УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОСТАВКИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ В СКВАЖИНУ Российский патент 2009 года по МПК E21B23/14 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для доставки геофизических приборов в скважину по патенту РФ на изобретение №2054539, содержащее каротажный кабель и средство доставки в виде дополнительных грузов, выполненных с возможностью нанизывания на каротажный кабель. На концах секций и зажимов выполнены замковые элементы.

Недостаток заключается в том, что общая длина всех секций дополнительных грузов должна быть больше, чем длина горизонтального участка скважины. Для скважин, имеющих горизонтальный участок большой протяженности, это устройство неприменимо из-за большой трудоемкости ручных работ, большого веса грузов и возможности обрыва геофизического кабеля.

Известно устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину по АС СССР на изобретение №1208199, прототип, которое содержит геофизический кабель и средство доставки, выполненное в виде кожуха, внутри которого установлен гидравлический движитель, выполненный в виде двух винтов, вращающихся в одну сторону, и привода, выполненного в виде электрического двигателя. Гидравлический движитель установлен в кожухе с зазором.

Недостаток - скручивание геофизического кабеля вследствие действия реактивного момента на корпус устройства из-за того, что оба винта вращаются в одну сторону.

Задача создания изобретения - предотвращение скручивания геофизического кабеля.

Решение указанной задачи достигнуто в устройстве для доставки геофизических приборов в скважину, содержащем геофизический кабель и средство перемещения геофизических приборов в скважине, выполненное в виде кожуха, внутри которого установлен гидравлический движитель, выполненный в виде двух гребных винтов, соединенных с приводом, который размещен в кожухе с кольцевым зазором, при этом гребные винты выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны. Привод может быть выполнен в виде электродвигателя с механизмом передачи, например редуктором или мультипликатором. Гребные винты могут быть выполнены соосными и соединены с ротором электродвигателя через планетарную дифференциальную передачу. Кожух перед гребными винтами содержит коническую входную часть. Кожух закрыт со стороны входа фильтрующей сеткой. Внутри герметичного корпуса установлен компенсатор давления и температурного расширения. Геофизический кабель намотан на катушку, с которой соединен ролик датчика длины кабеля.

Сущность изобретения поясняется фиг.1…8, где:

на фиг.1 приведена схема доставки геофизического прибора в скважину,

на фиг.2…4 приведен скважинный прибор со средством доставки,

на фиг.5 и 6 приведен первый вариант исполнения средства доставки,

на фиг.7 и 8 приведен второй вариант исполнения средства доставки.

Устройство (фиг.1) предназначено для спуска в скважину 1 геофизического прибора 2.

Устройство (фиг.1…8) содержит наземную и скважинную аппаратуру. Наземная аппаратура включает пульт управления 3, компьютер 4 с монитором 5, к которым подключен источник питания 6. С пультом управления 3 соединен геофизический кабель 7, намотанный на катушку 8. С геофизическим кабелем 7 или катушкой 8 контактирует ролик 9 устройства для измерения длины кабеля 10.

Скважинная аппаратура содержит геофизический прибор 2 и средство доставки 11, установленное в герметичном корпусе 12. Устройство имеет на одном из торцов кабельный наконечник 13, к которому подключен геофизический кабель 7. Геофизический прибор 2 может иметь выполненные на герметичном корпусе 12 центраторы 14 (фиг.2). Между геофизическим прибором 2 и средством доставки 11 выполнен стыковочный узел 15 для герметичного механического и электрического соединения скважинного прибора 2 со средством доставки 11.

Средство доставки 11 содержит привод 16 (преимущественно это может быть электрический двигатель) и гидравлический движитель 17 в виде одного или двух гребных винтов 18 и 19. Схема с двумя винтами 18 и 19 имеет преимущество по сравнению со схемой, имеющей один гребной винт, т.к. отсутствует реактивный момент, приводящий к вращению средства доставки 11 и к скручиванию геофизического кабеля 7. Герметичный корпус 20 установлен внутри кожуха 21 с образованием кольцевого зазора «В». Кожух 21 выполнен открытым с обоих торцов и содержит перед гребными винтами 18 и 19 коническую часть 22. Кожух 21 закрыт со стороны входа фильтром 23 для предотвращения попадания на гребные винты 18 и 19 посторонних частиц крупных размеров, попадание которых может принести к заклиниванию. Между гребными нишами 18 и 19 и приводом 16 установлен механизм преобразования 24 для преобразования вращения одного вала привода 16 во вращение двух валов 25 и 26. Внутри герметичного корпуса 20 установлен компенсатор давления и температурного расширения 27.

Стыковочный узел 15 может быть выполнен в нескольких вариантах. На фиг. 2 приведен стыковочный узел 15, обеспечивающий герметичность внутренних полостей геофизического прибора 2 и средства доставки 11. При этом использованы тянущие гребные винты 18 и 19.

На фиг.3 приведен вариант стыковки скважинного прибора 2 и средства доставки 11 с толкающими гребными винтами 18 и 19.

На фиг.4 приведен вариант, где роль стыковочного узла 15 выполняют шарнирная тяга 28 и промежуточный кабель 29 (фиг.3). Шарнирная тяга 28 необходима для обеспечения прохождения радиусного участка скважины. Внешний диаметр геофизического прибора 2 и средства доставки 11 должен быть меньше диаметра скважины 1.

