Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину



Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину
Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину
Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину
Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину

 


Владельцы патента RU 2515141:

Трубников Михаил Львович (RU)

Изобретение относится к средствам для доставки приборов в горизонтальные участки необсаженных наклонно-направленных скважин. Устройство содержит полый цилиндрический корпус, узел его перемещения, снабженный электродвигателем, шариковинтовой парой и тяговым элементом и узел фиксации, снабженный фиксирующими платформами и шарнирными рычагами. При этом корпус выполнен в виде последовательно соединенных между собой звеньев с возможностью обеспечения жесткого соединения их между собой в направлении их осевого перемещения и взаимного вращения в двух ортогональных плоскостях и в направлении взаимного скручивания. В полости каждого звена расположен узел перемещения звена и узел фиксации звена. При этом узел перемещения каждого звена выполнен в виде расположенных с двух концов звена электродвигателей, выходные валы каждого из которых кинематически связаны с шариковинтовой парой, гайка которой жестко соединена с тяговым элементом, выполненным в виде стержня, другой конец которого жестко соединен с местами крепления шарнирных рычагов узла фиксации. Технический результат заключается в повышении производительности работы устройства, снижении нагрузок при прохождении в скважинах со значительными нарушениями геометрии, повышении надежности и безаварийности работ. 4 ил.

 

Изобретение относится к области геофизических исследований нефтяных и газовых скважин, в частности к средствам для доставки приборов в горизонтальные участки необсаженных наклонно направленных скважин.

Известно устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее цилиндрический корпус, расклинивающие опоры и движитель, выполненный в виде колес, установленных на валах расклинивающих опор через обгонные муфты, при этом в корпусе установлен электрический двигатель с редуктором с конической и цепной передачей (патент РФ № 2150569 по кл. Е21В 23/14 от 10.06.2000 г.)

Недостатком данного устройства является относительно низкая производительность устройства и надежность устройства при нарушениях геометрии скважины.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее цилиндрический корпус, узел перемещения, снабженный электродвигателем, шариковинтовой парой с тяговым элементом, узел фиксации, снабженный расклинивающими опорами с роликами и шарнирными рычагами, при этом узел перемещения снабжен движителем в виде колес, установленных в корпусе (патент РФ № 2236549 по кл. Е21В 23/14 от 20.11.2004 г.).

Наличие узла перемещения, содержащего движители колесного типа, обуславливает относительно низкое тяговое усилие при прохождении горизонтальных участков исследуемых скважин, недостаточную скорость

прохождения, значительные нагрузки на корпус устройства при передвижении в скважинах со значительными нарушениями геометрии, что снижает надежность устройства и безаварийность работ.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении производительности работы устройства, снижении нагрузок при прохождении в скважинах со значительными нарушениями геометрии, повышение надежности и безаварийности работ.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащем полый цилиндрический корпус, узел его перемещения, снабженный электродвигателем, шариковинтовой парой и тяговым элементом, и узел фиксации, снабженный фиксирующими платформами и шарнирными рычагами, корпус выполнен в виде последовательно соединенных между собой звеньев с возможностью обеспечения жесткого соединения их между собой в направлении их осевого перемещения и взаимного вращения в двух ортогональных плоскостях и в направлении взаимного скручивания, в полости каждого звена расположен узел перемещения звена и узел фиксации звена, при этом узел перемещения каждого звена выполнен в виде расположенных с двух концов звена электродвигателей, выходные валы каждого из которых кинематически связаны с шариковинтовой парой, гайка которой жестко соединена стяговым элементом, выполненным в виде стержня, другой конец которого жестко соединен с местами крепления шарнирных рычагов узла фиксации.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для доставки приборов в горизонтальную скважину.

На фиг. 2 - узел перемещения звена.

На фиг. 3 - узел фиксации звена.

На фиг. 4 - иллюстрация диаграммы движения устройства для доставки приборов в горизонтальную скважину.

Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину содержит корпус в виде однотипных звеньев I, II, III, IV, последовательно соединенных через соединительные пружинные вставки 1 (фиг. 1).

Вставка содержит три элемента вращения (фиг. 1, б) и обеспечивает жесткое соединение звеньев в направлении перемещения, но допускает их взаимное вращение в двух ортогональных плоскостях, совпадающих с продольной осью устройства, а также в направлении взаимного скручивания. К передней части головного звена (звено IV) крепится обтекатель 4, обеспечивающий снижение сопротивления в процессе перемещения, а к задней части последнего звена (звено I) крепится ввод 5, обеспечивающий подключение к каротажному кабелю 6 и коммутацию кабельных жил при переводе устройства из транспортного положения в рабочее и наоборот.

