СПОСОБ РАЗМЕТКИ БРОНИРОВАННОГО КАРОТАЖНОГО КАБЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК E21B47/00 E21B47/04 

Изобретение относится к горному делу, более конкретно к каротажу или геофизическим методам исследования скважин.

Для точного определения положения в скважине геофизических приборов каротажный кабель разбивают на определенные интервалы (от 10 до 100 м в зависимости от глубины исследуемых скважин) с помощью специальных меток.

В настоящее время особенно распространена разбивка кабеля магнитными метками. Такие метки представляют из себя непротяженные намагниченные участки брони или стальных жилок кабеля. Наносят магнитные метки с помощью специального намагничивающего устройства, а улавливают и автоматически наносят на каротажную диаграмму или магнитную ленту с помощью магнитного меткоуловителя, действующего по принципу феррозонда (магнитомодуляционного преобразователя) [1] .

Однако способ разметки каротажного кабеля магнитными метками имеет два основных недостатка. Во-первых, напряженность магнитного поля меток довольно быстро уменьшается из-за их размагничивания под действием перегибов и натяжения кабеля при каротаже, а также из-за взаимодействия с железосодержащей арматурой скважин. После обслуживания 20-25-ти скважин магнитные метки почти полностью стираются и возникает необходимость в повторной разметки кабеля, что снижает производительность каротажных работ. Во-вторых, под действием магнитного поля меток намагничиваются участки кабеля соседних с метками витков на барабане каротажной лебедки, что приводит к возникновению ложных меток. Для подавления сигналов ложных меток приходится усложнять устройство каротажной регистрирующей аппаратуры.

Известен также способ нанесения на кабель визуально выделяющихся меток. Такие метки наносят на кабель вручную в виде коротких утолщений, выполненных из шпагата и изоленты. Этот способ разметки кабеля имеет свои недостатки. Во-первых, положение меток на кабеле недостаточно стабильно, и время от времени они сползают со своего места под действием трения кабеля о стенки скважины, башмак обсадной трубы и т. п. Во-вторых, такие метки неудобны для автоматического улавливания и нанесения на каротажную диаграмму. Различные механические меткоуловители, включающие в себя пружинные следящие устройства и электрические контактные преобразователи, на практике не привились, и в настоящее время контроль за метками при каротаже осуществляют визуально, и положение меток на шкале глубин каротажной диаграммы фиксируют вручную.

В результате этот способ нанесения и улавливания меток на кабеле является недостаточно надежным и неудобным на практике.

Известен также способ разметки бронированного каротажного кабеля, осуществляемый в устройстве для регистрации глубин в скважинах [2] . Это устройство предназначено для улавливания меток глубин на токопроводящей изолированной ленте. Метки на ленте представляют из себя отверстия, а улавливание их производят с помощью осветителя и фотоприемника, расположенных по разные стороны от ленты, путем выделения потока света, прошедшего через отверстие - метку в ленте.

Однако простановка таких меток на каротажном кабеле является делом ненадежным, т. к. может привести к повреждению изоляции жил кабеля или к их обрыву.

Целью изобретения является повышение надежности разметки каротажного кабеля.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем простановку и считывание меток, метки образуют путем нанесения на поверхность брони кабеля слоя вещества с повышенными отражающими свойствами, а считывание меток осуществляют путем выделения светового потока, отраженного от нанесенного слоя.

Слой вещества с повышенными отражающими свойствами может быть нанесен на броню кабеля, например, посредством электролиза никеля или хрома. Слой металла, нанесенный на броню кабеля электролизом, держится очень прочно и не смещается со своего места ни при каком трении, а повышенные отражающие свойства этого слоя обеспечивают возможность легкого считывания метки и автоматического нанесения соответствующей отметки на носителе записи с помощью осветителя и фотоприемника.

Нанесение на кабель метки в виде слоя вещества с повышенными отражающими свойствами не связано с каким-либо повреждением кабеля или ухудшением его электрических параметров.

Разметку каротажного кабеля производят при спуске его в скважину достаточной глубины или помещая его в специальные стационарные разметочные установки, обеспечивающие возможность придания ему заданного натяжения, простановки и считывания меток.

