Устройство для контроля и аварийной блокировки спуско- подъемных операций при геофизических исследованиях скважин с обсадной колонной

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И АВАРИЙНОЙ БЛОКИРОВКИ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ СКВАЖИН С ОБСАДНОЙ КОЛОННОЙ, содержащее контактный электромеханический и емкостной датчики и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности контроля и срабатывания аварийной блокировки спуско-подъемных операций, датчики укреплены .1 lff.,.,r° --, vi,,..: -,- л с помощью несущих втулок по периметру обсадной колонны,, при этом электромеханический датчик выполнен в виде полого герметичного цилиндра с расположенным внутри него подпружиненным подвижным штоком, на одном конце которого расположен контактный кулачок, а на другом контактный электрод, соединенного с герметичным цилиндром подвижного поршня с винтовой пробкой, на внутреннем конце которой установлен другой электрод, причем указанные электроды разделены полостью и образуют емкостной датчик, и снабжен компенсатором, вьтолненным в виде цилиндра с двумя камерами, разделенньми поршнем, причем одна камера сообщена со скважиной, а другая с полостью герметичного цилиндра электромеханического датчика. 2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что электромеханический датчик снабжен маховичной гайкой, безрезьбовой торец которой соединен с несущей втулкой, а резьбовой - с наружной поверхностью герметичного цилиндра.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (11) (Я)4 Е 21 В 7

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l3

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3Ф. .,:; ... (21) 3694778/22-03 (22) 27.01.84 (46). 30.12.85. Бюл. И 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (72) Ш.Ш. Шариязданов, Ю.А. Гуторов и P.Í. Ахмадеев (53) 622.241 (088.8) (56) 1. Патент США Ф 3052578, кл. 7 3-161, опублик . 1 96 3 .

2. Авторское свидетельство СССР

NI 224429, кл. Е 21 В 47/00, 1963 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДПЯ КОНТРОЛЯ

И АВАРИЙНОЙ БЛОКИРОВКИ СПУСКО-ПОДЪЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЯХ СКВАЖИН С ОБСАДНОЙ

КОЛОННОЙ, содержащее контактный электромеханический и емкостной датчики и регистратор, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля и срабатывания аварийной блокировки спуска-подьемных операций, датчики укреплены с помощью несущих втулок по периметру обсадной колонны, при этом электромеханический датчик выполнен в виде полого герметичного цилиндра с расположенным внутри него подпружиненным подвижным штоком, на одном конце которого расположен контактный кулачок, а на другом— контактный электрбд, соединенного с герметичным цилиндром подвижного поршня с винтовой пробкой, на внутреннем конце которой установлен другой электрод, причем укаэанные электроды разделены полостью и образуют емкостной датчик, и снабжен компенсатором, выполненным в виде цилиндра с двумя камерами, разделенными поршнем, причем одна камера сообщена со скважиной, а другаяс полостью герметичного цилиндра электромеханического датчика.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что электромеханический датчик снабжен маховичной гайкой, безрезьбовой торец которой соединен с несущей втулкой, а реэьбовой " с наружной поверхностью герметичного цилиндра.

1201494

Изобретение относится к геофизическим исследованиям геологоразведочных и эксплуатационных скважин, в частности к средствам контроля и аварийной блокировки спуско- 5 подъемных операций при геофизичес ких исследованиях скважин.

Известно сигнальное устройство для каротажных систем, включающее 1О детектор, звуковую и световую сигнализации и выключатель цепи зажигания двигателя, вращающего каротажную лебедку, основанное на использовании таких характеристик кабеля, как намагниченность, изменения толщины и длины {1) .

Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности объективного контроля за точной привязкой магнитных меток на кабеле к истинным глубинам нз-за относительного удлинения кабеля при спускоподъемных операциях и размагничивания меток под влиянием блуждаю25 щих токов

Наиболее близко к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату устройство контроля и аварийной блокировки спуско-подь30 емных операций при геофизических исследованиях скважин, содержащее тензометрический датчик натяжения кабеля, па котором к крюку талевого блока буровой подвешен направляющий ролик, мерный ролик для измерения длины кабеля, датчик глубины и регистратор натяжения кабеля j2j .

