УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2006 года по МПК E21B47/00 E21B17/10 

Устройство для центрирования скважинных приборов относится к области промыслово-геофизических исследований скважин и может быть использовано в скважинных приборах, используемых в обсаженных скважинах.

Известно устройство для центрирования скважинного прибора, содержащее бочкообразный блок центрирующих рессор и направляющие втулки с шарнирами (А.С. №426212, G 01 V 1/40, 1972 г.).

Известно устройство для центрирования скважинного прибора акустического каротажа, включающее бочкообразный блок центрирующих рессор и направляющие втулки с шарнирами и снабженное дополнительным блоком рессор, расположенных между рессорами основного блока и укрепленных с помощью шарниров, расположенных вторым ярусом на направляющих втулках основного блока, причем шарниры второго яруса смещены на каждой втулке вверх или вниз на равные расстояния относительно шарниров, крепящих рессоры основного блока (А.С. №717685, G 01 V 1/40, Е 21 В 47/00, 1980 г.).

Недостатки известных устройств обусловлены конструкцией скважин, в которых трубы в муфтовых соединениях установлены с зазором равным по нормалям 27-56 мм, а учитывая разнотолщинность труб, в колонне труб, в местах муфтовых соединений, образуются разрывы глубиной, равной сумме толщин труб и глубине проточки под выход резьбы, выполненной в муфтах, и шириной 27-56 мм. Таким образом, количество рессор не влияет на надежность работы блоков, а их надежность ограничена ударами и резкими перегибами при прохождении мест муфтовых соединений, помимо чего, для приборов акустического каротажа, шумомеров и сейсмометров это еще и дополнительное шумовое сопровождение.

Наиболее близким по технической сущности является принятое за прототип устройство для центрирования скважинных приборов, содержащее дугообразные рессоры, концы которых шарнирно связаны с двумя подвижными втулками, установленными на корпусе прибора, где, между втулками и корпусом прибора, установлены цилиндрические вкладыши, при этом на внутренней поверхности каждой из втулок выполнена кольцевая проточка, а на наружной поверхности вкладышей - две кольцевые проточки, расстояние между которыми равно длине втулки, причем в каждой кольцевой проточке установлено разрезное пружинное кольцо, вкладыши выполнены в виде двух полуколец, втулка жестко зафиксирована пружинными кольцами на вкладыше, а концы рессор связаны с пружинными кольцами, которые установлены в кольцевых проточках втулок (А.С. №1305322, Е 21 В 47/00, 1987 г.).

Недостатки известного устройства аналогичны вышеизложенным и обусловлены конструкцией скважины.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства в условиях обсаженных скважин, повышение эффективности центрирования скважинных приборов и снижение уровня шума при движении скважинного прибора по колонне труб.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для центрирования скважинных приборов, содержащем дугообразные рессоры, концы которых шарнирно связаны с двумя подвижными втулками, на внутренней поверхности которых выполнена кольцевая проточка, в которой установлено разрезное кольцо-вкладыш, дугообразные рессоры объединены в пары и равномерно расположены по окружности подвижных втулок, а рессоры в паре закреплены на диаметрально противоположных концах подвижных втулок со смещением не менее чем на 60 мм относительно друг друга.

Новыми признаками прибора является то, что:

дугообразные рессоры объединены в пары и равномерно расположены по окружности подвижных втулок, что обеспечивает распределение силовых реакций опор между двумя рессорами одновременно, следовательно, силовая характеристика рессор может быть слабее в два раза по сравнению с расчетной;

рессоры в паре установлены на диаметрально противоположных концах подвижных втулок и смещены в продольном сечении подвижных втулок не менее чем на 60 мм относительно друг друга, что, при прохождении мест муфтовых соединений труб, гарантирует плавность прохода устройства в скважине за счет взаимосвязанного раскрытия рессор в паре, так как ни одна из рессор не сможет раскрыться в зазорах муфтовых соединений, поскольку опорная база пары рессор (более 60 мм) больше максимально допустимого зазора в стыке труб в муфтовых соединениях (56 мм.).

Сообразуясь с возможностью дальнейшего усовершенствования устройства, в дугообразных рессорах, на скользящей поверхности, могут быть выполнены сквозные пазы, в которых на опорах закреплены вращающиеся ролики.

Дополнительными новыми признаками устройства является введение вращающихся роликов, что позволяет перевести работу рессор из режима скольжения опорной поверхности рессор в режим вращения опорных поверхностей вращающихся роликов, облегчая условия работы рессор, при этом диаметр роликов может быть сколь угодно мал, так как рессоры в паре работают одновременно и имеют опорную базу более 60 мм и по роликам тоже.

