Устройство контроля срабатывания скважинного перфоратора

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для прострелочно-взрывных работ при вскрытии продуктивных пластов в нефтяных, газовых и нагтенательных скважинах. Цель - повышение достоверности и надежности контроля срабатывания перфоратора за счет шунтирования электронного блока и скачкообразного изменения сопротивления электрической цепи, в момент срабатывания перфоратора, с последующим сохранением полученного значения. Для этого воздействуют на мембрану, перемещают подвижный контакт 6 в сторону верхнего элемента 13 токоподвода до упора. При этом плоскость контакта верхнего 13 и среднего 14 элементов токоподвода выходит во внутреннюю полость электропроводящей втулки 9, верхняя часть инерционной втулки 11 под действием пружины 19 продолжает оставаться внутри электропроводящей втулки 9, обеспечивая устойчивое положение среднего элемента токоподвода. При срабатывании перфоратора ударный импульс передается по корпусу 1 устройства. Втулка 11 перемещается вниз и выходит из соединения с электропроводящей втулкой 9, средний 14 элемент токоподвода оказывается в неустойчивом положении и соскальзывает в затвор между верхним 13 элементом токоподвода и внутренней поверхностью электропроводящей втулки 9, подпружиненный средний 14 элемент токоподвода обеспечивает надежный электрический контакт между центральной жилой кабеля и электропроводящей втулкой, шунтируя электронный блок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Е 21 В 43/11

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

18

1а

16

17

15 (21) 4455766/31-03 (22) 24.06,88 (46) 30.09,90. Бюл. М 36 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии AH АэССР и Государственный научно-исследовательский и проектный институт по освоению месторождений нефти и газа (72) Ю.А.Лобков, Р.А.Абасов, М.Г.Кононова, А.И,Алиев, П.M.Ãðèãîðÿí и Р.Г.Мамедов (53) 622.243 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1113519, кл, Е 21 В 43/11, 1983. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СРАБАТЫ.ВАНИЯ СКВАЖИННОГО ПЕРФОРАТОРА (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для прострелочно-взрывных работ при вскрытии продуктивных пластов в нефтяных, газовых и нагнетательных скважинах, Цель — повышение достоверности и надежности контроля срабатывания перфоратора за счет шунтирования электронного блока и скачкообразного изменения сопротивления электрической цепи, в момент срабатывания перфоратора, с последующим сохране1596083

20

30 нием полученного значения. Для этого воздействуют на мембрану, перемещают подвижный контакт 6 в сторону верхнего элемента 13 токоподвода до упора. При этом плоскость контакта верхнего 13 и среднего 14 элементов токоподвода выходит во внутреннюю полость электропроводящей втулки 9, верхняя часть инерционной втулки

11 под действием пружины 19 продолжает оставаться внутри электропроводящей втулки 9, обеспечивая устойчивое положение среднего элемента токоподвода. При срабатывании перфоратора ударный имИзобретение относится к контролю срабатывания скважинного перфоратора при проведении прострелочно-взрывных работ, для геофизических исследований скважин при вскрытии продуктивных пластов в нефтяных, газовых, нагнетательных скважинах, пробуренных с морских гидротехнических сооружений.

Цель изобретения — повышение достоверности и надежности контроля срабатывания скважинного перфоратора за счет шунтирования электронного блока и скачкообразного изменения сопротивления электрической цепи в момент срабатывания перфоратора с последующим сохранением полученного значения.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — его электрическая схема.

Устройство контроля срабатывания скважинного перфоратора содержит кожух

1, внутри которого установлены последовательно подключенные электродетонатор 2, электронный блок 3, подвижный электроввод 4, выполненный в виде самоуплотняющейся незащемленной мембраны 5 с подвижным электрическим контактом 6.

