Устройство для установки прибора в колонне буровой скважины

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРИБОРА В КОЛОННЕ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ, содержащее переходник, имеющий боковое гнездо для приема прибора, о тличающееся тем, что, с целью обеспечения смены прибора без подъема колонны, оно снабжено установленным в нижней части гнезда контактным узлом и соединенным с ним кабелем, который закреплен на наружной поверхности колонны. i СУ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (g)SU(n) 142 О (51) E 21 В 47/022

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTY

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2005370/22-03 (22) 01. 03. 74 (31) 7307449 (32) 02. 03. 73 (33) Франция (46) 23. 02.85. Бюл. ¹ 7 (72) Бернард Ж. П. Глотни и Андре Ж. Гюимард (Франция) (71) Флопетрол Сервисиз Инк, (Великобритания) (53) 622.241 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 432272, кл. Е 21 В 47/02, 1972.

2. Патент США № 2679903, кл. 417-109, опублик. 1954 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ

ПРИБОРА В КОЛОННЕ, БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ, содержащее переходник, имеющий боковое гнездо для приема прибора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения смены прибора без подъема колонны, оно снабжено установленным в нижней части гнезда контактным узлом и соединенным с ним кабелем, который закреплен на наружной поверхности колонны.

1142008

Изобретение относится к оборудованию„ устанавливаемому в эксплуатационных скважинах, и может быть использовано при ех исследовании геофизическими методаееи в процессе

Известно конта стное устройство для подсоединения кабеля к установкам Haходяш тпicsI. B скважине Г1 jo

Недостаток устройства состоит в том, что дпя замены установки необходимо и клекать из скважины буровую

КОЛ ОКН»:, Наибоп е близки е к изобретению по техни .еской с;;шксcTFI является l5 устройство етi;i -;гстаееовхее прибора в копанке буе о:Ой сквахмнье, содержа— щее пер ходи.ть, имеющеей боковое гнездо для т:.;нема прибора, опущенного IIo внутренней части буровой колонны. FI coc F-. — итетеьнь.Й кабель

Однако известно устройство пр здназначеко тos:I=êo дпя установки чистс механических элементов., таких„как атворы. 25

J.,åëûo изобрстеке=" является обес— печение .мены прибора без подъема колонны

Указанная цель достигается тем, что устройство. ..Одержащее переходник, имеющий бо;onoз гнездо дпя приема прибора,, скабже..-о установлечным в кижкей -.асти гнезда контактным узлом и сое,.. кек:-еь;и с ни кабелем, который закрепл:к ка каружкой паВ ЕВXFIO Cттт К Отта„ iтil l, На феег, 1 схематически представлена буровая колонка, выполненная с полым патроном (переходником}, в котором ус:;-ан;:, ливы тся измеритель—

4J ный прибор,, продольный разрез; на фиг. 2 — колонке с;егапькым изображением патрона-. tIF фиг,.3 †. разрез А-А на фит,:.;, ка Ж.:г,.4 — разрез Б-Б на фи-..2: -:.е фиг.5 — разрез В-В на фиг.2; .-.а фиг.б — разрез Г-Г на фиг.2;. на фиг. 7 и 8 измерительный прибор, ус:анавливаеI мый в патроне, продольные разрезье; на фиг.9 — электрическ F coåöFIFIåFMå

50 патрона и измерите:,.якого прибора:

Устройство содержи- патрон l ., которыи приспособлен для r,oêòa:ia измерительного ., -.бора 2 и устанавливается между::J.:åt:,å:I-ами 3и 4.буровой колонны. Cu =:-д-икон.:=.е па:::тона 1 с буровой колонкой Ос "ществпяется с помощью обь,екг-. уев::†;бовых муф-.г 5 и 6, Части 7 и 8 патрона 1 имееот одинаковый с буровой колонной диаметр, а внутреннее эксцентрическое сечение средней части 9 выполнено большим диаметром, сопряжение сечений обеспечивается коническими с" åíêàìè 10 и 11.

В средней части 12 патрона оборудовано гнездо 13, которое обеспечивает продольное перемещение, сечением, по крайней мере равным сечению буровой колонны на участках элементов 3 и 4.

С нижней стороны гнезда 13, где устанавливается измерительный прибор 2, к одножильному кабелю 14„ имеющему вывод на поверхность, подсоединяется контактный разъем 15.

При установке измерительного прибора 2 в гнездо контактный разъем 15 изолирует электрическое соединение измерительного прибора и кабеля 14, что обеспечивает подачу напряжения на прибор и передачу информации на поверхность.

