Устройство для последовательного замера уровня жидкости и определения положения забоя скважины

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ЗАМЕРА УРОВНЯ ЖИДКОСТИ И .ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ , содержащее корпус с отверстиями и трос, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы , .оно снабжено расположенным внутри корпуса обратным клапаном, выполненным в виде подпружиненного затворного элемента, взаимодействукицего с тросом. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (11) 4(5(1 Е 21 В 47/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ!ТИЙ (2! ) 3589201/22-03 (22) 11.05.83 (46) 30 .06.85. Бюл . Ф 24 (72 ) А.П.Масалаб, В .И .Сотник, Ф.А.Баба-заде и К.В „Виноградов (71) Азербайджанский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьппленности (53) 622(088 .8) (56) I. Лаврушко П.Н . Подземный ремонт, M., "Недра" „ 1968, с. 365.

2. Авторское свидетельство СССР

lI 605951, кл . Е 21 В 47/04, 1977 °

3. Авторское свидетельство СССР

У 729339, кл . E 21 В 47/04, 1979.

4.. Авторское свидетельство СССР

Ф 417612, кл . Е 21 В 47/04, 1972 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО 3АМЕРА УРОВНЯ ЖИДКОСТИ И ,ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ, содержащее корпус с отверстиями и трос, о т л и ч а ю щ е е с я- тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы,,оно снабжено расположенным внутри корпуса обратным клапаном, выполненным в виде подпружиненного затворного элемента, взаимодействующего с тросом.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а более конкретно к исследованию скважин.

Известны устройства для замера уровня жидкости в скважине и определения положения забоя скважины, содержащие пустотелые баллоны и гирьки, спускаемые в скважину поочередно, а также желонки — гирьки для последовательного замера уровня жидкости и забоя скважины; для спуска в скважину на необходимую глубину применяется устройство, имеющее механизм упоров в виде шлипса Ц .

Однако известным устройствам свойственны низкие надежность, точность и производительность измерений.

Известно устройство для замера глубины подвески глубинного насоса и забоя скважины, содержащее трос, гирьку и поворотные упоры, при этом гирька выполнена пустотелой, в канале которой установлен механизм раздвижения и фиксации поворотных упоров, имеющий втулку с клиновым ножом и пружиной (21.

Это устройство имеет сложную конструкцию, характеризуется наличием большого числа функционально взаимосвязанных узлов и сопряженных деталей, Устройство предназначено только для одноразового использования для повторнсга использования его необходимо поднимать на дневную поверхность и производить перезарядку устройства), а нри самой перезарядке устройства необходимо каждый раз его разбирать и собирать. В связи с этим низкая производительность работ по исследованию скважин .

B таком устройстве детали (козырьки и упоры), вступающие и перемещающиеся за пределами корпуса работают в сложных скважинных условиях, зачастую наличие солей, парафин.а, песка, и т.д. приводит к торможению, заклиниванию (заеданию) и т.п. этих деталей и не позволяет в необходимых случаях снабжать устройство фильтрами .

Конструкция устройства не предназначена для замера уровня жид-кости; каждый вид замера производится несколькими исходными или вновь образующимися ва время работы кон1164409 структивными узлами, что усложня— ет конструкцию устройства, снижает его надежность и точность замеров.

Кроме того, конструктивное выполнение устройства не позволяет разместить ега узлы и детали в пространстве, ограниченном существующими размерами скважин.

Известно также устройство для замера уровня жидкости, глубины подвески глубинного насоса и забоя скваяжны, содержащее корпус, упоры, втулку с фиксирующим конусом, наконечник, поплавок с калиброванным отверстием и раздвижными захватами, соединенными с наконечником и с помощью тяг с поплавком f3) .

Укаэанное устройство имеет также сложную конструкцию, в которую заложено большое количество функционально взаимосвязанных узлов и сопряженных деталей, работающих при этом в условиях механического трения; конструкция устройства предусматривает выполнение продольных окон больше чем на половине длины его корпуса (это снижает грочность и жесткость корпуса и самого устройства особенно в сложных скважинных условиях, непосредственно в которых работают фактически все узлы устройства).

