Устройство для поворота скважинных приборов

 

Использование: устройство для обеспечения поворота аппаратуры в скважине, например, перфораторов, керноотборников. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, поворотный полый вал с соединительной приборной головкой, кабельную головку для соединения с каротажным кабелем. Один конец полого вала связан с электроприводом, а другой конец помещен в подвижный стакан и подпружинен в нем. Корпус и стакан имеют совмещенные сквозные пазы, в которых размещены опорные элементы. Подвижный стакан имеет опорный ролик, а поворотный вал выполнен с кулачковым выступом. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области геофизических исследований скважин, в частности к устройствам для обеспечения поворота аппаратуры в скважине, например, сверлящих перфораторов, керноотборников и т.д.

В практике геофизических исследований скважин применяются устройства, способные обеспечить раскручивание кабеля при плохом прохождении прибора, либо обеспечить раскручивание кабеля при плохом прохождении прибора либо обеспечить свободное вращение прибора, исключая закручивание кабеля. К устройствам такого типа можно отнести вращающийся наконечник ВКС 60-3 (Устройство вращения и контроля за спуском геофизических приборов в скважине, Каталог ВДНХ, 1980 г.).

Это устройство состоит из головки, корпуса, вертлюга и наконечника. Конструкция способна обеспечить свободное неуправляемое вращение глубинного прибора в плоскости, но при этом отсутствие систем фиксирования и управления не позволяет разворачивать глубинный прибор в плоскости.

Известно также устройство для регистрации углового положения скважинных зондов, состоящее из корпуса, оснащенного подпружиненными колесами, внутри корпуса на опорах установлен трубчатый вал, с одной стороны которого жестко закреплена приборная головка, а с другой соединительный элемент для подключения скважинных зондов. Во внутренней полости размещен датчик угла поворота.

Устройство опускается в скважину, при этом колеса, контактируя со стенками скважины, сохраняют первоначальную ориентацию корпуса, а угловое перемещение скважинного прибора регистрируется датчиком.

Однако угловое перемещение скважинных зондов происходит за счет раскручивания брони кабеля с изменением глубины гирлянды скважинных зондов, т.е. в этом случае исключается возможность управляемого углового перемещения, а постоянно контактирующие со стенкой скважины колеса фиксирующих элементов в процессе проведения спуско-подъемных операций являются элементами низкой эксплуатационной надежности.

Целью данного изобретения является обеспечение возможности дистанционного поворота скважинного прибора и повышение эксплуатационной надежности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для поворота скважинных приборов, содержащее корпус, оснащенный опорными элементами, внутри корпуса поворотный полый вал с соединительной приборной головкой для соединения со скважинным прибором и кабельную головку для соединения с каротажным кабелем, введены индивидуальный электропривод в виде электродвигателя с редуктором и вращаемый токовый коллектор, при этом один конец полого вала связан с электроприводом, а другой помещен в подвижный стакан и подпружинен в нем, корпус и подвижный стакан имеют совмещенные сквозные пазы, в которых размещены опорные элементы в виде поворотных пластинчатых якорей, подвижный стакан снабжен опорными роликами, а поворотный вал имеет кулачковый выступ.

В отличие от известных поворотных устройств заявляемая конструкция снабжена электродвигателем, который легко управляется с поверхности по каротажному кабелю, при этом редуктор осуществляет механическую связь поворотного вала с валом электродвигателя, а вращающийся коллектор - электрическую между поворачивающимися относительно друг друга частями кабельной головки относительно корпуса). Такое выполнение позволяет дистанционно управлять поворотом скважинных приборов в нужный момент времени. Помещение полого вала в стакане с пружиной обеспечивает выход опорных якорей из пазов и установление устройства в колонне скважины. Конструктивные элементы в виде кулачкового выступа и опорного ролика обеспечивают фиксацию поворотного вала до его приведения в действие. Наличие редуктора и вращающегося коллектора исключает перекручивание каротажного кабеля и обеспечивает свободное вращение прибора, что значительно повышает надежность по сравнению с известными конструкциями.

На фиг. 1 изображен общий вид поворотного устройства, на фиг. 2 разрез, на фиг. 3 электрическая блок-схема.