Патрон 1 (фиг.2-7} состоит из двух обработанных ка стенках и сваренных встык элементов (место сварки 16), а боковое гнездо 13, обеспечиваемое деталью, монтируется внутри и крепится своими концами в средней части 9 патрона.

Боковое гнездо 13, выполненное под углом к оси буровой колонны, состоит из верхней части 17 полукруглого сечения (фиг.4) и нижней части 18 трубчатого сечения, имеющей продольный вырез 19 (фиг.5).

Верхняя часть 17 имеет входное коническое отверстие 20 для облегчения установки измерительного прибора и крепится к корпусу патрона винтами 21 (фиг.4). которые с помощью сварки обеспечивают герметичность конструкции.

Внутренняя проточка 22 верхней части 17 позволяет обеспечить фикcanИео прибора в гнезде. Нижняя часть 18 гнезда 13 (фиг.9) имеет прилив 23, приваренный между центральной частью 9 и нижней частью 8 патрона и заканчивающиися внизу перегородкой 24 с вертикальной проточкой 25 и наклонным отверстием 26.

Выше перегородки 24 выполнена внутренняя коническая расточка 27, имеющая неокисляемую токопроводящую обшивку, например, из радия, на ко42008 4

20

35

3 11 торую опирается нижний конец изме— рительного прибора.

По оси расточки 25 выполнена другая расточка 28 большего диаметра, чем первая, проходящая через коническую перегородку патрона 1.

Прямоугольный паз 29 (фиг.б) вырезан с наружной стороны патрона в перегородке. Он служит гнездом для гайки, жесткое крепление которой относительно патрона обеспечивается гайкой 30 специальной конструкции, имеющей плоский срез.

Муфта 31, смонтированная с помощью резьбового соединения внутри гайки 32, удерживает в расточке

28 контактный разъем 15. Контактный разъем 15 состоит из трубчатого металлического корпуса 33, имеющего заплечик 34, который упирается в нижнюю грань перегородки 24, и заплечик 35, опирающийся на муфту 31.

Токопроводящий шток 36, состоящий из конусообразной головки 37 и проходящий по оси расточки 38 через весь корпус 33, изолирован стеклянной муфтой 39. Металлы, из которых выполняются шток и корпус 33, имеют коэффициент расширения, по возможности близкий к коэффициенту расширения стекла.

Верхняя часть стеклянной муфты 39 представляет собой кольцевой контакт 40, заключенный между корпусом 33 и головкой 37 по наружному периметру. Прокладки 41 обеспечивают герметичность-конструкции между корпусом 32 и патроном.

Своим нижним концом токопроводящюй шток 36 подсоединяется с помощью обычного герметичного штепсельного разъема 42 (фиг.2) к токопроводящей жиле 43 кабеля 14.

Такой способ исполнения обеспечивает контактному разъему 15 способность противостоять неблагоприятным условиям окружающей среды (температура, давление, ударная нагрузка и коррозионная среда), с которыми приходится иметь дело в буровых скважинах. Эта особенность представляет тем больший интерес, что контактный разьем постоянно находится в скважине и может быть заменен лишь только после извлечения буровой колонны из скважины.

Несмотря на кажущуюся простоту, этот контактный разъем выполняет

55. двойную функцию. С одной стороны, он представляет собой герметичный вывоц через стенку патрона, с другой, благодаря верхним контактным поверхностям (одной токопроводящей, а другой изоляционной) он позволяет осуществить изолированное электрическое соединение с измерительным прибором в токопроводящей среде.

Измерительный прибор 2 (фиг.7 и

8) состоит из блокирующего устройства 44, измерительного устройства 45 и штепсельного разъема 46.

Блокирующее устройство обычного типа вместе с проточкой 22 предназначено для фиксации измерительного прибора в гнезде патрона. Это блокирующее устройство аналогично тому, которое используется для установки и поднятия на поверхность затворов.

Внутри корпуса 47 подвижно смонтирована защелка 48, которая под воздействием спиральной пружины 49 может поворачиваться по часовой стрелке. Стопорный шток 50, фиксируемый шплинтом 51 не дает возможность защелке 48 перемещаться ниже положения, указанного на Фиг.7.

При установке измерительного прибора в гнезде защелка 48 отжимается кверху до тех пор, пока не займет положения, соответствующего проточке 22. Стопорный шток 50 препятствует опусканию защелки 48 вниз, удерживая измерительный прибор в гнезде. На верхний конец стопорного штока 50 навинчивается головка 52.