В полости каждого звена расположен узел перемещения звена (фиг. 2) и узел фиксации звена (фиг. 3).

Узел фиксации звена (фиг. 3) содержит две соосные втулки 7 и 8 с возможностью их перемещения в осевом направлении как относительно друг друга, так и относительно корпуса звена 3 (фиг. 1). Внутренние поверхности 9 соосных втулок 7 и 8 (на фиг. 3 показаны для втулки 7 ) соединены с передней поперечной стенкой 10 и задней поперечной стенкой 11, а на внешних поверхностях закреплены концы рычагов 12, другие концы которых закреплены на фиксирующих платформах 13 и при помощи шарниров 14. Система рычагов обеспечивает при взаимном перемещении втулок 7 и 8 удаление или приближение фиксирующих платформ относительно оси устройства, оставаясь параллельными ей.

Для взаимного перемещения втулок используется электродвигатель 15 с понижающим редуктором 16 и шариковинтовая пара, состоящая из винта 17 и гайки 18. Винт связан с передней поперечной стенкой 10, а гайка закреплена на задней поперечной стенке 11. Вращение от выходного вала редуктора к винту передается через подвижное вдоль оси телескопическое соединение внутреннего 19 и внешнего валов 20. Такое соединение обеспечивает передачу от внутреннего вала к внешнему валу только вращательное движение, допуская свободное взаимное перемещение валов в направлении оси. Это обеспечивает функционирование фиксирующего узла в любой допустимой точке его положения относительно корпуса звена 3 при неподвижно закрепленном электродвигателе 15.

Между передней 10 и задней 11 поперечными стенками расположена пружина 21, обеспечивающая возврат фиксирующих платформ 13 в исходное сложенное положение при отключении электродвигателя 15. Задняя поперечная стенка перемещается относительно корпуса вдоль линейных направляющих 22, исключающих взаимное вращение корпуса и узла фиксации.

Механизм перемещения (фиг. 2) состоит из двух идентичных по составу и принципу работы механизмов, расположенных в передней и задней части звена. Каждый из механизмов содержит тяговый электродвигатель 23 с редуктором 24, вращение от выходного вала которого передается винту 25 шариковинтовой пары (винт 25 и гайка 26). Гайка 26 жестко соединена с тяговыми стержнями 27, вторые концы стержней соединены с передней поперечной стенкой 10 узла фиксации, жестко соединенной с втулкой 8, на которой закреплены рычаги 12 (см. фиг. 3). При работе устройства тяговые элементы 27 перемещаются вдоль корпуса устройства по закрепленным на корпусе линейным направляющим 28; допускающим движение передней стенки относительно корпуса только в направлении его оси.

Работа устройства для доставки приборов в горизонтальную скважину иллюстрируется диаграммой на фиг. 4 (а - з).

Устройство доставляется к горизонтальному участку скважины в транспортном положении (фиг. 4, а), при этом фиксирующие платформы всех звеньев прижаты к корпусу. Управление устройством осуществляется от наземной аппаратуры оператором, либо в автоматическом режиме. Перед началом работы по сигналу от наземной аппаратуры кабельные жилы ввода 5 подключаются к электрическим цепям устройства, обеспечивая его готовность к работе.

На начальном этапе узлы фиксации двух звеньев (звенья II и IV) переводятся в разложенное состояние, их платформы фиксируются на стенках скважины. После этого начинается процесс рабочего перемещения устройства вдоль скважины.

На первом этапе рабочего движения (фиг. 2, б) фиксирующие узлы звеньев II и IV под действием механизмов перемещения движутся назад относительно корпуса, а т.к. платформы узлов зафиксированы на стенках скважины, то фактически имеет место движение корпуса вперед относительно стенок. Звенья I и III при этом пассивны. Так как все звенья жестко соединены между собой в продольном направлении, то относительно стенок скважины движется вперед все устройство, обеспечивая необходимое тянущее усилие для перемещения геофизических приборов и кабеля. По достижении фиксирующими узлами крайнего заднего положения относительно корпуса этот этап рабочего движения завершается.

Далее фиксирующие узлы звеньев I и III переводятся в разложенное состояние, а звенья II и IV складываются (фиг. 2, в).

На втором этапе рабочего движения (фиг. 2, г) фиксирующие узлы звеньев I и III перемещаются относительно корпуса назад, а звеньев II и IV вперед, в результате чего устройство доставки продолжает движение вперед относительно стенок скважины, а фиксирующие узлы звеньев II и IV перемещаются вперед, опережая общее движение устройства.

