Способ механического каротажа и устройство для его осуществления

Способ механического каротажа и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для изучения механических свойств горных пород. Цель изобретения - повышение разрешающей способности и расширение области применения механического каротажа скважин. Способ основан на измерении амплитуды и/или частоты колебаний рабочего элемента при контактировании его со стенкой скважины во время движения скважинного зонда со скоростью до 0,15 м/с. В результате силового воздействия рабочим элементом на . стенке скважины формируют профиль микровпадин и микровыступов. Устройство снабжено скважинным зондом, профилеформируинцим узлом, оснащенным рабочим элементом, выполненным в виде резца, жестко связанного с датчиком вибраций, силовым узлом и регистрирующей аппаратурой. Перед проведением работ в скважине устройство эталонируют на образцах пород с известными механическими свойствами. 2 с.п. ф-лы, 5 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4032508/24-25 (22) 03.03.86 (46) 29.02.88. Бюл. Р 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) С.Я. Пята и А.П. Шафоростов (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 457793, кл. E 21 В 49/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 765771, кл. G 01 V 1/40, 1980. (54) СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОГО КАРОТАЖА И . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для изучения механических свойств горных пород.

„„SU„„13773.78 A 1 (51)4 Е 21 В 49 00

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и расширение области применения механического каротажа скважин. Способ основан на измерении амплитуды и/или частоты колебаний рабочего элемента при контактировании его со стенкой скважины во время движения скважинного зонда со скоростью до О, 15 м/с. В результате силово10 воздействия рабочим элементом на . стенке скважины формируют профиль микровпадин и микровыступов. Устройство снабжено скважинным зондом, rtpoфилеформирующим узлом, оснащенным рабочим элементом, выполненным в виде резца, жестко связанного с датчиком вибраций, силовым узлом и регистрирующей аппаратурой. Перед проведением работ в скважине устройство эталонируют на образцах пород с известными механическими свойствами. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

1377378

Изобретение относится к области геофизических исследований и может быть использовано при поисках и разведке месторождений, в частности для

5 определения мощности полезного ископаемого, получения исходных данных о механических свойствах скальных горных пород при проектировании и усовершенствовании способов проходки горных выработок и скважин, выборе типа породоразрушающего инструмента.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности и расширение области применения каротажа цля определения механических свойств горных пород в скважине.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 — устройство с 20 пантографным механизмом перемещения рабочего элемента; на фиг. 3 — стадии формирования профиля стенки скважины; на фиг. 4 — устройство в сква— жине, общий вид; на фиг. 5 — диаграм- 25 ма твердости горных пород, совмещенная с разрезом скважины.

Устройство для осуществления способа включает скважинный зонд 1 (фиг. 1), цилиндрический корпус 2 30 которого имеет продольный вырез 3 для установки профилеформирующего узла 4, включающего рычаг 5, с которым соединен подвижный элемент 6, оснащенный рабочим элементом, выпол35 ненным в виде резца 7, жестко связанного с датчиком 8 вибраций, и силовой узел 9, состоящий из подпружиненного штока 10 и пружины 11. Профилеформирующий узел 4 установлен в корпусе 2 скважинного зонда 1 с возможностью перемещения в радиальной плоскости и кинематически связан посредством рычага 5 с датчиком перемещения подвижного элемента 6 и силовым

45 узлом 9.

Подвижный элемент 6 фиксируется на рычаге 5 винтом 12, что обеспечивает нормально заданное положение продольной оси резца 7 относительно оси корпуса 2 для номинального диаметра скважины 13. Прижим резца 7 к стенке 14 скважины 13 осуществляется посредством силового узла 9. Шток 10 перемещается в направляющих 15 и для компенсации внешнего избыточного дав-55 пения при работе в водозаполненных скважинах снабжен гидрокомпенсатором 16.

Акустическая развязка рабочего элемента 7 с корпусом 2 зонда и скважиной 13 достигается резиновой прокладкой 17 и кольцами 18.

Для раскрытия рычага 5 устройство снабжено электромагнитом 19 и тягой

20, входящей в зацепление с защелкой 21 подвижного элемента 6. Величину линейного перемещения подвижного элемента 6 относительно продольной оси зонда контролируют по величине разности потенциалов, снимаемой ползуном 22 штока 10 с датчика 23 перемещений.

