устройство для фиксации акустического преобразователя в скважинном приборе

Формула изобретения

Устройство для фиксации акустического преобразователя в скважинном приборе, содержащее корпус, трубчатый металлический вал, преобразователь, уплотнительные кольца, опорные шайбы, звукоизолирующие прокладки, расположенные на трубчатом металлическом валу по обе стороны от преобразователя, контейнер, внешняя стенка которого расположена между звукоизолирующими прокладками с зазором относительно опорных шайб, между которыми установлены опорные элементы, акустически развязанные с трубчатым металлическим валом и внутренней стенкой контейнера, отличающееся тем, что оно снабжено пакетом прокладок, состоящим из тонкой металлической прокладки, расположенной между прокладками из материала с малым волновым сопротивлением, и перекрывающим с обеих сторон зазор между стенкой контейнера и опорной шайбой, а уплотнительные кольца имеют клиновидную форму и расположены на торцах внешней стенки контейнера между опорной шайбой, пакетом прокладок и звукоизолирующими прокладками.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к области промысловой геофизики и может быть использовано в скважинной геоакустической аппаратуре, применяемой для оценки качества цементирования нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для фиксации преобразователя в скважинном приборе акустического каротажа (см. авт. св. СССР 1182898 G 01 V 1/40, 1983), содержащее корпус, трубчатый металлический вал, установленные на нем звукоизолирующие прокладки, расположенные по обе стороны от помещенного в контейнер преобразователя и уплотняемые стягивающим приспособлением, опорные шайбы с радиальными выступами, установленные между валом и контейнером и отделяющие контейнер от звукоизолирующих прокладок, причем между поверхностью опорных шайб и поверхностями контейнера и трубчатого металлического вала выполнен зазор не менее 0,2 мм, фиксируемый с помощью герметизирующих уплотнительных колец в кольцевых канавках на опорных шайбах и трубчатом металлическом валу. Объем, ограниченный поверхностями трубчатого металлического вала, опорными шайбами с радиальными выступами и внутренней стенкой контейнера, заполнен воздухом, контакт между контейнером и остальными элементами конструкции осуществляется лишь через уплотнительные кольца, за счет чего и достигается эффект звукоизоляции преобразователя.

Опыт эксплуатации скважинных приборов аппаратуры МАК-1 (см. ТУ 39-874-83 "Модуль акустический каротажный МАК-1 (К 1-923), в которых реализовано устройство для фиксации преобразователя в скважинном приборе акустического каротажа по авт. св. 1182898, выявил следующие недостатки конструкции:

- недостаточная степень звукоизоляции преобразователя от корпуса скважинного прибора в радиальном направлении вследствие передачи акустической энергии через резиновые уплотнительные кольца, отделяющие внутреннюю стенку контейнера от опорных шайб. Недостаточная степень звукоизоляции приводит к снижению надежности работы устройства, особенно в интервалах скважин с сильным затуханием акустических сигналов;

- нестабильность акустических характеристик устройства в условиях действия переменного гидростатического давления вследствие изменения величины зазора (вплоть до его полного исчезновения) между радиальными выступами опорных шайб и торцевыми поверхностями контейнера.

Известно также "Устройство для фиксации акустического преобразователя в скважинном приборе" (патент СССР 1542268 от 02.03.92), принятое за прототип. Устройство содержит корпус, трубчатый металлический вал, преобразователь, уплотнительные кольца, контейнер, внешняя стенка которого расположена между звукоизолирующими прокладками с зазором относительно опорных шайб, между которыми установлены опорные элементы, акустически развязанные с трубчатым металлическим валом и внутренней стенкой контейнера.

Недостатком данного устройства является:

- нестабильность характеристик преобразователя в процессе эксплуатации;

- недостаточная надежность уплотнений при высоких гидростатических давлениях в глубоких скважинах.

Задачей предлагаемого устройства является повышения надежности и стабильности характеристик преобразователя.

Поставленная задача достигается тем, что известное устройство для фиксации акустического преобразователя в скважинном приборе, содержащее корпус, трубчатый металлический вал, преобразователь, уплотнительные кольца, опорные шайбы, звукоизолирующие прокладки, расположенные на трубчатом металлическом валу по обе стороны от преобразователя, контейнер, внешняя стенка которого расположена между звукоизолирующими прокладками с зазором относительно опорных шайб, между которыми установлены элементы, акустически развязанные с трубчатым металлическим валом и внутренней стенкой контейнера, снабжено пакетом прокладок, состоящим из тонкой металлической прокладки, расположенной между прокладками из материала с малым волновым сопротивлением и перекрывающим зазор между стенкой контейнера и опорной шайбой, с обеих сторон контейнера, а уплотнительные кольца имеют клиновидную форму и расположены в торцах внешней стенки контейнера между опорной шайбой, пакетом прокладок и звукоизолирующей прокладкой.

