Скважинный трактор для проведения работ в обсаженных скважинах Российский патент 2019 года по МПК E21B23/14 

Область техники.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для транспортировки промысловых геофизических приборов, приборов электрического дивергентного каротажа и технологических ремонтных компоновок в наклонно-направленные участки и горизонтальные окончания обсаженных нефтяных и газовых скважин, имеющих внутренний диаметр от 73 мм., до 245 мм., при верхних значениях температуры внутри скважины до 150С и гидростатическом давлении до 105 МПа.

Известно устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину (Патент РФ №2175374, Е21В 23/14, 27.10.2001), состоящее из цилиндрического корпуса, шарнирно установленные в корпусе расклинивающих опор, имеющих направляющие штоки и движущее устройство, выполненное в виде четырех втулок, попарно соединенных расклинивающими опорами, при этом в каждой паре подвижная втулка имеет ходовую гайку и установлена с возможностью передвижения, а другая втулка неподвижно закреплена на направляющих штоках, установленных в соответствующих корпусах, в каждом из которых установлен электродвигатель с понижающим редуктором и ходовым винтом с шагом, исключающим его самоторможение.

Недостатком данного устройства является низкая производительность работы ввиду небольшого линейного перемещения прибора, ограниченного расстоянием между втулками и большим временем цикла проводимой операции.

Ближайшим аналогом заявленного устройства является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину (патент РФ №2487230, Е21В 23/14, 03.05.2011), содержащее цилиндрический корпус с установленным в нем электродвигателем, шарнирно установленными расклинивающими опорами, и по крайней мере одну секцию с движителем, выполненным в виде установленных в корпусе колес с радиусом закругления, равным радиусу исследуемой скважины, согласно изобретению снабжен насосом с приводом от электромотора и гидромотором с цепным приводом на колеса, а также активатором расклинивающих опор.

Кроме того, в корпусе скважинного трактора может быть установлен дополнительный электродвигатель для активатора расклинивающих опор.

Недостаток устройства заключается в отсутствии бортовых датчиков контроля за перемещением скважинного трактора, навигацией и прочих параметров, отсутствие центрирующих устройств - центраторов позволяющих трактору сохранять устойчивое положение в скважине.

Изобретение рассчитано на работу с грузонесущим трехжильным геофизическим кабелем, длинной до 4000 метров, а также со скважинными геофизическими приборами наружным диаметром от 40 мм. до 170 мм., работающими с одной или тремя рабочими жилами кабеля, автономными геофизическими приборами и ремонтными технологическими компоновками. Изобретение управляется при помощи программно-управляемой каротажной системы, имеющей в своем составе блок питания и управления скважинным трактором.

Скважинный трактор для проведения работ в обсаженных скважинах, представляет из себя модульную цилиндрическую конструкцию, содержащую в своем составе две колесные движительные секции 3 и 5 прижимаемые к стенке скважины двигателем-активатором, находящимся в блоке активатора 4 и 6 соответственно, электронный блок 2, два центрирующих устройства - нижнего центратора 7 и верхнего центратора 1 (представлено на Общем виде - фиг. 1).

Задачей изобретения является надежная и качественная доставка в наклонно-направленные нефтяные или газовые скважины, или горизонтальные стволы подобных скважин геофизических промысловых приборов, работающих на грузонесущем геофизическом кабеле, либо автономных геофизических приборов, аппаратуры электрического дивергентного каротажа, а так же технологических ремонтных компоновок предназначенных для капитального ремонта скважин.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном тракторе используются безколлекторные двигатели постоянного тока (основной двигатель, отвечающий за перемещение трактора и двигатель активатор, отвечающий за открытие и закрытие прижимного механизма движущей колесной группы скважинного трактора), с высокой мощностью и кпд, что позволяет значительно увеличить скорость движения и тяговое усилие скважинного трактора и минимализировать наводки на транзитные провода.

Так же в отличие от прочих известных устройств для транспортировки скважинных приборов, в данном изобретении используется электронно-управляющий блок, выполненный в модульной конструкции на перепрограммируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), подключаемой посредством модема и информационной жилы геофизического кабеля с электронной вычислительной машиной (ЭВМ), наземной каротажной системы, снабженной программой управления движением скважинного трактора и регистрации параметров от блока датчиков, размещенных в электронном блоке трактора, а именно акселерометров, датчика натяжения на кабельной головке и температурного датчика, реализована возможность подключения промысловых геофизических приборов и считывания данных от них в реальном времени в каротажную систему.

Работа устройства состоит в следующем, перед началом проведения работ, на устье скважины осуществляется сборка скважинного трактора из одной или нескольких движущих секций и электронного блока на поверхности, подключению к наземной каротажной системе, посредством подключения геофизического кабеля, тестировании без аппаратуры или технологических компоновок, далее после проведения тестирования полной сборки приборов или компоновок со скважинным трактором, осуществляется спуск устройства в скважину. Контроль спуска осуществляется при помощи блока глубиномера каротажной системы, установленной на вале лебедки геофизического подъемника, а также с помощью работающих на спуске датчиков электронного блока скважинного трактора, а также при помощи геофизических приборов, находящихся в связке со скважинным трактором.