Кроме того, при наличии в откачиваемсй жидкости различных примесей: солей, парафина, песка и т.д. в устройстве еще более вероятно торможение, эаклинивание (заедание) и т.д. не только детачей, выступающих и перемещающихся за пределами корпуса (козырька, упоров, захватов, выступов-наконечников), но и всех других деталей, расположенных внутри корпуса; наличие в устройстве деталей, выступающих и перемещающихся за пределами корпуса, не позволяет в необходимых случаях, снабжать устройство фильтр ами, Каждый вид замеров (уровня жидкости, глубины подвески насоса и забоя скважины) производится несколькими исходными или вновь образующимися во время работы конструктивными узлами, причем появляется необходимость перезарядки устройства на дневной поверхности после одноразового проведения замеров и необходимость при этом

II64409 каждый раз снова разбирать и собирать его.При этом в случае исследования наклонных или криволинейных скважин устройство "ложится" на стенку скважины, н связи с чем перемещение выступающих за пределы корпуса устройства козырька, упоров и выступов-наконечников затруднительное или вовсе невозможное.

Все зто значительно снижает наделяость и точность замеров устройства, производительность работ по их проведению, усложняет конструкцию устройства, технологию изготовления в условиях серийного производства, а также его обслуживание и ремонт, Наиболее близким по технической сущности и достигаемой цели (про тотипом) является устройство для последовательного замера уровня жидкости и определения положения забоя скважины, содержащее трос, корпус с системой рычагов, гирьку и баллон, концентрично расположенный в корпусе и выполненный с продольным осевым каналом, через который гирька соединена с тросом и системой рычагов, соединяющих при помощи тяги баллон с гирькой, при этом система рычагов снабжена крючком, имеющим скос со стороны канала и соединенным с противоположной стороны с пружиной j4) .

Данное устройство характеризуется сложностью конструкции, наличием большого числа функционально взаимосвязанных узлов и сопряженных деталей, работающих при наличии механического трения. При этом кинематика устройства, и прежде всего одностороннее эксцентричное расположение системы рычагов и крючка с пружиной, способствуют образованию в устройстве боковых составляющих усилий, которые приводят к перекосам и заклиниваниям (заеданиям) деталей (напри-. мер, тяга, соединенная с нижней частью пустотелого баллона, ввиду своего одностороннего и эксцентричного расположения, перекашивает этот баллон, в результате не обеспечивается нормальная работа устройства.

Наличие в устройстве удлиненного пустотелого баллона с внутренним продольным осевым каналом для троса, а также упомянутых узлов значительно усложняет его конструкцию и технологию изготовления н целом, а при размешенип нсех узлов значительно

1 увеличивает габариты устройстна, н связи с чем его нельзя применять для замера уровня жидкости через подьемные насосно-компрессорные трубы для вставных скважинных штанговых насосов.

Ið Упомянутое, а также наличие в устройстве гирьки как таковой, подвешенной на тросе, способствует "бол— танке" устройства при его работе, т.е. имеет место несбалансированная работа, что недопустимо в эамерных устройствах.

Указанное устройство характеризуется также ненадежностью автоматического сцепления гирьки с баллоном для повторного отбивания уровня жидкости прн помощи крючка со скосом, особенно в наклонных, криволинейных скважинах и осложненных скважинных условиях, нагример при наличии примесей (солей, парафина, песка н т.д.1

/) способствующих несрабатынанию, проскакинанию, заклиниванию (заеданию) крючка, кроме того, при спуске †подьеме устройства на тросе оно обяза-, тельно ударяется о стенки скважины, что приводит к соскакиванию крючка со шляпки гирьки или захвату ее крючком в непредусмотренные моменты проведения замеров . Это обуславливает низкую производительность работ по исследованию скнаяин в связи с возможными отказами устройстна и необходимостью производить его дополнительные спуски-подъемы.

Кроме того, известное устройст40 но имеет тяжелый низ иэ-эа наI t 11 сыщенности последнего деталями, а следовательно, и большую инерционную массу, т.е. устройство "проскакивает" замеряемый уровень жид45 кости и останавливается значительно ниже него, в результате этот уровень не замеряется.

Все описанные недостатки снижают

50 точность замеров, производительность работ по их проведению, надежность устройства, усложняют его конструкцию, технологию изготовления н условиях серийного производства, в также обслуживание и ремонт.