Новыми признаками, отличающими заявляемое устройство от прототипа, являются:

- выполнение уплотнительных колец клиновидной формы, что позволяет расположить их в торцах контейнера преобразователя, тем самым исключив возможность проникновения скважинной жидкости в зазор между внешней стенкой контейнера и опорной шайбой и заполнение этого пространства твердым веществом из скважинной жидкости в процессе эксплуатации, обеспечив этим стабильность характеристик преобразователя;

- наличие пакета прокладок обеспечивает работоспособность всей конструкции при высоких гидростатических давлениях за счет наличия металлической прокладки, перекрывающей зазор, что исключает возможность продавливания уплотнительного кольца в зазор и нарушения герметичности всей системы, а помещение металлической прокладки между прокладками с малым волновым сопротивлением обеспечивает затухание сигналов, проходящих по металлической прокладке.

Взаимосвязь указанных признаков повышает стабильность характеристик акустических преобразователей и надежность системы в процессе эксплуатации, в том числе и при высоких гидростатических давлениях.

Для практической реализации данного устройства не требуется специальных материалов и оборудования. Заявителю неизвестны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа.

Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критериям изобретения "Новизна" и "Изобретательский уровень".

Устройство для фиксации акустического преобразователя содержит корпус 1, трубчатый металлический вал 2, контейнер с внутренней 3 и внешней 4 стенками, преобразователь 5, опорные шайбы 6, звукоизолирующие прокладки 7, расположенные на трубчатом металлическом валу по обе стороны от помещенного в контейнер преобразователя. Внешняя стенка 4 контейнера выполнена с зазором 8 относительно опорных шайб 6. Между опорными шайбами установлены опорные элементы 9, препятствующие осевому перемещению шайб навстречу друг другу и акустически развязанные с трубчатым металлическим валом 2 и внутренней стенкой 3 контейнера. В трубчатом металлическом валу 2 и в опорных элементах 9 выполнены отверстия для проводов, соединяющих преобразователь с электронной схемой. Конкретно элемент 9 выполнен в виде распорной втулки, а для улучшения звукоизоляции опорные шайбы 6 расположены на трубчатом валу с зазором 8. Зазор 8 с двух сторон перекрыт пакетом прокладок, состоящим из тонкой металлической прокладки 10, расположенной между прокладками 11 из материала с малым акустическим сопротивлением (например, паронита), и уплотнительными кольцами 12 клиновидной формы, расположенными в торцах внешней стенки 4 контейнера.

При работе в скважине гидростатическое давление скважинной жидкости воздействует на внешнюю стенку 4 контейнера, внешние боковые поверхности опорных шайб 6 и уплотнительные кольца 12. Через кольца 12 давление передается на пакет прокладок, при этом при увеличении давления происходит увеличение демпфирования тонкой металлической прокладки 10 за счет большего ее сдавливания между прокладками 11 из материала с малым акустическим сопротивлением. В то же время металлическая прокладка 10 препятствует вдавливанию уплотнительного кольца 12 в зазор 8, что позволяет увеличить этот зазор и исключить его исчезновение при высоких гидростатических давлениях за счет сжатия внешней 4 стенки контейнера. В этом случае величина зазора может быть выбрана значительно большей, чем установлено ГОСТами на гидравлические уплотнения. Использование кольца клиновидной формы позволяет расположить их в торцах внешней 4 стенки контейнера и полностью исключить возможность попадания скважинной жидкости и содержащихся в ней частиц в зазор между внешней 4 стенкой и опорными шайбами 6, а также между валом 2 и опорными шайбами 6. Кроме того, клиновидная форма кольца 12 обеспечивает улучшение гидроизоляции зазора за счет самоуплотнения кольца при увеличении гидростатического давления.

Таким образом, по сравнению с известными устройствами использование предлагаемого устройства обеспечивает большую надежность уплотнений при высоких гидростатических давлениях и стабильность характеристик преобразователя.