Поворотное устройство состоит из корпуса 1, внутри которого размещены подвижный стакан 2 и поворотный вал 3 с пружиной 4, упирающейся одним концом в дно стакана 2, а другим в крышку 5 корпуса 1. В корпусе 1 и в стакане 2 имеются совмещенные друг с другом пазы 6 и 7, в которых находятся пластинчатые якори 8, подвижно закрепленные штифтами 9 и 10 в корпусе 1 и в стакане 2. Якори 8 одновременно служат фиксаторами от проворота стакана 2 относительно корпуса 1. На нижней части подвижного стакана с наружной стороны в углублении установлен ролик 11 на оси 12. Поворотный вал 3 выполнен полым для прохождения электрических проводов, с соединительной головкой 13, на которой имеется кулачковый выступ 14 с пологим скосом для захода на него ролика 11. В верхней части поворотный вал 3 сочленен посредством водила 15, планетарного редуктора 16, 17 с электродвигателем 18 постоянного тока, укрепленном в стакане 19 водила 15.

Водило 15 с электродвигателем 18 жестко связаны с одной частью коллектора 20, вторая часть коллектора 20 укреплена на вращающейся головке 21. Головка 21 и водило 15 закреплены в упорных подшипниках 22 и 23 и герметично соединены с крышкой 5 корпуса 1 кожухом 24.

Электрическая связь между кабельным вводом 21 и приборным наконечником 13 осуществляется с помощью коллектора 20 проводами, пропущенными через внутреннюю полость поворотного вала 3 к приборному наконечнику 13 и электродвигателю 18.

Поворотное устройство работает следующим образом.

В исходном положении к поворотному устройству с помощью приборного наконечника 13 присоединен скважинный прибор (например, сверлящий перфоратор), а к головке 21 каротажный кабель от подъемника. При этом ролик 11 установлен на кулачковом выступе 14, пружина 4 сжата, пластинчатые якори 8 находятся в пазах 6 корпуса 1. После спуска прибора в скважину на заданную глубину с пульта управления, находящегося в подъемнике, включается электродвигатель 18. Электродвигатель 18 с помощью планетарного редуктора 16, 17 и водила 15 поворачивает поворотный вал 3 с соединительной головкой 13 и кулачковым выступом 14. Ролик 11 сходит с кулачкового выступа 14, освобождая стакан 2 от упора. Пружина 4, разжимаясь, перемещает стакан 2, вдоль оси поворотного вала 3.

Штифтами 10 стакан 2 под воздействием пружины 4 поворачивает пластинчатые якори 8 вокруг штифтов 9. Выйдя из пазов 6 корпуса 1, якоря 8, упираясь в стенку обсадной колонны, фиксируют скважинный прибор относительно колонны. Электродвигатель 18 выключается, производится манипуляция скважинным прибором (например, сверление перфорационного отверстия при отборе образца горной породы керноотборником ч или отбор пробы флюида опробователем пластов). При необходимости повернуть скважинный прибор вокруг своей оси на некоторый угол, кратковременно включают электродвигатель 18, затем повторяют манипуляцию скважинным прибором (например, сверлят отверстие в колонне рядом с предыдущей) и т.д. При полном повороте поворотного вала 3 ролик 11 накатывается на кулачковый выступ 14, поднимает подвижный стакан 2, сжимая пружину 4, и штифтами 10 поворачивают пластинчатые якоря 8 в исходное положение. Электродвигатель 18 отключается, скважинный прибор перемещается на следующую точку.

Для обеспечения свободного раскручивания каротажного кабеля в процессе проведения спуско-подъемных операций головка прибора 21 имеет возможность свободного вращения в упорном подшипнике 22 относительно корпуса 24, при этом электрическая цепь обеспечивается коллектором 20.

Формула изобретения

1. Устройство для поворота скважинных приборов, содержащее корпус, оснащенный опорными элементами, внутри корпуса поворотный полый вал с соединительной приборной головкой для соединения со скважинным прибором и кабельную головку для соединения с каротажным кабелем, отличающееся тем, что оно снабжено индивидуальным электроприводом в виде электродвигателя с планетарным редуктором и вращаемым коллектором, при этом один конец полого вала связан с электроприводом, а другой конец помещен в подвижный стакан и подпружинен в нем, корпус и стакан имеют совмещенные сквозные пазы, в которых размещены опорные элементы в виде поворотных пластинчатых якорей, подвижный стакан снабжен опорным роликом, а поворотный вал имеет кулачковый выступ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2