Цель изобретения — повышение точности измерения и надежности работы .

l 164409

Укаэанная цель достигастся тем, что устройство для последонательного замера уровня жидкости и определения положения забоя сквалыжны, содержащее корпус с отверстиями

H rpoc снабжено расположенным внутри корпуса обратным клапанам . выполненным н виде подпружиггенного затворного элемента, взаимодействующего с тросом.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, общий вид; на фиг. 2 — его обратный клапан.

Устройство содержит дне концевых патрубка: нерхний 1 и нижний

2, соединенные между собой обрат— ным клапаном 3, например,, на резь— бе, выполненной в нижней части верхнего 1 и н верхней части нижнего

2 патрубков, а также н нерхнеи и нижней части клапана. К верхней части верхнего I и нижней части ниж— него 2 патрубков присоединены, на— пример, на резьбе верхний 4 и ниж-ний 5 наконечники, в которых соответственно выполнены сквозные отверстия: верхнее 6 и нижнее 7 „

Обратный клапан 3 содержит кор-пус 8, по оси которого устананлен затворный элемент 9, ньгполнеьгггьгй, например, в ниде двухступенчатого цилиндра с коническим наконечником. Затворный элемент 9 своей верхней цилиндрической ступенью малого диаметра установлен с ходовой посадкой в осевом отверстии

10 клапана, а коническим наконечником платно "трижимается при помощи возвратной пружины 11 к скноз— .ному отнерстию 12, выполненному н нижней части корпуса клапана. При этом канусный наконечнггк для обеc печения герметичности сопряжения притирается к посадочному месту сквозного отверстия )2.

Установленная на затворный элемент 9 возвратная пружина 1 l сночм верхним концом упирается н нижний торец крьппки 10 клапана, а нижним концом — в нерхний торец конусного наконечника затворного элемента 9, Крьгшка 10, присоединенная, например, на резьбе.к корпусу 8 клапана, ограничивает подъем затворного элемента 9 в момент открытия сквозного атнерстия 12.

Б

1О

Я

25 г Я

В крышке 10 выполнено дна или более отверстий 3 для прохода через них скнажинной жидкости иэ полости нижнего патрубка 2 в полость верхнего патрубка l при открытом сквозном отверстии 12.

Затворный элемент 9 в верхней части своей верхней цилиндрической ступени малага диаметра имеет поперечное сквозное отверстие, через которое свободно пропущена дужка 14 .

К дужке 14 прикреплен трос 15, который пропущен через нерхнее сквозное отверстие 6 верхнего иатрубка 1;

Дужка 14 предназначена для снятия боковых усилий, действующих на эатнорнь;й элемент 9 от веса троса при ега ослаблении.

В верхней части нижнего патрубка

2 выполнены сквозные отверстия 16, сообщающие полость этого патрубка со скнажинной средой, Размеры и/или материалы устройства подобраны с воэможностью обеспечения плавучeñòè устройства при закрытом клапане 3. При этом используются известные в гидравлике и гидрамеханике условия плавучести.

Устройство работает следующим образом.

На тросе 15, прикрепленном через цужку 14 к верхней части затворного элемента 9, устройство с помощью, например, аппарата;Яковлева, снабженного индикатором веса и счетчиком оборотов барабана лебедки, :ïóñêàåòñÿ н исследуемую скважину, Под действием веса устройства пружина ll сжимается затворным элементам 9, в результате чего до достижения уровня жидкости сквозное отверстие !2 открыта, а трос 15 находится н натянутом состоянии.

При достижении замеряемаго уровня скнажиннай жидкости устройстно в связи с малостью размера нижнего сквозного отверстия 7 (которое может быть аткалибровано) не сразу погрузится в жидкость, При этом происходит ослабление натяжения троса

l5, а возвратная пружина 11 освобождается от сжимающей ее весовой нагрузки и, перемещая затворный элемент 9 вниз, герметично перекрывает конусным конечником сквозное отверстие 12, раэобщая тем самым полость нижнего патрубка 2 от полости верхнего патрубка 1, Погружение устройства в жидкость скважины происходит до тех пор, пока через отверстия 16 не вытеснится воздух, находившийся в полости нижнего патрубка 2, сама полость не сообщится через упомянутые отверстия со скважинной средой, а устройство не погрузится до уровня этих отверстий или несколько выше него при обеспеченинплавучести устройства

После заполнения нижнего патрубка

2 скважинной жидкостью устройство благодаря наличию верхнего патрубка

I, выполняющего функцию поплавка, перестает погружаться в эту жидкость, и устройство стабильно находится на плаву в вертикальном положении вследствие его плавучести, В результате при достижении уровня жидкости в скважине и в процессе дальнейшего погружения устройства в жидкость происходит резкое ослабление натяжения троса 15, которое фиксируется на дневной поверхности как момент касания уровня жидкости с соответствующим отсчетом глубины по счетчику оборотов барабана лебедки.