Известны установки для нанесения на кабель меток глубин, в которых кабелю придается натяжение, соответствующее рабочему натяжению при каротаже. Наиболее близким аналогом предположенного устройства для разметки бронированного каротажного кабеля является установка разметочная стационарная УРС-1010 [3] .

Установка включает в себя стационарную лебедку, динамометр, блок стоек с роликами, узел простановки меток и узел считывания меток. Узел простановки меток выполнен в виде импульсного электромагнита, а узел считывания меток в виде магнитно-модуляционного преобразователя.

Недостаток этой установки заключается в ненадежности наносимых магнитных меток, которые постепенно размагничиваются и исчезают.

Цель устройства для осуществления предлагаемого способа разметки бронированного каротажного кабеля - повышение надежности разметки.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, включающее стационарную лебедку, динамометр, блок стоек с роликами, узел простановки и узел считывания меток, содержащий осветитель и фотоприемник, снабжено источником постоянного тока, узел простановки меток выполнен в виде разъемной емкости из изоляционного материала, вмещающей спираль из металла с повышенными отражающими свойствами, причем разъемная емкость выполнена с возможностью ее залива раствором соли того же металла, а спираль расположена в разъемной емкости с возможностью охвата кабеля, при этом спираль подключена к положительному полюсу источника постоянного тока, отрицательный полюс которого соединен с броней кабеля, а узел считывания меток выполнен виде разъемного светонепроницаемого корпуса с возможностью охвата кабеля, в котором установлены осветитель и фотоприемник с возможностью попадания на фотоприемник отраженного от брони кабеля света.

На фиг. 1 изображен узел простановки меток, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - узел считывания меток, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, поперечный разрез; на фиг. 5 - устройство для осуществления предлагаемого способа разметки кабеля.

Поскольку сущность предлагаемого способа в значительной мере раскрывается через устройство для его осуществления, то сначала будет дано описание устройства, точнее его оригинальных частей - узла простановки и узла считывания меток.

Узел считывания изготовлен из изоляционного материала, например карболита, и представляет из себя разъемную емкость, состоящую из двух частей - нижней 2 и верхней 3, между которыми расположена резиновая прокладка 4. Обе части накладываются одна на другую встык и стягиваются с помощью замков 5. В переднем и заднем торцах частей 2 и 3 имеются полукруглые вырезы, снабженные резиновыми сальниками 6 так, что при соединении частей 2 и 3 в торцах емкости 1 образуются круглые отверстия, имеющие диаметр несколько меньший внешнего диаметра каротажного кабеля. Верхняя часть 3 емкости 1 снабжена двумя заливными трубками с краниками 7, а нижняя 2 - сливной трубкой с краником 8.

Внутри разъемной емкости 1 размещена спираль 9, навитая из никелевой или хромовой проволоки. При простановке меток через ось спирали проходит бронированный кабель. Внешний диаметр спирали 9, соответствует расстоянию между верхней 3 и нижней 2 частями, а также боковыми стенками внутри емкости 1. Длина спирали 9 в свободном состоянии несколько превышает длину емкости 1 так, что при небольшом сжатии ее можно вставить в емкость 1 и зафиксировать между выступами 10 на ее днище. Выступы 10 выполнены металлическими и соединены друг с другом, через низ спираль 9 подключают к плюсу источника постоянного тока для электролиза.

Узел считывания меток (фиг. 3 и 4) состоит из светонепроницаемого корпуса, выполненного из двух частей 11 и 12, соединенных шарниром 13 и скрепляемых замками 5. В центре корпуса имеется цилиндрическое отверстие 14 для кабеля 15, вокруг которого по дуге окружности через 120о размещены лампочки осветителя 16 и фотоэлементы или фотодиоды фотоприемника 17. Лампочки осветителя соединены параллельно и подключены к источнику тока (на чертеже не показан). Фотоэлементы также соединены параллельно и включены в цепь фотореле (также не показано на чертеже) для нанесения меток глубин на носитель записи (каротажную диаграмму). Как видно из чертежа (фиг. 3), осветитель 16 и фотоприемник 17 размещены в корпусе таким образом, что на фотоприемник 17 попадает только отраженный от брони кабеля свет осветителя 16. При расположении метки 18 с повышенными отражающими свойствами между осветителем 16 и фотоприемником 17 свет осветителя, отраженный блестящей меткой 18, попадает на фотоприемник 17 и вызывает срабатывание только при появлении блестящей метки между осветителем и фотоприемником и не срабатывало при прохождении через меткоулавливатель брони кабеля без меток.

