Способ зондирования скважин и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области исследования скважин и может найти применение при зондировании нефтегазовых скважин. Сущность: снаряд с капсулой под аппаратуру доставляют в заданную область скважины. Фиксируют снаряд относительно стенки скважины путем временного создания механической связи между ними. Устройство для фиксации выполнено как минимум из одного упругоэластичного тела замкнутого объема, подключенного через исполнительные органы к источнику рабочей среды. Считывают информацию. После считывания механическую связь прерывают. Информацию передают на центральный пульт для обработки и анализа. Технический результат: повышение скорости и качества считываемой информации. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к исследовательскому оборудованию и может быть использовано для зондирования нефтегазовых скважин с целью считывания информации при определении их состояния и характеристик.

Известны способы глубинного считывания информации, основанные на доставке в заданную область капсулы (батисферы) с аппаратурой для последующего исследования области (например, TV съемки, взятие проб грунта т.п.).

Транспортирование капсулы с аппаратурой в заданную область осуществляется с помощью троса, закрепленного на носителе (судне), см., например, М.Л.Заферман, Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М.Книповича., Мурманск, История отечественной океанологии, стр.2 (см. www.vitiaz.ru).

Благовещенский В.П., Мишина Н.Д. Использование телевидения в подводных исследованих. Подводные методы исследований. Сб. научных трудов, ПИНРО, Мурманск, 1991 г.

Гирс М.И., Опыт эксплуатации подводного аппарата ТИНРО-2, Судостроение, №2, 1979 г.

Недостатком всех вышеописанных решений является пониженная точность считывания информации, обусловленная отсутствием четкой фиксации капсулы с аппаратурой относительно исследуемого объекта.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предполагаемому изобретению является способ зондирования скважин, включающий доставку в заданную область скважины снаряда с капсулой под аппаратуру для последующего считывания информации в заданной области скважины, см. пат. РФ №2177676, МПК H 04 N, 7/18, 7/22, 9/00, Публ.27.12.2001 г., Бюл.№36.

Устройство для реализации способа содержит снаряд с капсулой под аппаратуру для считывания информации и средство транспортирования вышеуказанного снаряда в заданную область скважины.

Недостатками приведенного технического решения являются пониженная скорость и качество считываемой информации при использовании в качестве средства транспортирования снаряда гибкого кабель-троса (за счет большой длины кабеля, в сочетании с его незначительной жесткостью, время успокоения снаряда для обеспечения качественного считывания информации занимает большой промежуток времени, кроме того, при сканировании поверхности скважины за счет возникновения реактивных сил будут возбуждаться крутильные колебания снаряда, что также сказывается на качестве считываемой информации).

Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении скорости и качества считываемой информации.

В соответствии с предполагаемым изобретением вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе зондирования скважин, включающем в себя доставку в заданную область скважины снаряда с капсулой под аппаратуру для последующего считывания информации в заданной области скважины, после доставки в заданную область скважины снаряда с капсулой под аппаратуру, перед считыванием информации в заданной области скважины, осуществляют фиксацию вышеуказанного снаряда относительно стенки скважины путем временного создания механической связи между стенкой скважины и снарядом с капсулой под аппаратуру, а после считывания информации вышеуказанную связь прерывают.

Кроме того, создание временной механической связи между стенкой скважины и снарядом с капсулой под аппаратуру производят путем равномерного изменения габаритов последнего в направлении, поперечном стенке скважины.

Устройство для зондирования скважин, содержащее снаряд с капсулой под аппаратуру для считывания информации и средство транспортирования вышеуказанного снаряда в заданную область скважины, снабжено средством временной фиксации снаряда с капсулой под аппаратуру относительно стенки скважины в заданной области, выполненным как минимум из одного упругоэластичного тела замкнутого объема, подключенного через исполнительные органы к источнику рабочей среды и смонтированному на хвостовике, предусмотренном на снаряде с капсулой под аппаратуру.