Из анализа патентной и научно-технической литературы подобное решение проблемы не известно и использование в приборах, применяющих в качестве центраторов пары взаимосвязанных дугообразных рессор, установленных с гарантированным смещением по оси подвижной втулки, не обнаружено, что позволяет сделать вывод о «Новизне» и «Изобретательском уровне» предлагаемого устройства.

На фиг.1 представлен первый вариант конструкции предложенного технического решения устройства для центрирования скважинных приборов.

Устройство для центрирования скважинных приборов (фиг.1) содержит дугообразные рессоры 1 и 2, соединенные в пары 3 и равномерно расположенные по окружности, подвижные втулки 4 и 5, на которых шарнирно закреплены или зажаты рессорные пары 3, разрезное кольцо-вкладыш 6, изготовленное из антифрикционного материала и установленное в кольцевой проточке подвижных втулок 4 и 5, рессоры 1 и 2 в паре 3 закреплены на диаметрально противоположных концах подвижных втулок 4 и 5 со смещением в продольном сечении подвижных втулок 4 и 5 не менее чем на 60 мм относительно друг друга. Для надежного центрирования прибора в скважине количество дугообразных пар в центраторе должно быть не менее трех.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку наружный диаметр рессорных пар 3 в исходном состоянии больше внутреннего диаметра скважины, то при нахождении в скважине рессоры пружинят и, отталкиваясь от стенок скважины, раздвигают подвижные втулки 4 и 5, обеспечивая центральное положение скважинного прибора. При этом кольцо-вкладыш 6 обеспечивает легкость скольжения втулок по направляющей или корпусу прибора. При прохождении прибора по колонне труб скважины рессоры 1 и 2 находятся в сжатом положении, при этом опорные усилия на рессоры равномерно распределены между рессорами 1 и 2 как в парах 3, так и между парами. При прохождении рессорной парой стыков скважинных труб, в местах муфтовых соединений, одна из рессор пары 3, например 1, будет находиться в области скважинной трубы, а другая, например 2,будет находиться в зазоре скважинных труб муфтовых соединений, однако первая рессора не даст сжаться рессоре 2, так как концы обеих рессор закреплены на одних и тех же подвижных втулках 4 и 5.

Таким образом, работая в паре, рессоры 1 и 2 реагировать на зазоры в местах муфтовых соединений скважинных труб не будут.

На фиг.2 представлен дополнительный вариант конструкции предложенного технического решения устройства для центрирования скважинных приборов, снабженный вращающимися роликами 7, закрепленными на опорах 8 в сквозных пазах, выполненных на скользящей поверхности дугообразных рессор 1 и 2.

Устройство работает аналогично вышеописанному устройству, при этом скольжение рессор 1 и 2 по скважинным трубам заменено на вращение роликов 7, величина которых может быть сколь угодно мала в связи с одновременной работой рессор 1 и 2 в парах 3 и невозможностью проваливания роликов в зазоры скважинных труб в муфтовых соединениях.

Предлагаемое устройство планируется реализовать при разработке и выпуске скважинных приборов акустического каротажа скважин и в приборах радиоактивного каротажа малого диаметра.

Таким образом, устройство для центрирования скважинных приборов позволяет повысить эффективность центрирования приборов в скважинах и снизить уровень шума центраторов, возникающий при прохождении прибором мест стыка скважинных труб в местах муфтовых соединений, в результате чего, достигается технический эффект, заключающийся в повышении надежности работы рессорных центраторов в условиях исследования обсаженных скважин, что в конечном итоге ведет к повышению экологической безопасности разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений.

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин, в частности к скважинным приборам, применяемым в обсаженных скважинах. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства в условиях обсаженных скважин, повышение эффективности центрирования скважинных приборов и снижение уровня шума при движении скважинного прибора по колонне труб. Для этого дугообразные рессоры устройства объединены в пары, равномерно расположенные по окружности подвижных втулок. Рессоры в паре закреплены на диаметрально противоположных концах подвижных втулок и смещены не менее чем на 60 мм относительно друг друга. На внутренней поверхности подвижных втулок выполнена кольцевая проточка, в которой установлено разрезное кольцо-вкладыш. На скользящей поверхности дугообразных рессор выполнены сквозные пазы, в которых на опорах закреплены вращающиеся ролики. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для центрирования скважинных приборов, содержащее дугообразные рессоры, концы которых шарнирно связаны с двумя подвижными втулками, на внутренней поверхности которых выполнена кольцевая проточка, в которой установлено разрезное кольцо-вкладыш, отличающееся тем, что дугообразные рессоры объединены в пары и равномерно расположены по окружности подвижных втулок, а рессоры в паре закреплены на диаметрально противоположных концах подвижных втулок со смещением не менее чем на 60 мм относительно друг друга.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на скользящей поверхности дугообразных рессор выполнены сквозные пазы, в которых на опорах закреплены вращающиеся ролики.