Для извлечения измерительного прибора из гнезда приспособление для извлечения крепится на головке 52, после чего осуществляют,ее подъем, причем приложенное усилие должно обеспечить срезание шплинта 51.

Шток 50 перемещается кверху и освобождает защелку 48. Измерительный прибор больше не удерживается в своем гнезде и может быть извлечен на поверхность. Блокирующее устройство 44 в своей нижней части имеет телескопическое устройство, которое позволяет одновременно воспринимать уцарную нагрузку на измерительный прибор и удерживать штепсельный разъем 46 прижатым к конической расточке 27. На нижнем конце корпуса 47 подвижно монтируется трубка 53, ход которой ограничен штифтом 54. крепящимся на верхнем

1142008 конце трубки 53 с возможностью пере- мещения в диаметрально противополож-I ных продольны пазах 55, вырезанных в корпусе 47.

Пружина 56, сжимаемая заплечикам

57 трубки> 53 и нижней гранью корпуса 47, перемещает вниз трубку 53 относительно Kopii„са. Трубка 53 навинчивается на соединительную муфту 58 являющуюся частью измеритель-- 1О ного устройства 45. представленного в данном случае манометрам. Муфта 58 имеет удлинение в виде колонны 5, вокруг которой устанавливается сильфон 60, которые в сваей верх- l.> ней части заканчиваются колпачком

61, снабженным пробкой наливного отверстия 62, В колонне 59 имеется вертикальный канап 63, заполненный маслом, как 2Q и сильфон 60:. Давление масла в канале 63> воздействует на датчик 64 давления, который крепится посредством резьбового саецинения к соеди- нительной муфте 58. Давление акружа|о-25 щей среды перецается на сильфан 60 через боковые отверстия 65„ имеющиеся в трубке 53. Соединительная муфта 58 снизу заканчивается трубчатой опарой 66, размещенной внутри герметичного корпуса 67, который, в свою очередь, крепится ic соединительной муфте посредством резьбового соединения. На основании 68 уложены электрические цепи (на чертеже

3 3 блок 69). Эти цепи подсоединены с одной стороны к датчику 64 с помощью токопроводящих хгил кабеля 70, а с другой — посредством токопровадящего провода 7 1 к токоправодяv .,eìó шты- д; рю 72 герметичного вывода 73, который крепится посредством резьбового соединения "c нижней части корпуса 67.

В качестве датчика 64 давления

Я может быть использована мембрана, которая деформируется под воздействием давления и к которой крепятся датчики напряжений, собранных по мостовой схеме, питаемые гостаянным током. Выходной сигнал с датчика 64 подается-по электрической цепи 69, в которые обычно входит преобразователь напряжения и частоты, вьяодной сигнал которого может накладываться на напряжение постоянного тока питания датчика., Такое устройство позволяет исполнить измерительное устройства с общей выходной клемl,iO Й, Соединительное устройство (разъем) 46 (фиг,9) состоит из несущей трубки 74, крепящейся резьбовым соединением к нижней части карпу са 67, в котором проделаны боковые отверстия 75.

Жесткое крепление герметичного

B .æoäà 76 со штепсельным разьемом 77 осуще"..òâëÿåòñÿ в трубке 74. На нижней части то-сопроводящего штыря 78 навинчена. металлическая насадка 79, к которой подвоцится токопроводящая спиральная пружина 80, нижний конец которой крепится к контакту 81. Конгакт 8!, токапроводящая пружина 80, насадка 79 и часть герметичного вывоца 76 залиты изоляционным слоем эластамера 82. Таким образом., конTBKT 8 1 имеет вазможность продаль ного перемещения внутри трубки 74. В состав соединительного устройства входит также механизм обеспечения изоляции электрического соединения контакта 81 и головки 37 от окружающей среды скважины. Эластичная изо ляционная оболочка 83., опирающаяся на верхнюю часть эластамера 82, имеет утолщенную нижнюю часть, которая жестко крепится к металлической

-:.рубке 84.

Металлическая трубка 84, устанавливаемая с относительным зазором внутри трубки 74, удерживается в вертикальном поло>кении штифтами 85.

Нижняя часть трубки 74 имеет неакисляемую такопровадящую коническую наружную часть 86 по форме конической расточки 27 гнезда 13 (фиг.9) для обеспечения электрического контакта, что позволяет току совершать обратный путь через массу.

Внутренняя лыска 87 обеспечивает введение трубки 74 в контактное устройство 15.