Кроме того, упругоэластичное тело замкнутого объема выполнено горообразной кольцевой формы, а на хвостовике снаряда с капсулой под аппаратуру предусмотрены размещенные друг против друга пара щечек, при этом вышеуказанный хвостовик продет через центральное отверстие упругоэластичного тела горообразной кольцевой формы, размещенное между щечками хвостовика.

Кроме того, источник рабочей среды выполнен в виде баллона со сжатым газом, а исполнительные органы - в виде последовательно установленных на выходе баллона нормально закрытого трехлинейного двухходового электромагнитного распределителя и датчика давления, подключенных к блоку управления.

Кроме того, щечки хвостовика выполнены дискообразной формы, на ближайших сторонах которых предусмотрены радиальные направляющие под подпружиненные ползуны U-образной формы для охвата упругоэластичного тела.

Кроме того, на наружных поверхностях перемычек U-образных ползунов предусмотрены выступы для взаимодействия со стенкой скважины.

Кроме того, выступы перемычек U-образных ползунов выполнены из материала, твердость которого превышает твердость поверхности стенки скважины.

Кроме того, снаряд содержит дополнительный отсек для размещения баллона со сжатым газом, смонтированный на свободном конце хвостовика снаряда. Предлагаемое техническое решение поясняется с помощью графических материалов, где на Фиг.1 изображен снаряд с капсулой под аппаратуру для считывания информации после его доставки в заданную область (на глубину - Н), на Фиг.2 - место I в увеличенном масштабе на Фиг.1, на Фиг.3 - схема подключения источника сжатого воздуха (рабочей среды) к упругоэластичным телам замкнутого объема.

Устройство для зондирования скважины 1 содержит снаряд 2 с капсулой 3, в которой размещена аппаратура для считывания информации (например, для видеосъемки или ультразвукового исследования состояния скважины). Снаряд 2 выполнен с хвостовиком 4, на котором предусмотрены щечки 5, 6 (как минимум одна пара) дискообразной формы, охватывающие упругоэластичные тела 7 горообразной формы, через центральное отверстие которых продет хвостовик 4. На ближайших (обращенных друг к другу) сторонах щечек 5, 6 выполнены радиальные направляющие 8 под ползуны U-образной формы 9, охватывающие тела 7 и подпружиненные к оси хвостовика 4 упругими элементами 10.

Для повышения надежности фиксации снаряда в заданной области на наружной поверхности перемычек ползунов 9 предусмотрены выступы 11, твердость которых превышает твердость стенки 12 скважины 1. На свободном конце хвостовика 4 предусмотрен отсек 13 для размещения баллона 14 со сжатым воздухом. Баллон 14 (см. Фиг.3) через исполнительные органы в виде последовательно установленных на его выходе нормально замкнутого трехлинейного двухходового электромагнитного распределителя 15, датчика давления 16 и блока управления 17, пневматически связан с полостями упругоэластичных тел 7 (пневматическая связь может осуществляться, например, как с помощью канала 18, предусмотренного в хвостовике 4 (см. Фиг.2), так и с помощью трубопроводной арматуры, проходящей снаружи хвостовика 4).

Транспортирование снаряда по скважине 1 в заданную область может осуществляться, например, при помощи кабель-троса 19 (с соответствующими приводами), подключенного к центральному наземному пульту, а питание аппаратуры при зондировании, как с помощью аккумуляторных батарей, так и с поверхности при незначительных глубинах скважины (в графических материалах условно не показано).

Реализация предлагаемого способа по схеме, приведенной выше, осуществляется следующим образом.

Снаряд 2 с капсулой 3 под аппаратуру для считывания информации доставляют с помощью средства для транспортирования (например, кабель-троса 19) в заданную область скважины 1 (на глубину Н). После чего (см. Фиг.3) с блока 17 подается команда на распределитель 15 для его открытия и подачи сжатого воздуха из балона 14 через датчик давления 16 в полости упругоэластичных тел 7. Последние под действием избыточного давления, увеличиваясь в объеме (за счет равномерного приращения наружного радиуса тел 7 в направлении поперечном скважине 1), перемещают ползуны 9 в радиальном направлении по направляющим 8 до упора в стенку 12 скважины 1. При достижении необходимого давления обеспечивающего надежную фиксацию снаряда 2 относительно стенки 12 скважины 1, с датчика 16 через блок 17 подается сигнал на распределитель 15 для прекращения подачи сжатого воздуха из баллона 14 (показано на Фиг.2 пунктиром).