В интервалах скважины прилегающих к интервалам где геофизический кабель не должен использоваться как средство доставки (зенитный угол скважины более 40 градусов) по соображениям безопасности, для спуска уменьшается скорость спуска связки оборудования или приборов, вместе со скважинным трактором.

При достижении расчетного интервала где дальнейшая транспортировка на геофизическом грузонесущем кабеле не представляется возможным, запускается скважинный трактор. Активируется блок управления скважинным трактором, включаются электромеханические приводы, обеспечивающие прижатие колес к стенке скважины посредством работы двигателей-активаторов, через зубчатую передачу передается вращение на колеса и при прижатии этих колес к внутренней стенке обсадной трубы (показано на фиг. 2), происходит движение скважинного трактора.

Прижим колес осуществляет прижимной механизм. Он состоит из электромеханического привода и силового узла, который раздвигает и сдвигает ведущие колеса.

В процессе транспортировки приборов или технологических компоновок в скважине, следует внимательно следить за записью параметров на каротажной системе, характеризующих сам факт перемещения устройства.

В скважинном тракторе используется электронный блок, выполненный в модульной конструкции на перепрограммируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), подключаемой посредством модема и информационной жилы геофизического кабеля с электронной вычислительной машиной (ЭВМ), наземной каротажной системы, снабженной программой управления движением скважинного трактора и регистрации параметров от блока датчиков, размещенных в электронном блоке трактора, а именно акселерометров, датчика натяжения на кабельной головке и температурного датчика, реализована возможность подключения промысловых геофизических приборов и считывания данных от них в реальном времени в каротажную систему.

Запись параметров в интересующих интервалах можно производить при движении устройства, как в сторону «Забоя», так и в сторону «Устья».

Дойдя до конечного интервала проведения работ, производим закрытие прижимного механизма с колесными парами, с помощью двигателя активатора и осуществляем запись при подъеме скважинного трактора, со связкой геофизических приборов, на геофизическом кабеле. Соблюдая скоростную характеристику подъема не более 1000 м/ч.

Техническим результатом, полученным в результате решения поставленной задачи, является повышения скорости передвижения скважинного трактора и тягового усилия устройства и как следствие увеличение надежности устройства и улучшение качества электрического дивергентного каротажа и прочих способов геофизических исследований скважин в горизонтальных и наклонно-направленных участках нефтяных и газовых скважин, а так же повышение надежности доставки ремонтно-технологических компоновок для капитального ремонта скважин.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для транспортировки промысловых геофизических приборов. Техническим результатом является повышение скорости передвижения скважинного трактора и тягового усилия, а также увеличение надежности устройства и качества электрического дивергентного каротажа. Изобретение управляется при помощи программно-управляемой каротажной системы, имеющей в своем составе блок питания и управления скважинным трактором. Изобретение состоит из электронного блока и двух основных движущих секций, с возможностью подключения третьего и четвертого. Они соединены между собой электрически через трехконтактный геофизический разъем и механически посредством накидной гайки. Место стыковки герметизировано резиновыми уплотнительными кольцами. Имеется транзитный электрический провод, в месте соединений движущих секций, соединяемый разъемами. Каждая секция имеет по два ведущих колеса. Через зубчатую передачу они связаны с силовым электромеханическим приводом. Вращение электродвигателя передается на колеса и при прижатии этих колес к внутренней стенке обсадной трубы происходит передвижение скважинного трактора. Прижим колес осуществляет прижимной механизм, состоящий из электромеханического привода и силового узла - активатора, который раздвигает или сдвигает ведущие колеса относительно оси корпуса скважинного трактора. Причем прижим осуществляется через силовую пружину. На концах скважинного трактора установлены центраторы на роликах. Нижний центратор заканчивается стыковочным узлом для присоединения скважинных геофизических приборов с кабельной головкой. В транспортном положении установлена заглушка. Верхний центратор на входе имеет головку для присоединения кабельного наконечника с трехконтактным геофизическим разъемом. Электронный блок скважинного трактора состоит из контроллера, блока питания, модема, системы управления электроприводами, ключами коммутации жил и блоком датчиков, содержащим датчик натяжения на кабельной головке, акселерометры, датчик температуры. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Скважинный трактор для проведения работ в обсаженных скважинах, состоящий из двух колесных движительных секций, прижимаемых к стенке обсадной колонны двигателем-активатором, находящимся в блоке активатора каждой из секций, и имеющий нижний и верхний центраторы, обеспечивающие устойчивое положение, отличающийся тем, что в нем используется электронный блок, выполненный в модульной конструкции на перепрограммируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), подключаемой посредством модема и информационной жилы геофизического кабеля с электронной вычислительной машиной (ЭВМ), наземной каротажной системы, снабженной программой управления движением скважинного трактора и регистрации параметров от блока датчиков, размещенных в электронном блоке трактора, а именно акселерометров, датчика натяжения на кабельной головке и температурного датчика, реализована возможность подключения промысловых геофизических приборов и считывания данных от них в реальном времени в каротажную систему.

2. Скважинный трактор для проведения работ в обсаженных скважинах по п. 1, отличающийся тем, что в его движительных секциях для прижима колес к обсадной колонне и приведения скважинного трактора в движение используются безколлекторные двигатели постоянного тока, обеспечивающие движение устройства и прижим колес к стенке обсадной колонны двигателем-активатором.