При ра ширении пружины (фиг.8) контакт-зажим 81 запирает нижний конец оболочки 83, оставляя лишь небольшой зазор между контактом и внутренней поверхностью этой оболочки. Пространство, заключенное между эластомером 82 и оболочкой 83, при установке прибора заполняется вязкой диэлектрической- жидкостью, например силиконом.

После установки измерительного прибора в гнездо даже при условии, 1142008

15

30 что окружающей среде удалось проникнуть в это пространство, электрическое соединение контактной головки 37 и контакта 8 1 будет изолировано от трубки 74 и окружающей среды скважины посредство;"- оболочки 83, внутренняя грань которой, расположенная внутри трубки 84, опирается на контактную поверхность 40 изоляционной муфты 39.

В случае, когда необходимо производить систематические измерения, в эксплуатационной скважине устанавливают патрон 1 на определенной высоте буровой колонны. Гнездо 13 оснащено контактным устройством 15, соединенным с кабелем 14, который крепится вдоль буровой колонны и наращивается по мере опускания колонны в скважину.

Буровая мелочь, cêàïëèÿàþùàÿñÿ в гнезде, отводится через наклонное отверстие 26.

Установка прибора ocp ществляется следующим образом.

Измерительный прибор 2 крепят в положении, указанном на фиг. 7 и 8, в нижней части приспособления с помощью шплинта 88, которое затем опускают на тросе в буровую скважину на глубину патрона. Маневрируя поочередным поднятием и опусканием, добиваются того, чтобы прибор занял положение, соответствующее гнезду.

Затем прибор вставляют в гнездо,что ,фиксируется заходом защелки 48 во внутреннюю проточку 22. Как только прибор займет фиксированное положение, контактное устройство 15 войдет в нижнюю часть эластичной оболочки

83, обеспечивая таким образом элеко трический контакт между головкой 37 и контактом 81 штепсельного разъема

77. Жидкость,находящаяся внутри оболочки 83, выпускается:через верхнее отверстие и проходит между верхней частью оболочки и эластомепом

82. Оболочка 83 опирается на контактную поверхность 40 стеклянной муфты 39, образуя вокруг головки 37. контакта 8 1 камеру, которая изолирует этот контакт от окружающей среды скважины. Затем, срезая шплинт

88, освобождают приспособление для установки прибора и поднимают его на поверхность. Измерительный прибор 2 готов к работе, как только будет подано напряжение по кабелю 14

В случае необходимости проведения операции по техническому обслуживанию и ремонту измерительного прибора, последний может быть извлечен из своего гнезда и поднят на поверхность с помощью специального приспособления, аналогичного тому, которое используется для его установки. Это приспособление опускается на конце троса в буровую колонну и захватывает головку 52.

При достаточном натяжении троса срезается шплинт 51, который освобождает защелку 48, и прибор извлекается на поверхность. Явление засасывания, которое имеет место при извлечении контактного устройства 15 из оболочки 83, объясняется радиальным сужением последней. Внутренний объем оболочки 83 достаточно велик, что обеспечивает полное извлечение контактного устройства 15 из оболочки.

Таким образом, измерительный .прибор для выполнения необходимых операций может быть поднят с помощью троса, а затем вновь установлен на место. Следовательно, доступ к прибору обеспечивается без подъема буровой колонны из скважины.

Элементы, устанавливаемые в скважине и, в частности, контактное устройство 15 и кабель 14, очень просты и не боятся коррозии. Напротив, все подвижные элементы, а также наиболее сложные размещены в измерительном приборе и легко могут извлекаться на поверхность.

Операции по установке и извлечению измерительного прибора осуществляются с помощью известных и широко применяемых в практике бурения устройств. Описанное устройство Вано в качестве примера и может иметь различные варианты технического исполнения и использования материалов.

В частности, в качестве измерительного прибора, устанавливаемого в буровой колонне, может быть другой прибор, отличный от манометра, а блокирующие и соединительные устройства легко могут быть приспособлены к различным типам электрических измерительных приборов.

Возможна также и другая технология установки и извлечения, используя устройства, перемещение которых в буровой установке осуществляется посредством помпажа.

1142008

1 !42008

1142 )08

2Я

Я2

Фиг.

Составитель Н. Кривко

Техред Т.дубичнак Корректор Г. Решетник

Редактор Т. Кугрышева

Тираж 540 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 523/47

Филиал ППП "Патент", r. .Ужгород, ул. Проектная,4