В случае необходимости повторного. замера достаточно на один-два метра приподнять. устройство над предварительно замеренным уровнем жидкости, затем заново повторить описанный процесс замера уровня жидкости в исследуемой скважине.

Для проведения следующего замера — определения положения забоя скважины — необходимо плавно выбрать на лебедку прослабленный трос

15 и на 0,2-0,3 м (по счетчику оборотов барабана) приподнять устрой— ство, одновременно следя эа показаниями индикатора веса (которые должны увеличиваться). Затем медленно спускают устройство в скважину, постоянно следя за тем, чтобы трос

15 был в натянутом состоянии.

При плавном выбирании на лебедку прослабленного троса 15 и при упомянутом незначительном приподнятии устройства затворный элемент 9 перемещается вверх, сжимая пружину

I1 и открывая тем самым сквозное отверстие 12, в результате скважинная жидкость (при дальнейшем медленном опу канин устройства) заполняет внутреннюю полость верхнего патрубка 1, и "потяжелевшее" уст1164409 8 ройство, как гирька опускается до забоя скважины.

При достижении забоя скважины фиксируется еще одно ослабление натяжения троса 15, в результате которого по счетчику производят отсчет положения забоя скважины.

Использование предлагаемого устройства позволяет получить по срав.lO нению с известными устройствами значительное сокращение в его конструкции числа функционально взаимосвязанных узлов и сопряженных деталей; в исходном состоянии в устройстве отсутствует гирька как таковая, она "создается" в процессе работы, в результате устройство имеет в исходном положении небольшую инерционную массу; что позволяет

2р точно измерять уровень скважинной жидкости, так как не происходит

"проскакивания" устройства через упомянутый уровень. Отсутствие в предлагаемом устройстве деталей, перемещающихся за пределами его корпуса в зоне откачиваемой жидкости, позволяет устранить отрицательное влияние на работу устройства различных примесей: солей, парафина, песЮ ка и т.д., тем более, что в этом устройстве отверстия, сообщающие его внутреннюю полость со скважинной средой, можно при необходимосты снабжать фильтрами.

В устройстве на два вида замеров (уровня жидкости и положения забоя скважины) предусмотрен один рабочий орган — обратный клапан, что упрощает конструкцию устройства и повышает его надежность; это способствует тому, что возможно изготовление этого устройства с самыми минимальными наружными размерами, позволяющими применять его для всех типоразмеров скважин и вставных скважинных штанговых насосов.

Простое конструктивное исполнение предлагаемого устройства обуславливает реальность его освоения как в серийном изготовлении,так и в ис® следовании скважин; в разобранном на три части (два патрубка и клапан) виде его можно свободно разместить, например, в чемодане; конструкция устройства значительно упрощает его сборку — разборку, обслуживание и ремонт (последние работы сводятся фактически только к ремонту или sa мене одного клапана).

164409

f0

Ф

tb

pue.t

Составитель В.Сидоров

Техред М. Гергель Корректор А ОбРУчаР

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 4167/31 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

1

Гидравлчческий принцип всего цикла предлагаемого устройства более надежен, чем механический принцип работы известных устройств за счет устранения сил трения в сопряженных деталях; в устройстве используется в качестве "дарового" рабочего агента скважинная жидкость, которая к тому же подключается к работе уже непосредственно в скважине, что позволяет также исключить большое число конструктивных элементов в устройстве (и, прежде всего, гирьку .

Все перечисленные преимущества способствуют, в итоге, повышению точности замеров, производительности работ по исследованию скважин, надежности устройства, упрощению его конструкции, технологии изготовления в условиях серийного производства, а также обслуживания и ремонта.