Устройство для перемещения геофизических приборов в восстающих скважинах

 

Изобретение относится к устройствам для перемещения геофизических приборов в восстающих скважинах, бурящихся из шахтных стволов в их сводовой части. Устройство содержит передвижную платформу, на которой установлен магазин, выполненный в виде многогранного барабана. Барабан обеспечивает однорядную укладку многозвенной системы, состоящей из стержней и наконечников, имеющих расчетную, переменную от ряда к ряду длину. Внутри стержней всей многозвенной системы размещен непрерывный кабель, снабженный опорными муфтами, исключающими возможность его перемещения под действием собственного веса. Наконечники выполнены в виде одноосных шарниров с фиксаторами, предотвращающими поворот звеньев относительно продольной оси и изменение их общей длины при укладке в магазин и подаче в скважину, наконечники снабжены выступами и ответными впадинами, дополнительно фиксирующими соединение и препятствующими повороту звеньев относительно продольной оси. Мачта закреплена на оси с возможностью угловых перемещений. Мачта снабжена фиксаторами и подвижным дополнительным опорным направляющим патрубком с возможностью его перемещения вдоль мачты до контактирования со стенкой скважины на устье и фиксатором. Имеется двигатель-толкатель. Такая конструкция препятствует вращению звеньев друг относительно друга, обеспечивает возможность угловых перемещений звеньев при их укладке в магазин, сохраняя при этом неизменной длину звена всей многозвенной системы. Кабель, расположенный внутри многозвенной системы подачи, обеспечивает передачу информации от геофизического прибора к компьютеру. Технический результат от использования изобретения - обеспечение ориентированной подачи геофизических приборов в восстающую скважину, повышение точности измерения, упрощение конструкции и повышение надежности. 3 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к горной, нефтегазовой промышленности, конкретно к устройствам для перемещения геофизических приборов в восстающих скважинах, бурящихся из шахтных стволов в их сводовой части.

Проведение геофизических работ в скважинах небольшой длины, в том числе восстающих, устья которых находятся в своде шахтных выработок различного назначения (железорудных, нефтяных и др.) затруднено из-за отсутствия надежных средств подачи приборов вверх с последующим перемещением на некоторое расстояние по узкому каналу пробуренной скважины, которая, как правило, искривлена. Для ряда приборов (керноотборники, инклинометры и др.) требуется ориентированное перемещение по скважине.

Широко известны грузоподъемные механизмы, работающие на поверхности Земли, с помощью которых производится подача груза вверх на некоторое небольшое расстояние, например при ремонте высотных зданий и других работах. Однако применение их затруднено из-за специфических габаритных размеров горных выработок - шахт и необходимости перемещения приборов с их ориентацией в узком канале.

Известны устройства для ориентированного спуска отклонителя на свинчиваемой по меткам колонне труб [1]. Однако такая последовательность операций (свинчивание труб и перенос меток с предыдущей трубы на последующую) является трудоемкой и приводит к значительным погрешностям, а само устройство (вышка с подсвечником для труб) неприменимы для указанных условий.

Известны гибкие системы (шланги, шланго-кабели, гибкие трубы), наматываемые на барабаны большого диаметра [2]. Такие устройства не обеспечивают решения задачи ориентированного перемещения приборов, имеют высокую стоимость.

Известна механическая транспортная система И. Ненкова [3, стр. 156] для каротажа горизонтальных скважин (прототип), включающая передвижную платформу, многозвенную систему, состоящую из стержней и наконечников, мачту, двигатель-толктель. Наконечник имеет подшипник и профилированную внешнюю и внутреннюю поверхности. Механическая транспортная система навивается на барабан. Введение в скважину колена и всей системы осуществляют с помощью любого отдельного сооружения, которое в состоянии передать на систему осевую нагрузку. При извлечении систему выводят из соосного положения и наматывают на барабан.

Недостатками прототипа являются: ограниченность величины угла между звеньями, зависящего от профиля поверхностей наконечника, приводящая к увеличению числа звеньев для обеспечения возможности намотки на барабан, что в свою очередь приводит к усложнению и удорожанию конструкции; возможность самопроизвольного выхода наконечника из соосного положения при повышенных нагрузках (затяжках, прихватах), приводящая к снижению надежности, кроме того, не предусмотрена ориентированность звеньев относительно друг друга, затруднен монтаж кабеля внутри труб из-за значительного изменения длины многозвенной системы при вводе ее в соосное положение.

Целью изобретения является обеспечение ориентированной подачи геофизических приборов в восстающую скважину, позволяющей повысить точность измерения, упрощение конструкции и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для перемещения геофизических приборов в восстающих скважинах, включающем передвижную платформу, многозвенную систему, состоящую из стержней и наконечников, мачту, двигатель-толкатель, согласно изобретению на платформе установлен магазин для однорядной укладки многозвенной системы, наконечники выполнены в виде одноосных шарниров с фиксаторами, предотвращающими поворот звеньев относительно продольной оси и изменение общей длины при их укладке в магазин и подаче в скважину. Поставленная цель достигается также тем, что магазин, установленный на платформе, выполнен в виде многогранного барабана, а стержни с наконечниками имеют расчетную, переменную от ряда к ряду длину, причем внутри стержней всей многозвенной системы размещен непрерывный кабель, снабженный опорными муфтами, исключающими возможность его перемещения под собственным весом. Кроме того, наконечники в каждом звене снабжены выступами и ответными впадинами, дополнительно фиксирующими соединение и препятствующими повороту звеньев относительно продольной оси, а мачта закреплена на оси с возможностью угловых перемещений, снабжена фиксаторами и подвижным дополнительным опорным направляющим патрубком с возможностью его перемещения вдоль мачты до контактирования со стенкой скважины на устье и фиксатором. Такая конструкция препятствует вращению звеньев друг относительно друга, обеспечивает возможность угловых перемещений звеньев при их укладке в магазин, сохраняя при этом неизменной длину звена всей многозвенной системы, а кабель, расположенный внутри многозвенной системы подачи, обеспечивает передачу информации от геофизического прибора к компьютеру.

