Устройство для спуска и подъема приборов из вертикальных и наклонных скважин

 

Использование: при бурении скважин. Сущность изобретения: устройство содержит каротажную лебедку с кабелем, на котором подвешена гирлянда скважинных приборов. На концах каждого груза закреплены предохранительные переходники, а на нижнем переходнике нижнего скважинного прибора подвешена цепь с грузом на конце. На верхнем предохранительном переходнике верхнего скважинного прибора и на нижнем торце груза закреплены два электрических сигнальных элемента. 8 ил.

Изобретение относится к области буровой техники и, главным образом, к каротажу вертикальных и наклонных скважин, в том числе при наличии давления флюида на устье скважины выше атмосферного.

Устройство-прототип характеризуется следующим: гирлянда, состоящая из нескольких приборов, при движении по скважине и в статике не центрируется с ней. Этим исключена возможность обеспечения постоянства величины кольцевого зазора между гирляндой приборов и стенками скважины, а, следовательно, и расстояния от фотообъективов, встроенных в приборы, до стенок скважины. В результате этого исключена гарантия возможности получения доброкачественных снимков стенок вертикальных скважин; фотографирование стенок наклонных скважин полностью исключено; при выполнении спуско-подъемных операций (СПО) каротажных приборов и взаимодействие их со стенками скважины, стенки приборов изнашиваются истиранием о них, заключенная в приборах, повреждается; при достижении прибором или их гирляндой забоя скважины или обвязки ее устья, возможны их удары, повреждения и обрыв кабель-троса, к которому они подвешены; нет механизма, обеспечивающего остановку каротажного снаряда на любой точно заданной отметке глубины скважины.

Целью изобретения является: достижение высокой степени центрирования каротажных снарядов при спуске и подъеме в вертикальных и наклонных скважинах, обеспечивающего стабильность расстояния между объективом и стенками, максимальный угол отклонения оси которой от вертикали должен быть меньше угла трения стали по горной породе; исключение износа каротажного снаряда трением его корпуса о стенки скважины и предохранение от порчи фотооптики в процессе спуско-подъемных операций; исключение ударов каротажного снаряда о забой скважины и обвязку ее устья, при подходе его к названным конечным отметкам; обеспечение возможности остановки движения каротажного снаряда на любой заданной глубине скважины, т. е. в итоге повышение надежности и эффективности выполнения исследовательских работ и увеличения долговечности эксплуатации каротажных приборов.

Сущностью изобретения:
нижний и верхний концы каротажного снаряда стыкуются с предохранительными переходниками, диаметр которых больше диаметра каротажного снаряда, но меньше диаметра скважины. Поверхность переходников, взаимодействующая со стенками скважины, снабжена оболочкой из твердого износостойкого сплава;
нижний и верхний переходники снабжены реле концевого выключателя. К нижнему переходнику закреплен один конец цепи с контрфорсами. К другому концу цепи подвешен груз, который своей массой удерживает реле и электрический канал, выведенный через кабель-трос на дневную поверхность в разомкнутом положении. При спуске снаряда и достижении грузом забоя скважины реле срабатывает, электрическая сеть размыкается, привод отключается, спуск снаряда прекращается, в результате чего его удар о забой скважины исключается. В зависимости от длины цепи, вместе с грузом, подвешенным к ней, определяется расстояние каротажного снаряда от забоя, а, следовательно, и отметка скважины, на которой прекратится движение снаряда.

Для удобства отсчета длины цепи, размещенной между каротажным снарядом и грузом, на ней, например, через 1 метр встраиваются специальные звенья, так называемые "марки".

На фиг. 1 показан вертикальный разрез устройства, содержащего каротажную лебедку, гирлянду, состоящую из каротажного инструмента, верхнего и нижнего переходников, штерго-грузового устройства и подпятника. Лебедка в рабочем положении изображена жирными линиями. В резерве - с отклонением на угол α1 90^о и α1 + α2 = = 180^о от исходного - штрих-пунктирными линиями. Подпятник изображен с отклонением от оси на угол α3 90^о - жирными линиями. С отклонением на угол α3 + α4 = = 180^о - штрих-пунктирными; на фиг. 2 представлена схема возможного максимального отклонения оси скважины от вертикали, когда угол α5 меньше 90^о; на фиг. 3 - 8 - звенья штертовой цепи с контфорсами и "марками" на них разных достоинств.

Примеры конструктивного выполнения.