Второй этап рабочего движения завершается по достижении фиксирующими узлами звеньев I и III крайнего заднего, а звеньев II и IV крайнего переднего положения относительно корпуса своих звеньев. После этого фиксирующие узлы звеньев II и IV переводятся в разложенное состояние, а звеньев I и III складываются (фиг. 2, д).

Следующий этап (фиг. 2, е) аналогичен предыдущему с тем отличием, что на стенках скважины зафиксированы звенья II и IV, а вперед перемещаются фиксирующие узлы звеньев I и III.

Далее рабочий цикл повторяется (фиг. 2, ж, з идентичны фиг. 2, в, г).

В процессе перевода фиксирующих узлов звеньев из сложенного состояния в разложенное и наоборот в случае существенных нарушений геометрии скважины возможно смещение продольной оси отдельных звеньев относительно оси устройства, а также их поворот вдоль продольной оси. Использование пружинных соединительных вставок 1 позволяет избежать значительных изгибающих и скручивающих нагрузок на корпус звеньев в этом случае.

Выполнение корпуса устройства в виде последовательно соединенных между собой звеньев, в корпусе каждого из которых расположен узел

перемещения звена на основе поступательных кинематических пар и узел фиксации звена, позволяет повысить производительность работы устройства, снизить нагрузки при прохождении в скважинах со значительными нарушениями геометрии, повысить надежность при прохождении и доставке оборудования в заданные точки скважины.

Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее полый цилиндрический корпус, узел его перемещения, снабженный электродвигателем, шариковинтовой парой и тяговым элементом, и узел фиксации, снабженный фиксирующими платформами и шарнирными рычагами, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде последовательно соединенных между собой звеньев с возможностью обеспечения жесткого соединения их между собой в направлении их осевого перемещения и взаимного вращения в двух ортогональных плоскостях и в направлении взаимного скручивания, в полости каждого звена расположен узел перемещения звена и узел фиксации звена, при этом узел перемещения каждого звена выполнен в виде расположенных с двух концов звена электродвигателей, выходные валы каждого из которых кинематически связаны с шариковинтовой парой, гайка которой жестко соединена с тяговым элементом, выполненным в виде стержня, другой конец которого жестко соединен с местами крепления шарнирных рычагов узла фиксации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для изоляции водопритоков в открытых стволах многозабойных горизонтальных скважин.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено в нефтегазовых скважинах, оборудованных добычным насосом типа электроцентробежный насос для исследования профиля притока в интервале пласта по глубине скважины с помощью многопараметровых измерительных приборов, перемещаемых на геофизическом кабеле.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, может применяться в нефтегазовых скважинах, оборудованных добычным насосом типа электроцентробежный насос, для исследования профиля притока в интервале пласта по глубине скважины.

Изобретение относится к бурению горизонтальных и сильнонаклонных нефтяных и газовых скважин и может быть применено для доставки приборов в горизонтальную скважину.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам, обеспечивающим проведение геофизических исследований в наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважинах приборами и инструментами на геофизическом кабеле.

Изобретение относится к области измерения температурного распределения при разработке месторождений высоковязких нефтей и битумов в устройствах для добычи высоковязкой нефти и битумов, при воздействии на призабойную зону скважин пара при высоких температурах до 350°C и давлении до 17 МПа.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для доставки оборудования в горизонтальные скважины. .

Изобретение относится к способам выполнения операций в стволе скважины с использованием скважинных инструментов с перемещающимися секциями. .

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам, обеспечивающим проведение исследований и работ в скважинах приборами и инструментами на каротажном кабеле или проволоке.