На фиг. 5 полностью изображено устройство для осуществления предложенного способа с размещенными на нем узлами простановки и считывания меток.

Устройство состоит из стационарной лебедки 19, направляющего ролика 20, динамометра 21 и стоек 22 с поддерживающими роликами. Узел простановки меток 1 и узел считывания меток 11-12 размещаются и закрепляются на разметочном устройстве так, чтобы расстояние между их центрами было равно заданному расстоянию между метками.

Разметку кабеля при осуществлении предлагаемого способа производят в следующем порядке.

Подъемник или каротажную станцию устанавливают перед устройством для разметки и надежно тормозят. Бронированный каротажный кабель 15 закладывают между роликами разметочного устройства и конец его закрепляют на барабане стационарной лебедки 19. Придают кабелю рабочее натяжение, величину которого в зависимости от длины кабеля, веса каротажного снаряда, плотности скважинного флюида и др. условий эксплуатации кабеля определяют по специальным таблицам [1] . Силу натяжения кабеля контролируют по показаниям динамометра 21.

Участок брони кабеля напротив узла постановки меток 1 зачищают наждачной бумагой. Заводят кабель 15 в спираль 9 из никелевой или хромовой проволоки, а затем вкладывают спираль 9 вместе с кабелем 15 в нижнюю часть 2 емкости 1 так, чтобы кабель улегся в полукруглые вырезы торцов емкости с резиновыми сальниками 6, а спираль расположилась между выступами 10 днища емкости. Накладывают на нижнюю часть 2 емкости ее верхнюю часть 3 и стягивают обе части с помощью замков 5. Заливают в разъемную емкость 1 через одну из верхних трубок 7 раствор какой-либо из солей никеля (или хрома), например NiSO₄. Вторая верхняя трубка при этом должна быть открыта для выпуска воздуха. С помощью пружинного зажима 23 к броне каротажного кабеля 15 подключают электрический вывод 24. Другой электрический вывод 25 идет от спирали 9 через металлические выступы 10 на дне разъемной емкости.

Вывод от брони кабеля 24 подключают к минусу источника постоянного тока, а вывод от никелевой спирали 9 - к его плюсу. В качестве источника постоянного тока удобно использовать блок выпрямителя, входящего в комплект каротажной станции.

Между броней кабеля 15 и никелевой спиралью 9, находящимися в растворе, пропускают электрический ток. При этом протекает процесс электролиза, который сводится к растворению металла анода (никель) и выделению его на катоде (железная броня каротажного кабеля). В результате электролиза на броне кабеля образуется тонкий равномерный слой никеля (или хрома, если спираль 9 изготовлена из хрома и в емкость 1 залит раствор соли хрома), который и представляет из себя метку, обладающую повышенными отражающими свойствами (для краткости - блестящую метку).

Силу тока и время его пропускания через раствор подбирают экспериментально с таким расчетом, чтобы слой вещества с повышенными отражающими свойствами достаточно хорошо визуально выделялся на броне кабеля. Как было найдено опытным путем, при токе электролиза около 1А для нанесения такой метки достаточно экспозиции в 15-20 мин.

Пока продолжается нанесение на кабель первой метки, на перемычке между ближайшими к стационарной лебедке 19 стойками 22 размещают узел считывания меток 11-12 так, чтобы расстояние между его серединой и серединой разъемной емкости 1 было точно равно заданному расстоянию между метками. Для установки узла считывания меток подкладывают его нижнюю часть 12 под кабель 15, накрывают верхней 11 и стягивают зажимы 5. Положение узла считывания меток регулируют таким образом, чтобы кабель 15 располагался по оси цилиндрического выреза 14, не касаясь его стенок. Подключают питание к осветителю 16 и соединяют фотоприемник 17 с реле для нанесения меток глубин на носитель записи.