Гидравлический движитель 17 может иметь несколько вариантов исполнения. Ниже приведены два варианта гидравлического движителя.

Средство доставки 11 может быть выполнено с двумя гребными винтами (фиг.5 и 6) и содержит установленные в полом цилиндрическом кожухе 21 два гребных винта 18 и 19, имеющих возможность вращения в противоположные стороны, и механизм преобразования 24. В качестве механизма преобразования 24 можно использовать редуктор или мультипликатор. Гидравлический движитель 17 должен иметь обязательно два гидравлических винта, вращающихся в противоположные стороны. Это необходимо, чтобы исключить вращение кожуха 21 и скручивание геофизического кабеля 7.

Механизм преобразования 24 содержит установленную на ведущем валу 30 ведущую шестерню 31. В зацеплении с ведущей шестерней 31 находится первая промежуточная шестерня 32, установленная на первом ведомом валу 25. Вторая промежуточная шестерня 33 установлена на этом же валу и находится в зацеплении с ведомой шестерней 34. Это обеспечивает противоположное вращение гидравлических винтов 18 и 19 и предотвращает вращение кожуха 21, закручивание геофизического кабеля 7.

Второй вариант механизма преобразования и гидравлического движителя приведен на фиг.7 и 8.

Гребные винты 18 и 19 установлены соосно на ведомых валах 25 и 26, выполненных концентрично, при этом ведомый вал 25 проходит внутри ведомого вала 26. Наиболее предпочтительное исполнение механизма передачи - это применение редуктора или мультипликатора в виде эпициклического зубчатого механизма, например дифференциального планетарного редуктора. В этом варианте механизм преобразования содержит (фиг.7) установленное на ведущем валу 30 центральное колесо 35, солнечное колесо 36 и сателлиты 37, установленные на водиле 38.

Работа устройства (фиг.1…8).

В скважину 1 сбрасывают на геофизическом кабеле 7 геофизический прибор 2 и устройство доставки 11, соединенные стыковочным узлом 15. Вертикальный участок скважины 1 устройство проходит под действием силы тяжести, при этом геофизический кабель 7 разматывается с катушки 8 и датчик длины кабеля 10 определяет глубину, на которую спущено устройство, и передает эту информацию в компьютер 4. По горизонтальному участку скважины или по участку, имеющему уклон меньше чем 5…7 градусов, перемещение устройства без посторонних сил невозможно. Поэтому с устройства управления 3 включают подачу электроэнергии по геофизическому кабелю 7 на привод 16, который раскручивает гребные винты 18 и 19 гидравлического движителя 17. Гребные винты 18 и 19 вращаются в противоположные стороны за счет применения механизма преобразования 24. За счет противоположного вращения гидравлических винтов 18 и 19 на кожух 21 не действует вращающий момент и он не вращается, а геофизический кабель 7 не закручивается.

Промывочная жидкость гребными винтами 18 и 19 отбрасывается через кольцевой зазор «В» в сторону, противоположную забою. При этом создается реактивная сила, перемещающая устройство доставки 11 вперед, оно, в свою очередь, перемешает геофизический прибор 2. Информация с геофизического прибора 2 передается по геофизическому кабелю 7 на компьютер 4 и монитор 5.

Применение предложенного технического решения позволило:

1. Обеспечить доставку геофизических приборов в горизонтальный участок скважины на определенную глубину и передачу с него информации но проводному каналу связи.

2. Предотвратить скручивание геофизического кабеля из-за вращения геофизического прибора за счет применения двух гребных винтов, вращающихся в противоположном направлении.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении нефтяных и газовых скважин. Технический результат - повышение надежности доставки геофизического прибора на горизонтальном участке скважины за счет предотвращения скручивания геофизического кабеля. Устройство для доставки геофизических приборов в скважину, содержащее геофизический кабель и средство перемещения геофизических приборов в скважине, выполненное в виде кожуха, внутри которого установлен гидравлический движитель, выполненный в виде двух гребных винтов, соединенный с приводом, причем привод расположен в геометрическом корпусе и размещен в кожухе с кольцевым зазором, а два гребных винта выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для доставки геофизических приборов в скважину, содержащее геофизический кабель и средство перемещения геофизических приборов в скважине, выполненное в виде кожуха, внутри которого установлен гидравлический движитель, выполненный в виде двух гребных винтов, соединенный с приводом, причем привод расположен в геометрическом корпусе и размещен в кожухе с кольцевым зазором, отличающееся тем, что два гребных винта выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде электродвигателя с механизмом передачи, например редуктором или мультипликатором.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что гребные винты выполнены соосными и соединены с ротором электродвигателя через планетарную дифференциальную передачу.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что часть кожуха перед гребными винтами выполнена конической.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что кожух закрыт со стороны входа жидкости фильтрующей сеткой.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что внутри герметичного корпуса установлен компенсатор давления и температурного расширения.

7. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что геофизический кабель намотан на катушку, с которой соединен ролик датчика длины кабеля.

8. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что на корпусе выполнен стыковочный узел для герметичного механического и электрического соединения со скважинным прибором.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что стыковочный узел содержит шарнирную тягу и промежуточный кабель с кабельными наконечниками.