Изобретение относится к исследованию скважин, имеющих горизонтальные участки большой протяженности, и может быть применено для доставки прибора. Устройство содержит геофизический кабель с размещенным на нем движителем, выполненным из набора грузов, и закрепленный на конце геофизического кабеля прибор. Геофизический кабель выполнен с диаметром, минимально возможным из условия его прочности на разрыв. Грузы движителя выполнены в виде шаров, эллипсоидов или коротких цилиндров со сферическими торцами, имеющих осевые отверстия из условия свободного перемещения грузов относительно оси геофизического кабеля. Грузы движителя выполнены с диаметром, максимально возможным из условия их свободной проходимости в скважине. Технический результат заключается в увеличении протяженности (глубины) доставки исследовательских приборов в горизонтальные участки до 1000 м и более, снижении трения о стенки трубы, повышении надежности и уменьшении аварийности устройства. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к оборудованию для доставки приборов в горизонтальную скважину. Скважинный тягач, в первом варианте, содержит два тянущих блока, включающие цилиндрические корпуса, соединенные сцепной втулкой, и движители. Движители содержат винт с кинематической резьбой и набор рифленых плашек, соединенных поворотно-сдвижными рычагами с нажимной втулкой, выполненной с шипами и взаимодействующей с винтом, и буферной втулкой, причем парой параллельно направленных рычагов. Буферная втулка содержит подпружиненные башмаки торможения и центральным отверстием расположена на винте. В корпусах выполнены продольные пазы, в которых размещены шипы нажимной втулки, башмаки буферной втулки и рифленые плашки с поворотно-сдвижными рычагами, с возможностью перемещения их на длине винта. В корпусах размещены реверсивные электродвигатели, передающие винтам крутящий момент посредством магнитной муфты, помещенной в герметичной оболочке. Электродвигатели связаны между собой и с наземным пунктом управления каротажным кабелем. Технический результат заключается в повышении надежности доставки приборов в горизонтальные скважины. 2 н. и 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области нефтепромысловой геофизики и может быть использовано при проведении геофизических исследований наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является значительное уменьшение сил сопротивления продвижению шлангокабеля в условно горизонтальном участке скважины, возникающих в местах контакта шлангокабеля со стенками скважины, а также понижение износа шлангокабеля и увеличение длины его продвижения. Предложенный шлангокабель содержит по всей длине каналы, заполненные рабочими телами низкой плотности, а также функциональные элементы, представляющие собой составляющие части шлангокабеля, необходимые для изоляции, придания прочности и передачи различных сред - жидкостей, газов, электроэнергии, информации. При этом в качестве рабочих тел могут быть использованы твердое тело, жидкость, газ или их комбинация. Особенностью предложенного шлангокабеля является то, что каналы, заполненные рабочими телами, соединены своими концами друг с другом. Причем указанные рабочие тела имеют различную плотность и разделены между собой эластичными поршнями. Кроме того, шлангокабель может содержать дополнительно глухие каналы, постоянно заполненные рабочим телом низкой плотности. Предложен также способ доставки глубинного прибора в интервал исследования скважины при помощи предложенного шлангокабеля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гидрогеологическим исследованиям наклонно-направленных или горизонтальных скважин и предназначено для перемещения кабеля или колонны из труб, а также геофизических приборов, жестко связанных с ним вдоль скважины. Трактор состоит из цилиндрического корпуса, электродвигателя, соединенного с насосом, шарнирно установленные расклинивающиеся опоры с колесами и активатор. Насос связан с первым фильтром тонкой очистки, вторым фильтром тонкой очистки, соединенным с предохранительным клапаном, которые вместе с первым датчиком давления подключены к обратному клапану, соединенному через первый распределитель с активатором расклинивающихся опор, в каждое колесо которых вмонтированы первый, второй, третий и четвертый гидравлические моторы. При этом к каждому гидравлическому мотору насос подключен через второй распределитель и первый, второй и третий делители потока, каждый из которых связан со вторым, третьим, четвертым и пятым датчиками давления, которые связаны с аналогово-цифровым преобразователем и процессором. В состав гидравлической системы входит бак с уравнительным клапаном, причем бак связан с первым, вторым и третьим фильтрами тонкой очистки, при этом первый датчик давления соединен со вторым распределителем, а третий фильтр тонкой очистки подключен к обратному клапану, первому распределителю, второму распределителю и каждому гидравлическому мотору. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия скважинного трактора. 2 ил.

