Каверномер: устройство, электрическая схема, изображение результатов исследования скважин

Все скважинные приборы по конструкции измерительных эле­ментов подразделяются на циркульные, ромбические, фонарные (см. рисунок в конце).

В конструкции ромбовидного каверномера используются коленчатые рычаги, соединенные в верхней части осями с корпусом прибора; в ниж­ней части осями они соединены с подвижным фланцем, скользящим по хвостовику. В схеме каверномера фонарного типа измерительными элемен­тами являются упругие рессоры, верхний конец которых соединен с корпусом, а нижний — с подвижным фланцем. В приборах циркульного типа измерительными эле­ментами являются рычаги, которые осью соединяются с корпу­сом прибора.

Измерительные рычаги имеют длинные и короткие пле­чи. С помощью пружин шток-толкатель прижимает измерительные щупы к стенкам скважины. При уменьшении диаметра скважины рычаги перемещают штоки внутрь прибора, сжимая при этом пру­жины.

Во всех приборах для измерения диаметра скважины линейное движение штока, расположенного в корпусе прибора, преобразуется в электрический сигнал. Движение штока приводит к изменению какого-либо электрического датчи­ка, чаще всего омического.

Принципиальная электри­ческая схема измерения диаметра скважины прибором с омическим датчиком на трехжильном кабеле

Каверномер представляет со­бой градуированное сопротив­ление (реохорд). Датчик питает­ся постоянным током. В цепи ус­тановлено балластное сопротив­ление R_Б для регулировки силы тока I_i, миллиамперметр мА, эта­лонное сопротивление R_ЭТ для измерения силы тока в питающей цепи. На поверхности измери­тельным прибором ИП регистри­руется разность потенциалов ΔU. Масштаб регистрации устанав­ливается сопротивлением R_М. Измеряемая разность потенциалов пропорциональна сопротивлению части реохорда ΔR_Х между его концом N и ползунком М, который свя­зан со штоком. В результате регистрируемая разность потенциалов ΔU пропорциональна диаметру скважины. Диаметр скважины (в см) определяется по формуле: d_С = d₀ + C · ΔU/I, где d₀ — начальный диаметр скважины; С — постоянная кавер­номера, см/см.

Рисунок слева – Принципиальная электрическая схема измерения диаметра скважины.

Приборы, в которых используются измерительные рычаги ром­бического или рессорного типа, удобны при проведении исследований. Они свободно перемещаются по стволу скважины вверх и вниз, что дает возможность повторять измерения. Приборы этого типа могут быть использованы в конструкции скважинных снарядов, предназ­начаемых для регистрации нескольких параметров.

Измерительные рычаги циркульного типа позволяют измерять диаметр скважины только при подъеме прибора. Спуск прибора в скважину осуществляется со сложенными измерительными рыча­гами. Однако приборы этого типа широко применяются, так как обес­печивают лучшую дифференциацию разреза. Каверномер заполнен маслом и снабжен компенсатором давле­ния, что обеспечивает герметиза­цию прибора. Спуск в скважину прибора осуществляется со сложенными измерительными рыча­гами, которые удерживаются в этом положении бандажом из не­скольких слоев изоляционной лен­ты или тонкой проволоки. Рычаги раскрываются на забое с помощью металлического хвостовика или запального устройства. Металли­ческий хвостовик в верхней своей части имеет коническую форму; при ударе прибора о забой он сме­щается вверх и, нажимая своей конусной частью на концы рыча­гов, разрывает бандажи.

Кавернометрия входит в стандартный комплекс геофизических исследований, и регистрация диаметра скважины является обяза­тельной во всех скважинах. Данные кавернометрии используют при литологическом расчленении разреза, при вычислении удельного со­противления горных пород, при истолковании диаграмм микрозон­дов, определении пористости, глинистости по данным радиоактив­ных методов и т. п. Кроме того, данные кавернометрии широко используют для ре­шения технических задач.

Данные каверномера используют при выборе наиболее благопри­ятного участка скважины для установки башмака промежуточной колонны, пакера при испытании скважин, интервалов отбора керна боковыми грунтоносами, интервалов установки пробоотборника на кабеле. Кавернограммы позволяют технологам выделять участки осложненного ствола скважины. Допустимая погрешность измерения диаметра скважины каверномерами с омическими датчиками ±1 см.

На рисунке ниже – Механические схемы каверномеров: а – циркулярный, б – ромбический, в – рессорный (фонарный).