КАРОТАЖНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к области разведочной геофизики и может быть использовано для опробования взрывных и эксплуатационно-разведочных скважин диаметром 250-450 мм и глубиной до 30 м при сетке бурения скважин, равной 5×5 или 6×6 м.

Известна каротажная станция «Карьер», смонтированная на шасси автомобиля, кузов которого разделен на две секции: аппаратурную и спуско-подъемного оборудования.

Спуско-подъемное оборудование станции рассчитано для работы на скважинах с необорудованным устьем. Оно включает двухбарабанную лебедку с кабелем для подключения скважинных приборов, привод лебедки с разделенным регулированием скоростей подъема кабеля, кабелеукладчик, блок измерения глубины с мерным элементом, направляющий узел кабеля, смонтированный на раме - основании лебедки. Лебедка снабжена отдельными цепными приводами барабанов и ленточными тормозами. Осью барабанов она установлена перпендикулярно продольной оси автомобиля с возможностью поворота и фиксации ее в кузове для ориентации по центру устья скважин. Направляющий узел кабеля выполнен в виде откидной стрелы с установленным на ней роликом блок-баланса с возможностью поворота последнего вокруг продольной оси стрелы, а стрела имеет возможность перемещения для установки напротив соответствующего барабана и изменения угла наклона для направления кабеля по центру устья и оси скважины. В рабочем положении стрела с роликом, служащим одновременно мерным элементом, выводится в направлении расположения скважины через проем задней двери кузова, на ролик устанавливают кабель с подсоединенным к нему измерительным прибором. Стрела фиксируется в рабочем и транспортном положении, а ролик блок-баланса во время переезда закрепляется отдельно в кузове [Каротажная станция «Карьер» Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Белгород, ВИОГЕМ, 1975].

К недостаткам аналога следует отнести: трудоемкость точной установки на скважину с необорудованным устьем из-за необходимости перемещения автомобиля задним ходом и маневрирования им при установке станции в рабочее положение у устья скважины, необходимость дополнительного регулирования положением лебедки в кузове и стрелы направляющего узла кабеля относительно устья скважины, неудобство работы с лебедкой вследствие необходимости одновременного управления включением привода и торможения барабана лебедки, недостаточная самоориентация блок-баланса в вертикальной плоскости из-за возможности его поворота только вокруг оси стрелы, установленной наклонно, повышенная вероятность соскальзывания кабеля с блок-баланса из-за близости размещения последнего от барабанов лебедки и ограниченной его самоориентации и сложность конструкции лебедки.

Эти недостатки затрудняют установку станции на устье скважины, усложняют управление спуско-подъемными операциями при каротаже, приводят к низкой производительности, снижению надежности и безопасности работ.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков и выбранной в качестве прототипа является каротажная станция, смонтированная на шасси автомобиля, содержащая аппаратурную секцию с контрольно-измерительными приборами и секцию спуско-подъемного оборудования, включающего лебедку с кабелем, намотанным на барабан, причем один конец кабеля через токосъемный коллектор соединен с аппаратурной секцией, а другой через кабельный наконечник - со скважинным прибором, привод барабана лебедки, механизмы управления приводом и торможения барабана, кабелеукладчик, блок измерения глубины с мерным элементом и направляющий узел с блок-балансом, выполненный с возможностью изменения положения и фиксации в рабочем и транспортном положениях. Лебедка жестко связана с основанием кузова и ориентирована геометрической осью ее барабана вдоль продольной оси автомобиля, а направляющий узел жестко связан с рамой лебедки, выведен в боковую стенку кузова с размещением блок-баланса за пределами кузова со стороны места водителя, при этом блок-баланс установлен с возможностью выдвижения по направляющей и поворота его ролика в рабочее положение.

Для упрощения конструкции лебедки и управления приводом барабана механизм торможения барабана выполнен в виде фрикционной муфты, соединяющей барабан с приводом, который снабжен при этом самотормозящимся червячным редуктором.

Для повышения компактности лебедки мерный элемент блока измерения глубины выполнен в виде барабана, размещенного на раме лебедки с возможностью взаимодействия с кабелеукладчиком по ширине барабана, при этом каротажный кабель прижат к мерному барабану снизу.

Блок-баланс соединен с направляющим узлом шарниром Гука.

Направляющий узел снабжен съемным указателем устья скважины, состоящим из стержня-отвеса, подвешенного в центре желоба блок-баланса, ограничителя колебаний отвеса и центрирующей опоры с расположенным в ее центре вертикальным штырем.

Для упрощения указателя устья скважины в качестве стержня-отвеса использован скважинный прибор [А.с. №1712923].