После нанесения на броню кабеля первой, ближайшей к нижнему концу кабеля, метки кабель наматывают на стационарную лебедку 19 до тех пор, пока первая метка не подойдет к узлу считывания меток 11. Как только метка 18 достигнет его центра и сработает фотореле, лебедку 19 останавливают (вручную или автоматически) и наносят на кабель вторую метку точно также, как первую. Аналогичным образом наносят все последующие метки. По мере перемотки кабеля с лебедки подъемника на стационарную лебедку 19 изменяют силу натяжения кабеля, сверяясь с показаниями динамометра 21, согласно уже упоминавшимися таблицами, что имитирует изменение натяжения кабеля по мере его спуска в скважину при каротаже.

Увеличение времени, затрачиваемого на разметку кабеля предлагаемым способом, по сравнению с нанесением магнитных меток, окупается тем, что предложенную разметку можно выполнять гораздо реже, т. к. такие метки гораздо устойчивее в процессе эксплуатации, чем широко распространенные магнитные метки.

При проведении каротажа кабель с уже нанесенными метками пропускают через узел считывания меток 11-12, с помощью которого на носитель записи наносятся соответствующие отметки глубин в автоматическом режиме. При желании или необходимости они могут наносится и вручную, т. к. эти метки, в отличие от магнитных, хорошо видны на кабеле.

В случае, если возникает необходимость в изменении положения меток на кабеле вследствие удлинения кабеля при эксплуатации или наоборот укорочения в результате ремонта, старые блестящие метки легко ликвидируются путем закрашивания нитрокраской или посредством механической или химической обработки. (56) Кривко Н. Н. , Шароварин В. Д. , Широков В. Н. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование. - М. : Недра, 1981.
Авторское свидетельство СССР N 1231217, кл. Е 21 B 47/04, 1984.
Мухер А. А. , Шакиров А. Ф. Геофизические и прямые методы исследования скважин. - М. : Недра, 1981.

Использование: в области геофизических методов исследования. Сущность изобретения: способ включает простановку и считывание меток путем нанесения на поверхность брони кабеля слоя вещества с повышенными отражающими свойствами, а считывание меток осуществляют путем выделения светового потока от нанесенного слоя. Устройство содержит лебедку, динамометр, блок стоек с роликами, узел простановки меток в виде разъемной емкости из изоляционного материала, расположенной в ней спиралью из металла с повышенными отражающими свойствами. В емкость заливают раствор соли того же металла, спираль охватывает кабель и подключена к положительному полюсу источника постоянного тока, отрицательный полюс соединен с броней кабеля, а узел считывания меток выполнен в виде из разъемного светопроницаемого корпуса с расположенными в нем осветителем и фотоприемником. 5 ил.

1. Способ разметки бронированного каротажного кабеля, включающий простановку и считывание меток, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, метки образуют путем нанесения на поверхность брони кабеля слоя вещества с повышенными отражающими свойствами, а считывание меток осуществляют путем выделения светового потока, отраженного от нанесенного слоя. 2. Устройство для разметки бронированного каротажного кабеля, включающее стационарную лебедку, динамометр, блок стоек с роликами, узел простановки меток и узел считывания меток, содержащий осветитель и фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено источником постоянного тока, узел простановки меток выполнен в виде разъемной емкости из изоляционного материала, вмещающий спираль из металла с повышенными отражающими свойствами, причем разъемная емкость выполнена с возможностью ее залива раствором соли того же металла, а спираль расположена в разъемной емкости с возможностью охвата кабеля, при этом спираль подключена к положительному полюсу источника постоянного тока, отрицательный полюс которого соединен с броней кабеля, а узел считывания меток выполнен в виде разъемного светонепроницаемого корпуса с возможностью охвата кабеля, в котором установлены осветитель и фотоприемник с возможностью попадания на фотоприемник отраженного от брони кабеля света .