Между электронным блоком 3 и электровводом 4 в кожухе 1 установлен блок 7 контроля, состоящий из корпуса 8, в котором установлены соосно электропроводящая 9 и изоляционные 10, 11, 12 втулки, из которых втулка 10 выполнена инерционной, подвижной и подпружинена относительно электропроводящей втулки 9, которая с одного конца соединена с неподвижной изоляционной втулкой 10. а с другого конца — с подпружиненной изоляционной втулкой 11, Токоподвод выполнен в виде установлен.ных вдоль оси корпуса трех элементов 13, 14, 15, иэ которых крайний 15 соединен с электронным блоком 3 и установлен неподвижно. Средний элемент 14 токоподвода успульс передается по корпусу 1 устройства.

Втулка 11 перемещается вниз и выходит из соединения с электропроводящей втулкой

9, средний 14 элемент токоподвода оказывается в неустойчивом положении и, соскальзывает в затвор между верхним 13 элементом токоподвода и внутренней поверхностью электропроводящей втулки 9, подпружиненный средний 14 элемент токоподвода обеспечивает надежный электрический контакт между центральной жилой кабеля и электропроводящей втулкой, шунтируя электронный блок. 1 з.п, ф-лы, 2 ил. тановлен в корпусе 8 с возможностью перемещения внутри изоляционной 10 и электропроводящей 9 втулок и подпружинен.

Подвижная изоляционная втулка 11 выполнена ступенчатой и со стороны ступени меньшего диаметра установлена внутри электропроводящей втулки 9, которая электрически соединена с кожухом 1. Второй крайний элемент 13 токоподвода контактирует со средним элементом 14 токоподвода внутри изоляционной втулки 10, соединенной с электропроводящей втулкой, и подпружинен. Неподвижная изоляционная втулка 10 со стороны соединения с электропроводящей втулкой 9 выполнена с отверстием в виде усеченного конуса, выше которого контактируют элементы 13 и 14 токоподвода своими выпуклыми по дуге окружности поверхностями 16 и 17 с радиусом, равным половине диаметра элементов

13 и 14 токоподвода. Крайний элемент 13 токоподвода подпружинен пружиной 18, подвижная инерционная втулка 11 подпружинена пружиной 19, Под изоляционной втулкой 12 установлена пружина 20. Блок 7 контроля выполнен с замыкателем 21 и образует электрическую цепь с контрольно-измерительным прибором 22, электронным блоком 3, детонатором 2 геофизическим кабелем 23.

Выполнение электроввода 4 в виде самоуплотняющейся незащемленной мембраны с подвижным электрическим контактом

6 необходимо для приведения в готовность

35. элемента контроля по достижении определенного гидростатического давления при спуске перфоратора в скважину, сохранения информации о срабатывании перфоратора при его подъеме и возвращения

40 деталей элемента контроля в исходное состояние в конце подъема. Выполнение токоподвода в виде трех элементов, верхний и средний из которых подвижны, необходимо

1596083

50

55 для обеспечения возможности приведения в готовность элемента контроля и радиального перемещения части токоподвода, а их подпружинивание необходимо для обеспечения надежных контактов и механической неустойчивости в момент срабатывания перфоратора, Выполнение взаимоконтактирующих поверхностей элементов токоподвода в виде полусфер также необходимо, с одной стороны, для обеспечения надежного контакта за счет повышения удельного давления, с другой стороны — механической неустойчивости в момент срабатывания перфоратора. Выполнение полусфер с одинаковыми диаметрами, по величине не превышающими длину рабочего хода подвижного контакта электроввода, необходимо для обеспечения надежного вывода плоскости контакта полусфер при приведении в готовность элемента контроля во внутреннюю полость электропроводящей втулки на расстояние, достаточное для обеспечения надежного электрического контакта среднего элемЕнта токоподвода с электропроводящей втулкой в момент срабатывания перфоратора, а также надежного возврата всех элементов в исходное состояние. Выполнение злектропроводящей втулки с внутренним диаметром по величине более одного, но менее трех диаметров полусфер, необходимо для обеспечения надежного контактного усилия между средним элементом токоподвода и электропроводящей втулкой после срабатывания перфоратора, но в то же время не допуская его заклинивания. между втулкой и полусферой верхне(о элемента токоподвода, а электрическое соединение электропроводящей втулки с корпусом необходимо для электрического соединения верхнего токоведущего элемента с корпусом, т.е. для шунтирования электронного блока и скачкообразного изменения сопротивления электрической цепи в момент срабатывания перфоратора, Выполнение одной изоляционной втулки неподвижной с нижним торцом в виде усеченного конуса с входным диаметром, равным внутреннему диаметру электропроводящей втулки, необходимо для направления полусферы среднего элемента токоподвода при возврате его в исходное состояние, а выполнение конуса с высотой, не превышающей радиуса полусферы элемента токоподвода, необходимо для обеспечения надежного электрического контакта между средним элементом токоподвода и электропроводящей втулкой при срабатывании перфоратора. Выполнение второй втулки инерционной и подпружиненной снизу необходимо для освобожде10

