Скважинный каверномер-профилемер

(51) 01 27/82 (2006.01) 21 47/08 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ магнитов и обеспечение свободного движения их вдоль оси корпуса. Технический результат достигается тем, что скважинный каверномер-профилемер, включающий корпус с шарнирно соединнными с ним и подпружиненными относительно него рычагами,постоянные магниты и датчик Холла. Согласно изобретению,в корпусе расположен подпружиненный шток-толкатель с защитными кольцами,выполненный с возможностью перемещения под действием, по меньшей мере, трех рычагов, соединенных с корпусом при помощи шарниров. Датчик Холла установлен с возможностью перемещения вдоль оси штоктолкателя между постоянными магнитами. Защитные кольца расположены между штоктолкателем с магнитами и корпусом в канавках. Предлагаемая конструкция каверномерапрофилемера позволяет использовать прибор многократно, особенно в условиях агрессивной среды, при этом показания датчиков остаются стабильными.(72) Нугуманов Ербол Рахимович Долгих Павел Александрович Касенов Аскар Ержанович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий(74) Никитина Ирина Ильинична Имансаева Айжан Мейрхановна(57) Изобретение относится к области геофизических исследований, в частности к средствам для исследования технического состояния стволов рудных и гидрогеологических скважин,шахт или горных выработок. Техническим результатом является возможность получения более точных показаний датчика Холла. Упрощение процесса настройки каверномерапрофилимера, за счет получения более точной линейной зависимости показаний датчика Холла от диаметра скважины. Дополнительным техническим результатом является исключение загрязнения постоянных Изобретение относится к области геофизических исследований, в частности к средствам для исследования технического состояния стволов рудных и гидрогеологических скважин, шахт или горных выработок. Известен радиометрический каверномер для исследования скважин ( 1676296 опубл. 30.10.1994 г.), предназначенный для получения информации о профиле поперечного сечения ствола скважины. Устройство содержит корпус с центраторами и равномерно расположенные по окружности корпуса пружины-лыжи. Посредине последних установлены источники гаммаизлучения. Пружины-лыжи смещены относительно друг друга по образующим корпуса на 0,3-0,4 м. Важнейшим недостатком данного каверномера является наличие в приборе источника гаммаизлучения, который является опасным при работе, и требует более строгие правила его эксплуатации и техники безопасности. Известно устройство для кавернометрии стволов шахт ( 470601 опубл. 15.05.75 г.), содержащее консоль для спуска на кабеле в ствол шахты приемно-излучающей акустической антенны,соединенной со следящей системой азимутальной привязки, и приемник отраженных импульсов,выход которого соединен с измерителем интервалов времени. На консоли установлены вертикальные отвесы на всю длину профилирования, а приемноизлучающая антенна снабжена двумя электроакустическими преобразователями, каждый из которых направлен на один из отвесов. Недостатком данного изобретения является сложный тип конструкции приемно-излучающей антенны, требующие скрупулезной и длительной настройки. При этом в условиях работы на рудниках уранодобывающей отрасли данные приборы не обеспечивают выдачу стабильных показателей, в т.к. рудные скважины заполнены техническими и другими растворами, которые имеют сильно различающиеся характеристики по проницаемости для акустических импульсов. Известен профилемер ( 2244120, опубл. 10.01.2005 г.) включающий корпус, шарнирносоединенные с ним подпружиненные рычаги,индикатор положения раскрытия рычагов,выполненный в виде постоянного магнита,установленного на шарнирно-соединнном конце каждого измерительного рычага, и преобразователя сигнала, установленного в корпусе в защитной камере. Постоянный магнит выполнен в виде шайбы и установлен в круговом пазу на оси поворота рычага, а в качестве преобразователя сигнала использован магниторезистивный датчик,представляющий собой резистивно-мостовую схему, чувствительную к направлениям 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 известной конструкции профилемера является излишне сложный и 2 ненадежный тип конструкции крепления рычага с магнитной шайбой. Соединение этих деталей не достаточно защищены от внешнего воздействия буровых растворов и абразивных веществ, при попадании которых происходит их загрязнение и истирание. Наиболее близким к заявляемому изобретению является профилемер-дефектоскоп ( 2440493,опубл. 20.01.2012 г.),содержащий электромагнитный дефектоскоп, установленный между двумя центраторами, каждый из которых содержит корпус с шарнирно соединенными с ним и подпружиненными относительно него рычагами, и профилемер с преобразователем механического перемещения рычагов в электрический сигнал. Профилемер совмещен с одним из центраторов с рычагами, отслеживающими неровности стенок скважины и содержит постоянные магниты,установленные на рычагах центратора, датчик Холла, расположенный на оси дефектоскопа внутри корпуса центратора, выполненного из немагнитного материала, и измеряющий суммарную магнитную индукцию поля постоянных магнитов. При этом постоянные магниты установлены в середине диаметрально противоположенных рычагов, оси постоянных магнитов в сложенном состоянии рычагов перпендикулярны оси дефектоскопа, а ось наибольшей чувствительности датчика Холла направлена перпендикулярно оси дефектоскопаи находится в одной плоскости с осями магнитов. Важнейшим недостатком известного прибора является нелинейная зависимость показаний датчика Холла от диаметра скважины, это требует большого числа точек градуировки, что значительно усложняет процесс настройки прибора в условиях работы на рудниках уранодобывающих предприятий. Кроме того наружное расположение магнитов