Группа изобретений относится к устройствам и способам доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины и к способам сборки таких устройств. Техническим результатом является повышение надежности, повышение плавности перемещения геофизического прибора. Устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины включает шлангокабельную компоновку из двух шлангокабелей разного диаметра, размещенных коаксиально один в другом с геофизическим прибором на конце одного из шлангокабелей. Торец шлангокабеля меньшего диаметра, находящийся внутри шлангокабеля большего диаметра, имеет поршень, сопряженный с шлангокабелем большего диаметра. Шлангокабели размещены один в другом по всей длине шлангокабеля большего диаметра в исходном взаимном расположении. Устройство имеет ограничитель взаимного перемещения шлангокабелей на величину, не превышающую длину шлангокабеля большего диаметра. Имеется напорная камера с двумя соосными отверстиями в противоположных стенках, отверстие большего диаметра герметично соединено с шлангокабелем большего диаметра, а шлангокабель меньшего диаметра проходит через уплотнение в отверстие меньшего диаметра и через отверстие большего диаметра. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть применено для доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину. Способ основывается на креплении к концу колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) скважинных приборов, к которым присоединен конец отрезка кабеля, длина которого соизмерима с длиной вертикального участка скважины. При последующем наращивании длины колонны НКТ геофизические приборы вместе с отрезком кабеля и колонной НКТ продвигаются по горизонтальному участку скважины на расстояние от скважины, соизмеримое с длиной вертикального участка скважины. Затем в скважину опускают дополнительный участок геофизического кабеля, длина которого соизмерима с длиной вертикальной части скважины. Нижний конец этого дополнительного отрезка кабеля механически и электрически (путем бесконтактного радиоволнового соединения) соединяют с верхним концом отрезка кабеля, подсоединенного к геофизическим приборам и находящегося в колонне НКТ. После этого при необходимости колонну НКТ путем наращивания ее длины вместе с содержащимся в ней кабелем перемещают вдоль горизонтальной части скважины на большее удаление от скважины. Затем снова можно дополнительно опустить в скважину очередной отрезок кабеля и присоединить его электрически и механически к уже имеющимся в скважине отрезкам, соединенным между собой. Этот процесс присоединения очередного отрезка кабеля к уже содержащимся в скважине отрезкам кабеля можно проводить последовательно до достижения концом НКТ при наращивании колонны труб НКТ наиболее удаленной от скважины точки, соответствующей концу участка горизонтальной части скважины, намеченной для исследований. После спуска каждого очередного дополнительного отрезка кабеля в скважину его прижимают к колонне НКТ, чтобы при последующем перемещении колонны НКТ вдоль скважины не было относительного перемещения кабеля и колонны НКТ. Как только геофизические приборы достигнут намеченной концевой точки в горизонтальной части ствола скважины и все требуемые дополнительные отрезки кабеля будут опущены в скважину, устанавливается постоянная информационная связь геофизических приборов с земной поверхностью. После этого приборы прижимают к стенке скважины, а прижим отрезков кабеля и приборов к колонне НКТ устраняют, тем самым обеспечивая беспрепятственное извлечение из скважины требуемого участка колонны НКТ, соизмеримого с длиной горизонтальной части ствола скважины, намеченной для исследований. После этого геофизические приборы вместе с подсоединенными к ним отрезками геофизического кабеля можно перемещать вдоль горизонтальной части ствола скважины от ее забоя к вертикальному участку скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину.

Группа изобретений относится к области эксплуатации нефтяных, газовых и водяных скважин и предназначено для образования трещин в призабойной зоне пласта и увеличения ее проницаемости в целях повышения производительности скважин. Способ включает воздействие на пластовую жидкость и породу давлением накопленных газообразных продуктов горения твердого топлива. Накопление газов осуществляют по меньшей мере в двух газонакопительных секциях, внутренний объем каждой из которых равен от 10 до 18 л, при сгорании по меньшей мере в одной из секций заряда твердого топлива массой не менее 6 кг, с повышенным газообразованием от 1100 л/кг. Выпуск газов осуществляют через газораспределительную секцию, в одну или несколько стадий, равномерно по всей ширине обрабатываемого интервала пласта. Для выпуска газов при заданном давлении используют разрывные мембраны куполообразной формы, изготовленные из тонколистового проката, обеспечивающие разброс давления срабатывания не более 5%. Технический результат заключается в повышении эффективности и безопасности технологии разрыва пласта. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к скважинному инструменту, вытянутому в продольном направлении, содержащему корпус инструмента; рычажный блок, выполненный с возможностью перемещения между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса инструмента; блок активации рычага, расположенный в корпусе инструмента и предназначенный для перемещения рычажного блока между убранным положением и выдвинутым положением. Причем блок активации рычага содержит камеру поршня, проходящую в продольном направлении скважинного инструмента, поршневой элемент, расположенный внутри камеры поршня и выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении скважинного инструмента. При этом блок активации рычага дополнительно содержит работающий на кручение элемент, содержащий первый канал для текучей среды, предназначенный для подачи гидравлической текучей среды от насоса в рычажный блок. Причем работающий на кручение элемент соединен с рычажным блоком и вращение работающего на кручение элемента осуществляется путем перемещения поршневого элемента. Более того, изобретение относится к системе инструментального снаряда, содержащего множество скважинных инструментов, причем, по меньшей мере, один скважинный инструмент представляет собой скважинный инструмент согласно данному изобретению. Технический результат заключается в повышении эффективности скважинного инструмента. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 15 ил.
Наверх