УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВОРОТА СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 1997 года по МПК E21B47/01 

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.

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.

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.