Недостатками каротажной станции по прототипу являются расположение направляющего узла, требующего применения ручного труда при переездах автомобиля от скважины к скважине при длине скважинного прибора, большей расстояния «блок-баланс направляющего узла-поверхность Земли», фиксированное рабочее положение направляющего узла с блок-балансом, затрудняющее совмещение оси скважинного прибора с устьем скважины, которое достигается только путем маневрирования автомобилем; отсутствие переходного (звукопылеизоляционного) пространства между оператором станции и источником шума, которое снижает степень промышленной санитарии.

Задачей создания изобретения является расширение арсенала каротажных станций.

Техническими результатами, которые могут быть получены при использовании изобретения, являются

- реализация назначения каротажной станции с положительными техническими результатами;

- уменьшение времени установки каротажной станции в рабочее положение на скважине;

- повышение производительности каротажной станции;

- упрощение совмещения оси скважинного прибора с устьем скважины;

- снижение доли ручного труда;

- снижение инфильтрационных потерь и улучшение условий труда;

- исключение образования петель кабеля в пространстве секции спуско-подъемного оборудования при спуске скважинного прибора в случае непредвиденных остановок спуска или несвоевременной остановки электропривода барабана при достижении скважинным прибором забоя скважины.

Решение указанной задачи и достижение вышеперечисленных результатов стало возможно благодаря тому, что в известной каротажной станции, смонтированной в изотермическом автофургоне, установленном на шасси автомобиля и включающем аппаратурную секцию с контрольно-измерительными приборами и секцию спуско-подъемного оборудования, в которой установлена лебедка с кабелем, намотанным на барабан, привод барабана, кабелеукладчик, блок измерения глубины с мерным элементом и направляющий узел с блок-балансом, выполненный с возможностью изменения положения и фиксации в рабочем и транспортном положениях, скважинный прибор, аппаратурная секция и секция спуско-подъемного оборудования разделены дополнительной шлюзовой секцией, в которой выполнены наружная дверь и двери в эти секции, секция спуско-подъемного оборудования примыкает к задней стенке кабины автомобиля для обеспечения водителю хорошего обзора блок-баланса направляющего узла, выполненного в виде наклонно-раздвижной консоли, скважинного прибора и устья скважины, при этом блок-баланс наклонно-раздвижной консоли установлен с возможностью изменения его местоположения в горизонтальной плоскости и расположен на высоте, превышающей длину скважинного прибора, а блок-баланс снабжен механизмом натяжения кабеля, установленного с возможностью поддержания постоянного усилия натяжения кабеля на участке между блок-балансом наклонно-раздвижной консоли и барабаном.

Изобретательским шагом является расширение сектора обзора для водителя путем расположения блок-баланса наклонно-раздвижной консоли с возможностью одновременного видения скважинного прибора и устья скважин, что позволяет обеспечить совмещение их осей, а также расположение блок-баланса в рабочем состоянии на расстоянии большем, чем отрезок «блок-баланс направляющего узла-поверхность Земли», что в свою очередь позволяет устранить ручной труд на операции транспортировки скважинного прибора при переезде автомобиля от скважины к скважине.

Выполнение в фургоне шлюзовой секции и размещение ее между аппаратурной секцией и секцией спуско-подъемного оборудования позволяет создать между последними переходное звукопылеизоляционное пространство, обеспечивающее улучшение условий труда и снижение инфильтрационных потерь.

Использование приводного механизма натяжения кабеля обеспечивает его постоянное натяжение в пределах секции спуско-подъемного оборудования, что позволяет исключить образование петель кабеля в пространстве этой секции при спуске скважинного прибора в случае непредвиденных остановок спуска или несвоевременной остановки электропривода барабана при достижении скважинным прибором забоя скважины.

Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие чертежи.

Фиг.1. Схема размещения оборудования в изотермическом фургоне, состоящем из аппаратурной, шлюзовой секций и секции спуско-подъемного оборудования.

Фиг.2. Компоновка механизмов спуско-подъемного оборудования в виде рамы барабана с электроприводом, наклонно-раздвижной консоли, состоящей из колонны телескопической, механизма тяги наклона колонны, привода выдвижения колонны, кабелеукладчика, токосъемника, датчика глубины, прижимного ролика, механизма натяжения кабеля с электроприводом.

Фиг.3. Кинематическая схема механизмов спуско-подъемного оборудования (вертикальный разрез).