40 ния среднего элемента токоподвода в момент срабатывания перфоратора и выведения его из устойчивого состояния, а выполнение пружины инерционной втулки с жесткостью менее жесткости пружины среднего элемента токоподвода необходимо для того, чтобы после срабатывания перфоратора инерционная втулка, возвращаясь под действием пружины B исходное состояние, не могла опередить средний элемент токоподвода и вновь зафиксировать его вдоль оси, не дав сработать. Распогожение в исходном состоянии соосно всех втулок, элементов токоподвода и подвижного контакта электроввода необходимо для сведения к минимуму всех радиальных усилий, обуславливающих трение в системе, в исходном состоянии и состоянии готовности.

Охватывание неподвижной изоляционной втулкой по меньшей мере нижней части верхнего элемента токоподвода необходимо для центровки последнего, а сопряжение входной части конуса с внутренним отверстием электропроводящей втулки необходимо для направления и центровки полусферы среднего элемента токоввода при возврате его в исходное состояние. Расположение плоскости контакта полусфер элементов токоподвода внутри неподвижной изоляционной втулки в исходном состоянии выше конуса на величину не менее радиуса полусферы необходимо для обеспечения точности центровки среднего элемента токоподвода при возврате его в исходное состояние. Охват подвижной инерционной втулкой среднего элемента токоподвода и размещение ее верхней части B исходном состоянии внуто электропроводящей втулки необходимо для сохранения центровки (соосности) среднего элемента токоподвода при переводе всей системы в состоянии готовности.

Размещение самого элемента контроля, в корпусе между электронным блоком и электровводом необходимо для обеспечения скачкообразного изменения сопротивления электрической цепи при замыкании средним элементом токоподвода верхнего элемента с электропроаодящей втулкой за счет шунтирования электронного блока. Перемещение плоскости контакта полусфер из изоляционной втулки в электропроводящую втулку путем воздействия подвижного контакта электроввода на верхний элемент токоподвода необходимо для того. чтобы привести устройство контроля в состояние готовности только в скважине по достижении глубины с определенным гидростатическим давлением, исключая тем самым возможность срабатывания на дневной по.1 596083

10

20

40

55 верхности или в начальный момент спуска, когда в ходе работ могут возникнуть аксиальные ускорения (за счет ударов) по величине, превышающие порог срабатывания элемента контроля.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии изоляционные втулки 10 — 12. элементы токоподвода 13—

15 и подвижный контакт 6 электроввода 4 располагаются соосно. При этом под действием ненагруженной мембраны 5 подвижный контакт 6 электроввода находится в верхнем положении. Под действием пружин

18 и 19 верхний и средний элементы 13 и 14 токоподвода также находятся в верхних положениях, а плоскость контакта их полусфер

16 и 17 располагается внутри неподвижной изоляционной втулки 10 выше усеченного конуса. Подвижная инерционная втулка 11 своей верхней частью под действием пружины 19 находится внутри электропроводящей втулки 9.