Механические колебания резца 7, преобразованные датчиком 8 вибраций в электрические сигналы, подаются на предварительный усилитель 24 и далее по кабелю 25 на наземную регистрирующую аппаратуру.

На фиг. 2 показано устройство, в котором подвижный элемент 6 связан с пантографным механизмом 26 и тягой 27, которые обеспечивают нормальное положение продольной оси резца 7 относительно стенки 14 при изменении диаметра скважины 13. Для преодоления силы трения рабочего элемента 7 и корпуса 2 со стенкой 14 скважины

13 устройство снабжено грузом 28.

Устройство работает следующим образом.

После спуска устройства на требуемую глубину скважины 13 обмотку электромагнита 19 (фиг. 1) через кабель

25 подсоединяют к источнику электрического тока и освобождают рычаг 5, который под действием пружины 11 прижимает резец 7 к стенке 14.

Стабилизация отношений амплитуд сигналов, измеряемых на двух образцах пород разной твердости в рабочем диапазоне частот, наступает при скорости взаимодействия рабочего элемента с породой 0,05 м/с. При такой скорости представляется, возможным выделять прослои пород и руд мощностью 0,05 м, сохраняя разрешающую способность по амплитуде, соответствующей реальным величинам твердости исследуемых пород.

Верхний предел скорости О, 15 м/с определяется, исходя из разрешающей способности выделения в разрезах скважин маломощных прослоев и пропластков полезных ископаемых (полиметаллы, фосфорит, уголь) мощностью

О, 15-0, 2 м.

1377378

Предложенный способ механического каротажа скважин состоит в том, что под действием горизонтального усилия

P„ (фиг. 3), создаваемоro пружиной

11 (фиг. 1), и вертикального усилия

Р», создаваемого через кабель 25 лебедкой каротажной станции (не показана), резец 7 при движении от произвольно выбранной на стенке 14 скважи- °

1О ны 13 точки А внедряется в горную rioроду стенки 14. При достижении точки В усилия Р„ становятся недостаточно для микрорезания слоем L и, так как Ру Р„, резец 3 выходит в точку С. При дальнейшем движении резца 3 процесс микрорезания повторяется по пути С, B„, С „, и на стенке скважины образуются лунки, представляющие собой микрополости в виде эллиптичес- 2О кого конуса с вершиной в точке В и большой осью АС основания.

Скорости Ч р по пути AB u V р по

1 2

ВС являются результирующими векторами горизонтальной и вертикальной состав- 25 ляющих скоростей. Вектор результирующей скорости V меняет свое направлеР ние в точке В, и в ней появляется им.пульс силы F нормально направленный к стенке 14 скважины 13.

Перемещаясь вдоль стенки 14 скважины 13, резец 7 под действием возникающих импульсов силы F совершает механические колебания, которые преобразуются датчиком 8 вибраций в электрические сигналы. В зависимости от ме-. ханических свойств горных пород, например твердости, меняется профиль лунки (длина большой оси основания, угол при вершине), что обусловливает

40 при постоянных конструктивных параметрах устройства изменение амплитуды и частоты колебаний резца 7.

Использование предложенного способа и устройства для его осуществления, кроме повышения разрешающей способности и расширения области применения, позволяет повысить достоверность оценки категории пород по буримости, так как в основе реализации предложенного способа лежат сходные с бурением динамические процессы микроразрушения пород. формула и э о б р е т е н и я

1. Способ механического каротажа путем измерения амплитуды и/или частоты колебаний рабочего элемента гри контактировании его cq стенкой скважины во время движения скважинного зонда, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и расширения области применения, формируют профиль микровпадин и микровыступов на стенке скважины путем силового воздействия на нее рабочим элементом, перемещаемым со скоростью до О, 15 м/с.

2. Устройство для механического каротажа, содержащее скважинный зонд, снабженный рабочим элементом, связанным с датчиком вибраций, и регистрирующую аппаратуру, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и расширении области применения, оно снабжено профилеформирующим узлом, установленным в корпусе скважинного зонда с возможностью перемещения в радиальной плоскбсти и кинематически связанным с датчиком перемещения и силовым узлом, причем рабочий элемент выполнен в виде резца.

1377378

1377378

TdePdOe77b, Р7.

Составитель В. Ищенко

Редактор Л. Веселовская Техред M.Õîäàíè÷ Корректор С.Шекмар

Заказ 845/22 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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