Каротажная станция для геофизических исследований скважин (фиг.1 и 2) смонтирована на шасси 1 автомобиля и состоит из изотермического фургона 2, состоящего из трех секций: аппаратурной 3, шлюзовой 4 и секции спуско-подъемного оборудования 5. Элементы информационно-управляющего вычислительного комплекса (не показаны) размещены в герметичном шкафу 6 аппаратурной секции 3, установленном в перегородке 7. В этой же секции установлены кресло 8 для оператора и кресло 9 для пассажиров. Для визуального осмотра устья скважины 10 и наблюдения за спуском скважинного прибора 11 на кабеле 12 в боковой стенке фургона выполнено смотровое окно 13 (фиг.1). Шлюзовая секция 4 служит для снижения инфильтрационных потерь и дополнительной шумопылеизоляции аппаратурной секции 3. В секции спуско-подъемного оборудования 5 установлены электростанция 14 и спуско-подъемное оборудование 15, включающее раму 16, барабан 17 с электроприводом 18 (фиг.2), наклонно-раздвижную консоль (не показана), составными механизмами которой являются колонна 19 телескопическая, блок-баланс 20, механизм 21 тяги 22 наклона колонны 19 телескопической, привод 23 выдвижения колонны 19 телескопической, кабелеукладчик 24, токосъемник 25, датчик глубины 26, ролик 27, поддерживающий плотность навивки кабеля на барабан 17, механизм 28 натяжения кабеля с электроприводом 29 и прижимным роликом 30 и успокоитель 31 качания скважинного прибора 11. Остановку подъема скважинного прибора 11 выполняют подъемом грузика 32, связанного с рычагом 33, посредством концевого выключателя (не показан).

Каротажная станция работает следующим образом. По прибытии на участок работ водитель автомобиля - машинист каротажной станции запускает электростанцию 14, которая обеспечивает питание информационно-управляющего вычислительного комплекса (не показан) и электроприводов спуско-подъемного оборудования 15, с помощью дистанционного пульта управления (не показан) переводит наклонно-раздвижную консоль из транспортного положения (вручную освобождает крепление) в рабочее (электроприводами спуско-подъемного оборудования). Блок-баланс наклонно-раздвижной консоли устанавливают на расстоянии от борта фургона ≈1,5 м и ≈3,5 м над уровнем Земли.

Скважинный прибор 11 извлекают из транспортного контейнера (он находится в секции спуско-подъемного оборудования 5, на чертеже не показан), выносят из фургона 2 и переводят в рабочее положение (висящим на кабеле). Управляя наклоном и раздвижением колонны и маневрируя автомобилем водитель совмещает ось скважинного прибора 11 с устьем скважины 10 (фиг.3). Оператор информационно-управляющего вычислительного комплекса, наблюдая в смотровое окно 13, осуществляет спуск скважинного прибора 11 до забоя скважины (не показан). Скорость каротажа выбирается заранее с помощью инвертора (не показан) электроприводом 18 барабана 17. Каротаж скважины выполняется при подъеме. Остановка электропривода спуско-подъемного оборудования осуществляется автоматически подъемом кабельным наконечником (не показан) грузика 32, связанного через рычаг 33 с концевым выключателем (не показан). Каротаж скважины 10 заканчивают. Автомобиль переезжает на другую скважину 10. При необходимости водитель автомобиля дистанционным пультом управления электроприводами наклона и раздвижения наклонно-раздвижной консоли (не показана) совмещает ось скважинного прибора 11 с устьем скважины 10. Резкие качания скважинного прибора 11 при переездах гасятся благодаря применению демпферов (не показан).

Заявленное изобретение иллюстрируют примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Каротажная станция имеет следующие технические характеристики:

Вид регистрации геофизических характеристикцифровойВид обработки зарегистрированной информациикомпьютернаяЕмкость барабана, м60Диаметр кабеля, мм6,1Число жил кабеля1-3Тяговое усилие, кН2,0Скорость подъема скважинного прибор, м/ч10-2000Тип приводаэлектрическийВид управленияс компьютера и параллельного пульта дистанционного управления спуско-подъемным оборудованиемВысота оси блок-баланса от поверхности Земли, м3,5Длина наружной части наклонно-раздвижной консоли, м1,5Базовый автомобильГАЗ-33081

Аппаратурная и секция спуско-подъемного оборудования разделены дополнительной шлюзовой секцией.

Каротажная станция передана в эксплуатацию для каротажа взрывных и эксплуатационно-разведочных скважин в карьере ОАО «Стройленский ГОК». Глубина скважин до 30 м, диаметр 250 мм, расстояние между скважинами 6 м. Обслуживающий персонал: оператор и водитель автомобиля - машинист каротажной станции. Время установки каротажной станции в рабочее положение на скважине - 1 мин, время каротажа - до 2-х мин. Производительность каротажной станции - до 100 скважин за шесть часов работы.

Пример 2 (по примеру 1)

Каротаж скважин осуществлен с помощью каротажной станции по прототипу в карьерах ОАО «Лебединский ГОК» и ОАО «Михайловский ГОК».