Спуск устройства осуществляется на геофизическом кабеле 23 в скважину. По мере спуска гидростатическое давление возрастает и, воздействуя на мембрану 5, перемещает подвижный контакт 6 в сторону верхнего элемента 13 токоподвода до упора. При этом плоскость контакта полусфер

16 и 17 элементов токоподвода выходит за пределы втулки 10 во внутреннюю полость электропроводящей втулки 9. Верхняя часть изоляционной втулки 11 под действием пружины 19 остается внутри электропроводящей втулки и удерживает средний элемент

14 токоподвода в устойчивом состоянии, При срабатывании перфоратора возникает ударный импульс, который по корпусу передается устройству контроля срабатывания. При этом инерционная втулка 11 перемещается вниз и выходит за пределы охватывающей ее электропроводящей втулки 9, при этом средний элемент 14 токоподвода оказывается в неустойчивом положении и своей полусферой 17 перемещается по поверхности полусферы 16 в зазор между контактом 13 и внутренней поверхн стью 10 электропроводящей втулки 9, за счет усилия пружины 20 обеспечивается достаточно надежный электрический контакт между токоподводом 13 и электропроводящей втулкой 9, шунтируя тем самым электронный блок, В случае несрабатывания электрозапала 2 электродетонатора результаты измерений должны повторить результаты измерений до посылки взрывного импульса, т,е. при прямой полярности— показать величину сопротивления измерительного резистора и диода в прямом направлении, а при обратной полярности— бесконечность.

В случае срабатывания электрозапала 2 электродетонатора, но несрабатывания перфоратора, взрывная цепь будет оборвана в зоне электрозапала 2 и, следовательно, результаты обоих измерений будут одинаковы — бесконечность.

Предлагаемое устройство позволяет контролировать срабатывание перфоратора и установить причину его отказа.

Формула изобретения

1. Устройство контроля срабатывания скважинного перфоратора, содержащее кожух и установленные в нем последовательно подключенные электродетонатор, электронный блок, электроввод, геофизический кабель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности и надежности контроля срабатывания, оно снабжено установленным в кожухе между электронным блоком и электровводом блоком контроля, выполненным в виде корпуса с установленными в нем соосно электропроводящей и изоляционными втулками, одна из которых подвижная и подпружинена относительно электропроводящей втулки, электропроводящая втулка соединена с одного конца с неподвижной изоляционной втулкой, а с другого — с подпружиненной изоляционной втулкой, причем токоподвод выполнен в виде установленных вдоль оси корпуса трех элементов, крайний из которых соединен с электронным блоком и установлен неподвижно, средний элемент токоподвода установлен в корпусе с возможностью перемещения внутри изоляционной и электропроводящей втулок и подпружинен, другой крайний элемент токоподвода установлен с возможностью контакта со средним его элементом внутри изоляционной втулки, соединенной с электропроводящей втулкой, и подпружинен, подвижная изоляционная втулка выполнена ступенчатой и со стороны ступени меньшего диаметра установлена внутри электропроводящей втулки, электрически соединенной с кожухом, неподвижная изоляционная втулка со стороны соединения с электропроводящей втулкой выполнена с отверстием в виде усеченного конуса, больший диаметр которого не меньше меньшего диаметра подвижной изоляционной втулки, а контактные поверхности крайнего и среднего элементов токоподвода выполнены выпуклыми по дуге окружности радиусом, равным половине диаметра элементов токоподвода.

1596083

22

Фиг.2

Составитель Г.Маслова

Редактор М.Недолуженко Техред М,Моргентал Корректор M,Ñàìáîðñêàÿ

Заказ 2898 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2.Устройство по п.1, отли ча ю щеес я тем, что электроввод выполнен в виде самоуплотняющейся незащемленной мембраны с подвижным электрическим контактом.