173850. lajstromszámú szabadalom • Vezérelt lyukfalhoz szorítású karotázs szonda
3 173850 4 rögzített karokhoz csatlakozó, az anyaszondából a méréskor az elektromotor működtetésével kinyitható, és így a lyukfalhoz szorított, az anyaszondánál lényegesen kisebb méretű mérőszondából áll, amely mérőszonda az anyaszondába mérés előtt és után ugyancsak az elektromotor működtetésével húzható vissza. Ez a megoldás az egyszerű rugós szerkezetek hiányosságait részben kiküszöböli ugyan, de a szerkezeti megoldás igen bonyolult, sok a meghibásodás, a karbantartás pedig rendkívül nehéz, munkaigényes. A bonyolultságot az okozza, hogy mintegy 1500 att nyomás alatti 150-200 °C hőmérsékletű térben csak speciális követelményeknek megfelelő speciális elektromotor alkalmazható, mivel a közönséges elektromotorok ilyen nyomás alatti térben nem üzemeltethetők. Az elektromotor nyomásszigetelt térben történő elhelyezése esetén nehézséget okoz a két különböző nyomás alatt álló tér közötti tengely tömítése. A szondák további hiányossága, hogy az elektromotorral működtetett nyitó -záró rendszer nyitott állapotban történő meghibásodása, vagy ilyen helyzetben az elektromotor meghibásodása következtében a szonda összecsukhatatlanná válik, annak mentése az esetek túlnyomó többségében lehetetlen. A találmánnyal az a célunk, hogy a felsorolt hiányosságokat kiküszöböljük. Olyan karotázs szondát kívánunk kialakítani, amely a fúrólyukba szabadon, akadályok nélkül leengedhető, a mérőszonda csak felfelé húzáskor, tehát a mérés tartama alatt nyomódik a fúrólyuk falához, a falhoz szorító erőt a szonda önsúlya nem korlátozza, a mérés befejeztével pedig, vagy mérés közben a szonda esetleges elakadásakor, illetve a nyitószerkezet nyitott állapotban bekövetkező meghibásodása esetén a falhozszorítás megszüntethető, és a falhozszorító erő a lyukátmérőtől gyakorlatilag független, közel állandó értékű. A találmány alapja az a felismerés, hogy a falhozszorító erő létrehozására hidraulikus működtető szerkezet alkalmazható a hidraulika nyomástartományát többszörösen meghaladó és változó környezeti nyomásviszonyok között is, ha a hidraulika nyomását a környezeti nyomásra szuperponáljuk. További felismerés, hogy ha a mérőszonda zárószerkezetét a nyitószerkezettől függetlenítjük, akkor a nyitószerkezet nyitott állapotban bekövetkező meghibásodása esetén is a szonda zárható. Amennyiben a nyitószerkezet hidraulikus működtetésű, akkor a zárószerkezetben a záráshoz szükséges energia tárolása a nyitószerkezettől teljesen függetlenül, célszerűen egyszerű túlméretezett rugóval, működtetése pedig egyetlen kétállapotú elemmel, célszerűen szeleppel megvalósítható. További felismerés az, hogy a falhozszorító erő a lyukbőségtől függő karáttételű szorítókar kialakítással tartható állandó értéken, amennyiben ez a mérés szempontjából szükséges. Fenti felismerések alapján a felsorolt hiányosságok kiküszöbölésére irányuló célunkat olyan karotázs szondával éljük el, amelynek anyaszondájához illesztőkaron és szorítókaron át legalább egy mérőszonda csatlakozik, és az anyaszondában a szondakörnyezet mindenkori nyomására közel kiegyenlített alapnyomású, a karokkal a mérőszondát mozgató hidraulikus szerkezet van elrendezve. A hidraulikus működtető szerkezet az ismert lyukfalhoz szorító rugón keresztül hat a mérőszondára. A karok csukásáról és a hidraulikus működtető szerkezet alaphelyzetbe állításáról célszerűen egy energiatároló elemmel gondoskodhatunk, amely legegyszerűbben rugóból alakítható ki. Ezt a rugót nevezzük visszaállító rugónak. A hidraulikus működtető szerkezet alapnyomásának a szondakörnyezet nyomására történő kiegyenlítésére kiegyenlítő szerkezeti elemként legelőnyösebben membrán alkalmazható. A közel egyenletes falhozszorító erő úgy alakítható ki, hogy a mérőszondát egyrészt az anyaszondához csatlakozó függesztőkarhoz, másrészt ugyancsak az anyaszondához rögzített szorítókar tengelye körül a mérőszonda helyzetétől függő, a mérőszonda és a hidraulikus szerkezet közötti karáttétellel elforduló szorítókarhoz csuklósán csatlakoztatjuk. A találmányi gondolat megvalósulása független az anyaszondán levő mérőszondák számától, helyzetétől, működésük elvétől és rendeltetésüktől egyaránt. A találmány szerinti gondolat előnyösen megvalósítható minden ismert, falhozszorítást igénylő karotázs mérési eljárás kivitelezésére szolgáló szondában, így az egyszerű egymérőszondás mikroellenállás mérőberendezésektől kezdve, a három és négykarú szondákkal dolgozó irányított áramterű ellenállás és lyukbőségmérő berendezésekig, vagy az ezek felhasználásával felépített orientált rétegdőlésmérő berendezéseknél éppen úgy, mint a különböző nukleáris, vagy akusztikus berendezések mérőszondáinál. Az alábbiakban — a könnyebb áttekinthetőség céljából - egy egyszerű egykaros kiviteli példán mutatjuk be a találmány szerinti berendezést, ahol is a mérőszonda egy gammaforrással működő sűrűségmérő nukleáris karotázs szonda. A példa szerinti rajzon az 1. ábra a karotázs szonda működési elvét, a 2. ábra pedig a hidraulikus működtető szerkezet vázlatát mutatja. Amint az 1. ábrán látható, 1 anyaszondában elhelyezkedő 2 hidraulikus működtető szerkezet 3 dugattyúja 4 rugótányér közvetítésével 5 szorítórugó felső végéhez kapcsolódik. Az 5 szorító rugó alsó vége 6 kulissza felső végéhez nyomódik, és a 6 kulissza 7 tolórúd közvetítésével 8 csukló körül elfordítható 9 szorítókar egyik végéhez kapcsolódik. A 7 tolórudat 10 visszaállító rugó fogja körül. A 10 visszaállító rugó egyik végével a 6 kulissza csuklósán kialakított alsó végéhez, másik végével pedig az 1 anyaszonda falához rögzített 11 ütköző gyűrűhöz nyomódik. Ugyancsak az 1 anyaszonda falához 12 tuskó is rögzítve van, amely 13 függesztőkar egyik végéhez csuklósán van rögzítve. A 13 függesztőkar másik vége 14 mérőszondával szintén csuklósán kapcsolódik. A 14 mérőszondához hossztengelyével párhuzamosan 15 csúszka van rögzítve, amelyhez a 9 szorítókar másik vége 16 tengelyen keresztül kapcsolódik. A 16 tengelyen levő 17 görgő a 14 mérőszondához támaszkodik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