неприемлемо для его использования в условиях работы рудников уранодобывающей отрасли, так как в работающих необсаженных скважинах,заполненных буровыми технологическими и агрессивными растворами происходит быстрый износ и истирание рабочих поверхностей рычагов и постоянных магнитов, что приводит к нестабильным показаниям, особенно при значительных перепадах температуры окружающей среды. В основу изобретения положена задача создания устройства упрощенной конструкции простого и надежного в обслуживании, с уменьшенными габаритами, расширенным диапазоном измерений,увеличенным сроком эксплуатации в агрессивных растворах. Техническим результатом является возможность получения более точных показаний датчика Холла. Упрощение процесса настройки каверномерапрофилимера, за счет получения более точной линейной зависимости показаний датчика Холла от диаметра скважины. Дополнительным техническим результатом является исключение загрязнения постоянных магнитов и обеспечение свободного движения их вдоль оси корпуса. Технический результат достигается тем, что скважинный каверномер-профилемер, включает корпус с шарнирно соединнными с ним и подпружиненными относительно него рычагами,постоянные магниты и датчик Холла. Согласно изобретению,в корпусе расположен подпружиненный шток-толкатель с защитными кольцами,выполненный с возможностью перемещения под действием, по меньшей мере, трех рычагов, соединенных с корпусом при помощи шарниров. Датчик Холла установлен с возможностью перемещения вдоль оси штоктолкателя между постоянными магнитами. Защитные кольца расположены между штоктолкателем и корпусом в канавках. В предлагаемом изобретении работа устройства основана на использовании установленного между магнитами в одной с ними плоскости аналогового датчика Холла, измеряющего напряженность магнитного поля при измерении расстояния от двух постоянных магнитов ориентированных друг к другу полюсами противоположной полярности. Важнейшим достоинством предлагаемой конструкции является возможность получения линейной зависимости показаний датчика Холла. На рудниках уранодобывающей промышленности требуется простой и быстрый способ настройки измерительных приборов. Предлагаемая конструкция позволяет упростить процесс настройки прибора, т.к. для этого требуется не более 5 градуировочных точек. Сущность изобретения поясняется чертежами Фиг.1 - общий вид каверномера-профилемера в продольном разрезе Фиг.2 - конструкция каверномера-профилимера в разрезе и отдельно увеличенный масштаб. Фиг.3 - график зависимостей напряжения полученных на выходе датчика Холла от положения между двумя магнитами. Каверномер-профилимер включает корпус 1 тремя рычагами 2,соединенными с подпружиненным шток-толкателем 3,для разведения и сведения которых служит привод с мотором-редуктором 4. Корпус 1 снабжен постоянными магнитами 5, между которыми неподвижно в корпусе установлен датчик Холла 6, а между корпусом и штоком-толкателем дополнительно установлены защитные кольца 7,при этом сигнал с датчика Холла, образующийся при взаимодействии с постоянными магнитами передается на процессор 8. Работа устройства осуществляется следующим образом. При спуске каверномера-профилемера в скважину рычаги 2 находятся в сложенном состоянии. Усредненный диаметр скважины фиксируется тремя чувствительными рычагами 2,прижимающимися к внутренней поверхности скважины и передающими движение подпружиненному шток-толкателю 3, который в свою очередь передает движение постоянным магнитам 5. Наличие, по меньшей мере, трех шарнирно соединенных с корпусом прибора чувствительных рычагов 2 достаточно для определения усредненного диаметра скважины. Сигнал,поступающий от датчика,обрабатывается(линеаризуется) в электронном блоке прибора,преобразуется в частотный сигнал, который передается в поверхностный блок обработки сигнала, где пересчитывается в диаметр. При перемещении рычагов наклона магнитов 5 не происходит, они перемещаются только линейно,вдоль оси корпуса прибора. После спуска на нужную глубину с поверхности податся сигнал на раскрытие рычагов 2, которые при помощи привода с мотор-редуктором 4 переводятся в раскрытое состояние, позволяющее измерять диаметр скважины за счет изменения угла раскрытия измерительных рычагов 2, шарнирно соединенных с подпружиненным шток-толкателем 3. При этом магнитное поле постоянных магнитов 5 взаимодействует с датчиком Холла 6,расположенным между магнитами 5. Величина сигнала с датчика Холла 6 изменяется с изменением расстояния между постоянными магнитами 5. Далее сигнал обрабатывается(вторично аппроксимируется) в процессоре 8, преобразуется в частотный сигнал, который передатся через разъм и каротажный кабель в поверхностный блок обработки сигнала, где пересчитывается в диаметр скважины. Защитные кольца 7 обеспечивают наджную работу каверномера, предотвращая попадания тонкодисперсных абразивных материалов со стороны окружающей среды в зазор между корпусом 1 и шток-толкателем 3 и их заклинивание. Предлагаемая конструкция каверномерапрофилемера позволяет использовать прибор многократно, особенно в условиях агрессивной среды, при этом показания датчиков остаются стабильными. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Скважинный каверномер-профилемер,включающий корпус с шарнирно соединнными с ним и подпружиненными относительно него рычагами, постоянные магниты и датчик Холла,отличающийся тем, что в корпусе расположен подпружиненный шток-толкатель с защитными кольцами,выполненный с возможностью перемещения под действием, по меньшей мере, трех рычагов, соединенных с корпусом при помощи шарниров, а датчик Холла установлен с возможностью перемещения вдоль оси штоктолкателя между постоянными магнитами. 2. Скважинный каверномер-профилемер по п.1,отличающийся тем, что защитные кольца расположены между шток-толкателем с магнитами и корпусом в канавках.