Необходимым условием срабатывания этого устройства является возникновение определенного усилия натяжения кабеля. Например, для подачи устройством сигнала о прекращении подьема прибора из скважины необходимо, чтобы прибор встретил на своем пути какое-либо препятствие (например, каверну) с тем, чтобы оно вызвало появление необходимого усилия натяжения кабеля. Однако при геофизических исследованиях под давлением такой принцип работы устройства не обеспечивает необходимой надежности и безаварийности его работы, так как препятствием о на пути прибора в этом случае является уплотнительное устройство, 55 столкновение прибора с которым на устье скважины может вызвать аварию, связанную с обрывом кабеля и потерей прибора. Таким образом, недостаток известного устройства обусловлен низкой надежностью контроля и срабатывания аварийной блокировки спуско-подъемных операций.

Цель изобретения — повышение надежности контроля и срабатывания аварийной блокировки спуско-подъемных операций.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля и аварийной блокировки спуско-подьемных операций при геофизических исследованиях скважин с обсадной колонной, содержащем контактный электромеханический и емкостной датчики и регистратор, датчики укреплены с помощью несущих втулок по периметру обсадной колонны, при этом электромеханический датчик вы- . полнен в виде полого герметичного цилиндра с расположенным внутри него подпружиненным подвижным штоком, на одном конце которого расположен контактный кулачок, а на другом— контактный электрод, соединенного с герметичным цилиндром подвижного поршня с винтовой пробкой, на внутреннем конце которой установлен другой электрод, причем указанные электроды разделены полостью и образуют емкостной датчик, и снабжен компенсатором, выполненным в виде цилиндра с двумя камерами, разделенными поршнем, причем одна камера сообщена со скважиной, а другая — с герметичным цилиндром электромеханического датчика.

Кроме того, электромеханический датчик снабжен маховичной гайкой, безрезьбовой торец которой соединен с несущей втулкой, а резьбовой — с наружной поверхностью герметичного цилиндра.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 — датчик и схема его включения в устройство; на фиг.3 — - устройство в рабочем положении.

Устройство содержит электромеханические датчики 1-3 (фиг.1), линию

4 связи и электронную схему 5 с исполнительным механизмом, замыкающим цепь зажигания, или световой и звуковой сигнализациями..

Злектромеханические датчики размещают симметрично с углом сдвио га 120 по периметру обсадной колон1201494

10

25 ны 6 в непосредственной близости от устьевого оборудования, уплотняющего движущийся кабель и состоящего из корпуса 7 и уплотняющих 8 и промежуточных шайб 9, поджимаемых.накидной гайкой 10, снабженной направляющими роликами 11.

Каждый электромеханический датчик содержит (фиг.2) несущую втулку 12, снабженную канавками с уплотнительными кольцами 13. Внутри втулки размещен герметичный цилиндр 15 с подвижным штоком 16, снабженным с одной стороны контактным кулачком 17 с кольцевыми канавками и уплотнительными кольцами 18, а с другой контактным электродом 19.

Уплотнительные кольца 18 предотвращают попадание скважинной жидкости в полость цилиндра 15. Подвижный шток 16 удерживается в поджатом положении с помощью компенсирующей пружины 20, которая поджимается подвижным поршнем 21. Герметичный цилиндр 15 фиксируется маховичной гайкой 22, приводимой в движение с помощью рукояток 23 и шпонки 24.

Подвижный поршень 21 удерживается в фиксированном положении гайкой

25 и шпонкой 26 и имеет на внутренней поверхности кольцевые канавки с уплотнительными кольцами 27, герметизирующими подвижный шток 16 в корпусе подвижного поршня 21.

В торцовую поверхность подвижного поршня 21 ввернута пробка 28 с расположенным на ее внутреннем торце электродом 29 емкостного датчика. Электрод 29 соединен линией 4 связи с электронной схемой (пультом) 5, которая содержит предусилитель 30, релаксационный генератор

31, усилитель 32 мощности и исполнительное реле 33, управляющие цепью зажигания двигателя, а также световой и звуковой сигнализациями.

В случае отказа электронной схемы 5 ее работа может быть продублирована с помощью кнопки 34 (фиг.2).

Каждый электромеханический датчик 1-3 крепится посредством несущей втулки 12 (фиг.2) в сквозном отверстии стенки обсадной колонны б.