На фиг. 1, 2 представлено устройство для перемещения геофизических приборов в восстающих скважинах; на фиг. 3, 4, 5 - варианты конструктивного исполнения шарниров для соединения звеньев; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 8 - вид сбоку на фиг. 1.

Устройство содержит передвижную платформу 1, на которой установлен магазин 2, в котором расположена многозвенная система подачи, состоящая из стержней 3 и наконечников 4. На основании 5 платформы закреплена мачта 6 с помощью шарнира 7. Угловое положение ее установлено с помощью лебедок 8 и фиксировано с помощью пальца и ряда отверстий 9. На верхней части мачты установлен двигатель-толкатель 10 (силовой привод) с роликами 11, закрепленными в подвижной каретке 12, которая снабжена патрубком 13 и фиксатором 14, к последнему звену прикреплен прибор 15, соединенный кабелем 16 с компьютером 17. Для ввода направляющего патрубка 13 в скважину 18 лебедка снабжена тросом, перекинутым через шкив 19 и соединенным с подвижной кареткой 12. Для фиксирования всего устройства в шахте платформа снабжена тормозами 20, упорами 21 и домкратами 22 для изменения угла наклона мачты и совмещения с осью скважины. На фиг. 2 изображен магазин барабанного типа 23 с намотанными на нем трубами (стержни), соединенными с наконечником 4 с помощью штифта 24. Труба другого звена также соединена с наконечником 25. Между собой наконечники соединены осью 26. Для фиксирования углового положения звеньев в рабочем состоянии устройство снабжено выступом 27. Внутри звеньев размещен кабель 16 с хомутами 28, предотвращающими его осевое перемещение.

На фиг. 4 изображен другой вариант шарнира многозвенной системы с патрубком 29, поперечный размер которого равен диаметру трубы, что облегчает прохождение его через подающие ролики системы подачи. Шарнир позволяет складывать систему на 180^o в одну сторону. Шарнир, показанный на фиг. 5 позволяет складывать систему на 90^o в обе стороны, что необходимо при использовании барабанного магазина при больших углах наклона мачты.

В одной из точек платформы, под магазином, расположен индикатор 30 нагрузки на платформу.

Устройство работает следующим образом. Самоходное средство транспортирует устройство до места проведения работ. Платформу 1 устанавливают под устьем веера скважин и фиксируют. Прибор 15 соединяют с первым звеном, мачта 6 поднимается и фиксируется с помощью фиксатора 9 в положении совпадения с осью скважины. Опорный направляющий патрубок 12 перемещают с помощью лебедки 8 с тросом, перекинутым через ролик 19, до вхождения в устье скважины, фиксируют в каретке 12, образуя верхний упор мачты, предотвращающий потерю устойчивости при перегрузках. Наклон платформы изменяют с помощью угловых домкратов 22. Включением двигателя силового привода 10 прибор подают в скважину и перемещают по ней вверх. Многозвенная система из труб (стержней) 3 и наконечников 4 извлекается из магазина 2. Индикатор нагрузки 30 регистрирует и показывает изменение нагрузки по мере вхождения многозвенной системы в искривленную скважину и возрастания сил сопротивления движению всей компоновки. После окончания геофизических исследований при обратном вращении роликов 11, а также под собственным весом многозвенная система укладывается в магазин 2. Для исследования следующей скважины в данном веере с помощью лебедки изменяют угол наклона мачты 6 и операцию повторяют. После окончания исследования данного веера установку перемещают и производят исследования скважины следующего веера.

Предлагаемое устройство может быть использовано для доставки геофизических приборов, требующих ориентированного продвижения по стволу в восстающих скважинах железорудных, каменноугольных месторождений.

Применение предлагаемого устройства позволит определить координаты забоев скважин, что в свою очередь позволяет определить массу заряда с целью обрушения свода при добыче железной руды и других полезных ископаемых.

Источники информации 1. А.Г. Калинин. Искривление скважин. - М., Недра, 1974, с. 188, таблица 26.

2. А. Сас-Яворски. Установки для обслуживания скважин с использованием гибких колонн насосно-компрессорных труб.

3. Ю.В. Кодзаев. Бурение разведочных горизонтальных скважин. - М.: 1983, с. 156.

Формула изобретения

1. Устройство для перемещения геофизических приборов в восстающих скважинах, включающее передвижную платформу, многозвенную систему, состоящую из стержней и наконечников, мачту, двигатель-толкатель, отличающееся тем, что на платформе установлен магазин для однорядной укладки многозвенной системы, наконечники выполнены в виде одноосных шарниров с фиксаторами, предотвращающими поворот звеньев относительно продольной оси и изменение общей длины при их укладке в магазин и подаче в скважину.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что магазин, установленный на платформе, выполнен в виде многогранного барабана, а стержни с наконечниками имеют расчетную, переменную от ряда к ряду длину, причем внутри стержней всей многозвенной системы размещен непрерывный кабель, снабженный опорными муфтами, исключающими его перемещение под собственным весом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наконечники в каждом звене снабжены выступами и ответными впадинами, дополнительно фиксирующими соединение и препятствующими повороту звеньев относительно продольной оси.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мачта закреплена на оси с возможностью угловых перемещений, снабжена фиксаторами и подвижным дополнительным опорным направляющим патрубком, с возможностью его перемещения вдоль мачты до контактирования со стенкой скважины на устье и фиксатором.

РИСУНКИ

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