После фиксации снаряда 2 относительно стенки 12 скважины 1, производят считывание необходимой информации о состоянии последней. Считанная информация передается на центральный пульт (в графических материалах условно не показано) для соответствующей обработки и анализа.

Следует отметить, что прием считываемой информации и передача управляющих сигналов может производиться как с помощью кабель-троса 19, так и с помощью приема и подачи радиосигналов (с помощью радиоаппаратуры, размещенной на поверхности и в капсуле зондирующего снаряда). После окончания считывания информации с блока 17 подается управляющий сигнал на распределитель 15 для стравливания воздуха из полостей тел 7 в атмосферу (скважину 1). При этом ползуны 9 под действием упругих сил элементов 7 и пружин 10 выйдут из контакта со стенкой 12 скважины 1 и зондирующий снаряд может быть перемещен в другую исследуемую зону для повторения вышеописанного цикла.

Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение имеет преимущество по сравнению с известным, а именно за счет четкой и быстрой фиксации зондирующего снаряда с аппаратурой относительно стенки скважины повышается скорость процесса и качество считываемой информации.

Следовательно, при использовании заявляемого способа и устройства для его осуществления достигается технический результат, заключающийся в повышении скорости процесса и качества считываемой информации.

По материалам заявки в настоящее время изготовлен макетный образец устройства, испытания которого подтвердили достижение вышеуказанного технического результата.

1. Способ зондирования скважин, включающий доставку в заданную область скважины снаряда с капсулой под аппаратуру для последующего считывания информации в заданной области скважины, передачу считанной информации на центральный пульт для соответствующей обработки и анализа, отличающийся тем, что после доставки в заданную область скважины снаряда с капсулой под аппаратуру, перед считыванием информации в заданной области скважины осуществляют фиксацию вышеуказанного снаряда относительно стенки скважины путем временного создания механической связи между ними при помощи устройства, выполненного минимум из одного упругоэластичного тела замкнутого объема, подключенного через исполнительные органы к источнику рабочей среды, а после считывания информации вышеуказанную связь прерывают.

2. Устройство для зондирования скважин, содержащее снаряд с капсулой под аппаратуру для считывания информации и средство транспортирования вышеуказанного снаряда в заданную область скважины, отличающееся тем, что оно снабжено средством временной фиксации снаряда с капсулой под аппаратуру относительно стенки скважины в заданной области, выполненным минимум из одного упругоэластичного тела замкнутого объема, подключенного через исполнительные органы к источнику рабочей среды и смонтированному на хвостовике, предусмотренном на снаряде с капсулой под аппаратуру.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упругоэластичное тело замкнутого объема выполнено торообразной кольцевой формы, а на хвостовике снаряда с капсулой под аппаратуру предусмотрены размещенные друг напротив друга пара щечек, при этом вышеуказанный хвостовик продет через центральное отверстие упругоэластичного тела торообразной кольцевой формы, размещенное между щечками хвостовика.

4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что источник рабочей среды выполнен в виде баллона со сжатым газом, а исполнительные органы - в виде последовательно установленных на выходе баллона нормально закрытого трехлинейного двухходового электромагнитного распределителя и датчика давления, подключенных к блоку управления.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что щечки хвостовика выполнены дискообразной формы, на ближайших сторонах которых предусмотрены радиальные направляющие под подпружиненные ползуны U-образной формы для охвата упруго-эластичного тела.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на наружных поверхностях перемычек U-образных ползунов предусмотрены выступы для взаимодействия со стенкой скважины.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что выступы перемычек U-образных ползунов выполнены из материала, твердость которого превышает твердость поверхности стенки скважины.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что снаряд содержит дополнительный отсек для размещения баллона со сжатым газом, смонтированный на свободном конце хвостовика снаряда.