Разгрузка внутренней полости подвижного цилиндра 15 от наружного давления в колонне осуществляется с помощью компенсатора давления, выполненного в виде цилиндра 35 с

4S

55 двумя камерами,.разделенными подвижным поршнем 36. Одна камера сообщена посредством гидропривода 37 с внутренним объемом скважины, а другая с помощью гидропривода 38— с внутренним объемом подвижного цилиндра 15. В скважине на каротажном кабеле 39, подсоединенном к кабельной головке 40, размещают скважинный прибор 41.

Устройство работает следующим образом.

Каротажный кабель 39 с кабельной головкой 40 пропускают через сальниковое устройство устьевого оборудования в обсадной колонне 6 (фиг.2) и подключают к ним скважинный прибор 41, который- устанавливают в колонне против электромеханических датчиков 1-3. При этом величину выдвижения подвижных штоков 16 регулируются вращением маховичных гаек 22 так, чтобы в момент касания контактными кулачками 17 корпуса скважинного прибора срабатывало исполнительное реле 33 (фиг.2).

Чувствительность каждого электромеханического датчика регулируют отдельно путем подключения к электронной схеме 5.

При регулировке чувствительности системы для скважинных приборов малого диаметра величина выдвижения .подвижных штоков электромеханических датчиков должна быть увеличена, а для скважинных приборов большого диаметра уменьшена. Величину выдвижения контролируют по шкале с делениями, нанесенными на наружную поверхность датчика.

Величину деформации компенсирующей пружины 20 регулируют перемещением поршня 21 путем вращения накидкой гайки 25 так, чтобы предотвратить случайные срабатывания электромеханического датчика.

Чувствительность емкостного датчика к перемещениям подвижного штока 16 регулируют путем выбора необходимого расстояния между контактным электродом 19 и электродом

29 емкостного датчика вращением пробки 28 на нижнее число оборотов.

Шпонки 24 и 26 обеспечивают поступательное движение цилиндра

15 и поршня 21 в радиальном направленин (относительно полости колонны) при вращении маховичковой гайки 22 и накидной гайки 25, 1201494, После регулировки электромеханических датчиков скважинный прибор

41 спускают в забой для выполнения измерений. По завершении цикла замеров скважннный прибор 41 входит в зону расположения электромеханических датчиков 1-3, где происходит. их взаимодействие с корпусом скважинного зонда. В результате такого взаимодействия контактные кулачки

17 датчиков утапливаются, сжимая компенсирующую пружину 20. При этом подвижный шток 16 перемещается так, что вызывает сближение контактного электрода 19, расположенного на его торце, с электродом 29 ем. костного датчика, расположенного на корпусе винтовой пробки 28, При уменьшении расстояния между ними ниже некоторого определенного предела происходит изменение емкости датчика на необходимую величину, что приводит к срабатыванию релаксационного генератора 31, сигнал которого, усиленный по мощности в усилителе 32, вызывает срабатывание исполнительного реле 33, который выключает зажигание двигателя каротажного подъемника или включает звуковую или световую сигнализации, при этом дальнейший подъем скважинного зонда. прекращается.

Поскольку чувствительность каждого из трех электромеханических датчиков, закрепленных в стенке обсадной колонны, отрегулирована отдельно, то при одновременном касании корпуса зонда отказ или не- ° срабатывание одного из датчиков дублируется остальными, что повышает надежность всей системы.

Изменение величины гидростатичес. кого давления в жидкости, заполняющей полость скважины непосредственно на ее устье, вызывает перемещение подвижного поршня 36 внутри цилиндра 35 компенсатора давления

Э

:что приводит к выравниванию давления между полостью скважины и внутренним объемом подвижного цилиндра

15 и исключает влияние изменения приложенного гидростатического давления на работу электромеханического датчика и увеличивает надежность его срабатывания.

25 Использование предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность скважинных работ путем увеличения скорости подъема скважинных приборов и исключения операции непрерывного контроля за маг-нитными метками каротажного кабеля, а также устранить аварии при проведении геофизических исследований в скважинах под давлением на устье скважины.

1201494

3201494

Фиг.2

1201494

Заказ 7976/32

Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель В. Стрельченко

Редактор А. Огар Техред А.Ач Корректор Г. Решетник