Технические данные:

Вид регистрации геофизических характеристикцифровойВид обработки зарегистрированной информациикомпьютернаяЕмкость барабана, м350Диаметр кабеля, мм6,1Число жил кабеля1-3Тяговое усилие, кН1,66

Скорость подъема

Скважинного прибора,м/чфиксированная 30,150 и 700Тип приводаэлектрическийВид управленияс пульта оператораВысота оси блок-баланса от поверхности Земли, м1,5Длина наружной части направляющего узла, м1,2Базовый автомобильГАЗ-66

Глубина скважин до 30 м, диаметр 250 мм, расстояние между скважинами 6 м. Обслуживающий персонал: оператор, водитель автомобиля - машинист каротажной станции и носильщик прибора. Время установки каротажной станции в рабочее положение на скважине - 3 мин, время каротажа - до 3-х мин. Производительность каротажной станции - до 60 скважин за шесть часов работы.

Как видно из примеров 1 и 2, заявляемая совокупность существенных признаков позволяет реализовать назначение каротажной станции с позитивными результатами, а именно, производительность возросла с 60 скважин за шесть часов по прототипу до 100 скважин, время установки каротажной станции в рабочее положение на скважине сократилось по сравнению с прототипом в три раза, время каротажа уменьшилось в 1,5 раза, что обусловлено упрощением и оперативностью совмещения оси скважинного прибора с осью скважины. За счет расположения блок-баланса наклонно-раздвижной консоли на высоте, превышающей длину скважинного прибора, снижена доля ручного труда. Благодаря применению снабжения привода блок-баланса механизмом натяжения кабеля исключено образование петель кабеля в пространстве секции спуско-подъемного оборудования при спуске скважинного прибора в случае непредвиденных остановок или несвоевременной остановки электропривода барабана при достижении скважинным прибором забоя скважины.

Введение шлюзовой секции между операторской и спуско-подъемного оборудования секциями обеспечивает снижение инфильтрационных потерь и улучшение условий труда.

Изобретение относится к области разведочной геофизики и может быть использовано для опробования взрывных и эксплуатационно-разведочных скважин. Каротажная станция смонтирована в изотермическом автофургоне, установленном на шасси автомобиля и включающем аппаратурную секцию с контрольно-измерительными приборами и секцию спуско-подъемного оборудования, в которой установлена лебедка с кабелем, намотанным на барабан, привод барабана, кабелеукладчик, блок измерения глубины с мерным элементом и направляющий узел с блок-балансом, выполненный с возможностью изменения положения и фиксации в рабочем и транспортном положениях, скважинный прибор. При этом аппаратурная секция и секция спуско-подъемного оборудования разделены дополнительной шлюзовой секцией, в которой выполнена наружная дверь и двери в эти секции. Секция спуско-подъемного оборудования примыкает к задней стенке кабины автомобиля для обеспечения водителю хорошего обзора блок-баланса направляющего узла, выполненного в виде наклонно-раздвижной консоли, скважинного прибора и устья скважины. Причем блок-баланс наклонно-раздвижной консоли установлен с возможностью изменения его местоположения в горизонтальной плоскости и расположен на высоте, превышающей длину скважинного прибора. Также блок-баланс наклонно-раздвижной консоли снабжен механизмом натяжения кабеля, установленного с возможностью поддержания постоянного усилия натяжения кабеля на участке между блок-балансом наклонно-раздвижной консоли и барабаном. Технический результат - сокращение времени установки каротажной станции в рабочее положение на скважине, возрастание производительности, снижение доли ручного труда, снижение инфильтрационных потерь и улучшение условий труда. 3 ил.

Каротажная станция, смонтированная в изотермическом автофургоне, установленном на шасси автомобиля и включающем аппаратурную секцию с контрольно-измерительными приборами и секцию спускоподъемного оборудования, в которой установлена лебедка с кабелем, намотанным на барабан, привод барабана, кабелеукладчик, блок измерения глубины с мерным элементом и направляющий узел с блок-балансом, выполненный с возможностью изменения положения и фиксации в рабочем и транспортном положениях, скважинный прибор, отличающаяся тем, что аппаратурная секция и секция спускоподъемного оборудования разделены дополнительной шлюзовой секцией, в которой выполнена наружная дверь и двери в эти секции, секция спускоподъемного оборудования примыкает к задней стенке кабины автомобиля для обеспечения водителю хорошего обзора блок-баланса направляющего узла, выполненного в виде наклонно-раздвижной консоли, скважинного прибора, при этом блок-баланс наклонно-раздвижной консоли установлен с возможностью изменения его местоположения в горизонтальной плоскости и расположен на высоте, превышающей длину скважинного прибора, также блок-баланс наклонно-раздвижной консоли снабжен механизмом натяжения кабеля, установленного с возможностью поддержания постоянного усилия натяжения кабеля на участке между блок-балансом наклонно-раздвижной консоли и барабаном.