения рычагов, согласно изобретению выполнен электрогидромеханическим, включающим электродвигатель, соединенный с насосом, который связан с фильтром, первым датчиком давления рабочей жидкости, предохранительным клапаном, и подключен через напорную магистраль к дополнительной напорной магистрали, а также к соединенным между собой первому и второму распределителям через первый обратный клапан и к соединенным между собой третьему и четвертому распределителям через второй обратный клапан, а также к соединенным между собой пятому и шестому распределителям, причем у первого и второго гидроцилиндров, связанных с первым и вторым гидроаккумуляторами и подключенных ко второму и четвертому распределителям, на штоках, соединенных с первым и вторым центраторами, установлены первый и второй датчики перемещения, а у третьего гидроцилиндра, подключенного к шестому распределителю, шток которого соединен с пружинами, прикрепленными к измерительным рычагам и опирающимися на опору, индикаторы положения рычагов выполнены в виде датчиков перемещения, причем первый, третий и пятый распределители через сливную магистраль соединены с дополнительной сливной магистралью, а также с баком, к которому подсоединены датчик уровня рабочей жидкости, датчик температуры, второй датчик давления рабочей жидкости, уравнительный клапан и вентиль.
Существо изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображена схема устройства.
Электрогидромеханический каверномер содержит электродвигатель 1, соединенный с насосом 2. Насос 2 связан с фильтром 3, первым датчиком давления рабочей жидкости 4 в напорной магистрали и предохранительным клапаном 5. Насос 2 подключен к первому 6 и второму 7 распределителям, соединенным между собой, через первый обратный клапан 8 и к третьему 9 и четвертому 10 распределителям, соединенным между собой, через второй обратный клапан 11. Первый 12 и второй 13 гидроцилиндры подключены ко второму 7 и четвертому 10 распределителям. На магистралях, ведущих в штоковые полости первого 12 и второго 13 гидроцилиндров, установлены первый 14 и второй 15 гидроаккумуляторы для компенсации утечек в контуре центраторов. На штоках первого 12 и второго 13 гидроцилиндров, соединенных с первым 16 и вторым 17 центраторами, установлены первый 18 и второй 19 датчики перемещения для отслеживания степени сжатия центраторов. Насос 2 подключен к пятому 20 и шестому 21 распределителям, соединенным между собой. Шестой распределитель 21 соединен с третьим гидроцилиндром 22. На пружинах 23, прикрепленных к штоку гидроцилиндра 22, установлены датчики перемещения 24, контролирующие степень раскрытия измерительных рычагов. Датчики перемещения 18, 19, 24 могут быть любого типа, например индуктивные или оптические. Пружины 23 шарнирно соединены с измерительными рычагами 25, каждый из которых имеет пружину и датчик перемещения. Рычагов может быть, например, четыре. Измерительные рычаги 25 опираются на опору 26. Первый 6, второй 7, третий 9, четвертый 10, пятый 20 и шестой 21 распределители связаны через сливную магистраль с баком 27. С баком 27 соединен датчик уровня рабочей жидкости 28, датчик температуры 29, второй датчик давления рабочей жидкости 30, уравнительный клапан 31, предназначенный для сохранения определенного перепада давления в скважине и баке, и вентиль 32. К напорной и сливной магистрали возможно подсоединение дополнительных напорной 33 и сливной 34 магистралей для подключения другого гидравлического оборудования.
Электрогидромеханический каверномер работает следующим образом. Электрический сигнал подается на электродвигатель 1, приводящий в действие насос 2. Насос 2 создает рабочее давление в системе, контролируемое предохранительным клапаном 5 и первым датчиком давления рабочей жидкости напорной магистрали 4, а также обеспечивает заданные расходы рабочей жидкости, передаваемые первым распределителем 6 во второй распределитель 7, а также вторым распределителем 7 в поршневую полость первого гидроцилиндра 12 и к первому гидроаккумулятору 14. Для исключения непроизвольного обратного хода штока первого гидроцилиндра 12 во время центрирования каверномера в скважине перед входом в первый распределитель 6 установлен первый обратный клапан 8. Аналогичный процесс прослеживается в контуре второго центратора. Для приведения в движение измерительных рычагов 25 рабочая жидкость от насоса 2 поступает через пятый 20 и шестой 21 распределители в штоковую полость третьего гидроцилиндра 22. При выдвижении штока третьего гидроцилиндра 22 пружины 23 сжимаются, измерительные рычаги 25, опираясь на опору 26, шарнирно поднимаются и прижимаются к стенке скважины. При наличии каверны рычаг проваливается в нее, пружина распрямляется и датчик перемещения 24 фиксирует величину удлинения пружины.
Первый 6, третий 9 и пятый 20 распределители выполнены с электромагнитным управлением. Второй 7, четвертый 10 и шестой 21 распределители выполнены с гидравлическим управлением.
Итак, заявляемое изобретение позволяет сократить число потребных спускоподъемных операций для получения необходимого объема информации и последующей ее интерпретации, расширить функциональные возможности и повысить надежность каверномера за счет использования электрогидромеханической системы.