Верхний конец многожильного кабель-троса 1, содержащего проводники, относящиеся к управлению каротажной лебедкой, - "силовые", и проводники, относящиеся к схеме питания каротажного инструмента, - "приборные", закреплен на сердечнике барабана 2 каротажной лебедки 3 с рымом 4, шарнир 5, посаженной на обвязку устья 6 скважины и может вращаться на его горизонтальной оси 5 против часовой стрелки на угол α1 90^о до угла α1 + 2α = = 180^о При приведении лебедки в рабочее положение (грузоподъемником, захватом за рым 4) ее фланец автоматически стыкуется и прочно и плотно замыкается с фланцем обвязки устья скважины. Второй конец кабель-троса 1 пропущен через две пары направляющих его роликов 7 и 8, с направляющими ручьями особой конструкции.

Верхняя пара роликов 7 скользяще посажена на шлицевые оси 9, параллельные оси барабана 2. Вторая пара роликов 8 посажена на оси 10, расположенные перпендикулярно к оси барабана. Проход кабель-троса через две пары роликов обеспечивает ему соосность со скважиной 11 только на ее устье. По мере углубления в скважину и отклонения ее оси от вертикали, соосность кабель-троса со скважиной утрачивается.

Ко второму концу кабель-троса 1 подвешен переходник 12 переменного диаметра с диаметрами ⊘ 1 и ⊘ 2, уступ между которыми предназначен для опоры переходника на трубные плашки 13 превентора, при подготовке к пуску каротажного инструмента 14 и всей гирлянды в скважину. Кроме этого, и главным образом для образования концентрического кольцевого зазора 15 между стенками 11 скважины и корпусом каротажного инструмента 14. Разница диаметров ⊘ 1- ⊘ 2 может колебаться, например, от 10 до 20 мм. В полость переходника 12 встроен конечный выключатель "силовой цепи", электрически замкнутый с кабель-тросом 1, проводниками, относящимися к управлению лебедкой. "Приборные" проводники замкнуты на каротажный инструмент 14, состыкованный с нижним ⊘ 2 концом переходника 12. Наружный диаметр ⊘ 3 каротажного инструмента 14 принимается равным ⊘ 2 переходника 12, чем обеспечивается концентрический кольцевой зазор 15 между стенками скважины и корпуса каротажного инструмента = (⊘ 1- ⊘ 3): 2, достаточный для предохранения его корпуса и фотооптики от истирания о стенки скважины.

К нижнему концу каротажного инструмента 14 пристыкован второй - нижний переходник 16, с конечным выключателем, к которому подвешен т. н. "штерт" в виде цепи 17 с контрфорсами, марками на них, отмечающими длину отдельных участков, и грузом 18, представляющим собой цилиндрическую болванку ⊘ 6 с плоскими торцами. Кольцевые зазоры: 19, 20 и 21 соответственно между переходниками 12, 16 и грузом 18 и стенками 11 скважины должны быть минимальными, но обеспечивающими свободный проход и вращение переходников и груза в скважине.

Груз 18 в подвешенном к переходнику 16 состоянии замыкает реле конечного выключателя силовой цепи двигателя каротажной лебедки. При замкнутых реле, содержащихся в переходниках 12 и 16, пуск и остановка лебедки возможны только через реле, находящемся на пульте управления на дневной поверхности.

Под грузом 18 в обвязке устья включена задвижка или превентор с "глухими" плашками 22.

Симметрично шарниру 5, несущему каротажную лебедку 3, расположен аналогичный шарнир 23, несущий и обеспечивающий вращение около его горизонтальной оси, на угол α3 - на 90^о, или на угол α3 + α 4 - на 180^о, например автоматического или неавтоматического, вращающегося превентора 24 (через рым 25 подъемником), предназначенного для проворачивания каротажного инструмента, спускаемого на колонне труб, при наличии давления выше атмосферного на устье. Прочная стыковка и герметизация объекта 24 с устьевой обвязкой осуществляются аналогично лебедке 3. (56) Авторское свидетельство СССР N 894181, кл. E 21 В 47/00, 1978.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПУСКА И ПОДЪЕМА ПРИБОРОВ ИЗ ВЕРТИКАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ СКВАЖИН, содержащее каротажную лебедку с кабелем, на котором подвешена гирлянда скважинных приборов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности работы, а также повышения долговечности эксплуатации скважинных приборов, оно снабжено жестко закрепленными на концах каждого скважинного прибора предохранительными переходниками, подвешенной к нижнему переходнику нижнего скважинного прибора цепью с контрфорсами заданной длины, закрепленном на нижнем конце цепи грузом и двумя электрическими сигнальными элементами, один из которых закреплен на верхнем предохранительном переходнике верхнего скважинного прибора, а другой на нижнем торце груза, при этом диаметр предохранительных переходников больше диаметра скважинных приборов и меньше диаметра скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8