Внутрилубрикаторный проталкиватель геофизического кабеля Российский патент 2024 года по МПК E21B23/14 E21B33/72 

Изобретение относится к области геофизических и гидродинамических исследований и может быть использовано в нефтяной промышленности, преимущественно при исследовании горизонтальных скважин с наклонным устьем применением геофизического кабеля «жесткой» конструкции для проталкивания приборов.

Известен способ доставки геофизических приборов в зону исследования горизонтального участка ствола скважины и устройство для реализации способа (патент RU № 2686761, МПК Е21В 23/14, Е21В 47/01, опубл. 30.04.2019, Бюл. № 13), включающий доставку геофизических приборов в зону исследования горизонтального участка ствола скважины применением кабеля специальной «жесткой» конструкции в нижней части подвески для проталкивания прибора.

Согласно изобретению, глубинная подвеска оснащена дополнительным облегчающим проталкивание утяжелителем, в качестве которого использована связка, составленная из имеющихся на исследуемой скважине труб (насосно-компрессорные трубы (НКТ) или бурильные), предварительно опускают их в скважину и удерживают на устье элеватором, а затем опускают через них в скважину прибор на куске «жесткого» кабеля длиной, превышающей сумму длин горизонтального участка скважины и связки опускаемых труб, а верхний конец «жесткого» кабеля присоединен одновременно к верхнему концу этих труб и к кабельному наконечнику каротажного кабеля подъемника, доставляющего эту подвеску в зону исследования, при помощи устройства навесного соединения, причем трубы-утяжелители одновременно являются и гарантом выдергивания на них «жесткого» кабеля с прибором из горизонтального участка при аварийном отрыве каротажного кабеля.

Главный недостаток устройства: неприемлемость для скважин с наклонным выходом устья.

Известно устройство для спуска геофизического кабеля «жесткой» конструкции в скважину под большим давлением (Патент RU № 2736743, МПК Е21В 19/08, Е21В 33/072, опубл. 19.11.2020, Бюл. № 32), принятое как прототип, содержащее противовыбросовый кабельный превентор, лубрикаторное сигнальное устройство, приемную камеру лубрикатора, устьевой герметизатор кабеля, внутрилубрикаторный механизм проталкивания кабеля, расположенный между приемной камерой и камерой герметизатора кабеля, и внутрилубрикаторный верхний ролик. При этом верхний ролик системы подвески геофизического кабеля, помещенный в отдельном корпусе и входящий в состав внутренней полости лубрикатора, выполнен в виде малых роликов, расположенных по внутренней огибающей дугообразного корпуса, диаметром изгиба, соответствующим диаметру верхнего ролика, необходимого для применяемой конструкции «жесткого» геофизического кабеля. Механизм его проталкивания выполнен длинноходовым и расположен в нисходящей ветви лубрикатора в отдельном корпусе. Причем механизм зацепа кабеля и проталкивающего элемента, а также и элемента, тормозящего кабель, во время холостого хода проталкивающего элемента, выполнены работающими в режиме, «щадящем» кабель в оболочке, а именно обжимающими кабель эластичными конусными зажимными элементами, находящимися между жесткими конусными опорами. Это устройство также предназначено для скважин с вертикальным оборудованием устья. Применение в этом устройстве оборудования с электрическими приводами и датчиками усложняет применение устройства на скважинах, не оборудованных под эксплуатацию электроприводом.

Главный недостаток устройства - это отсутствие возможности монтировать его на скважине с наклонным выходом устья.

Технической задачей является создание устройства для проталкивания геофизического кабеля «жесткой» конструкции внутри лубрикатора с возможностью его использования на скважине с наклонным выходом устья.

Техническая задача решается внутрилубрикаторным проталкивателем геофизического кабеля, содержащим механизм проталкивания и его привод, герметизатор ввода кабеля, механизм зацепа кабеля с эластичными конусными зажимными элементами, находящимися между жесткими конусными элементами.

Новым является то, что механизм проталкивания выполнен с двумя проталкивателями, охватывающими геофизический кабель и имеющими возможность скольжения по нему в пределах своих корпусов, при этом корпусы, охватывающие кабель и расположенные последовательно в пространстве вдоль него в гидравлическую линию прокачки технологической жидкости включены встречно-параллельно через боковые отводы 4 при помощи быстроразъемных соединений с установкой ограничительных элементов, также механизм проталкивания гидравлически изолирован установленными на его концах герметизаторами кабеля, при этом проталкиватели выполнены в кожухах с возможностью сокращения продольного размера и снабжены концевыми элементами с подвижными втулками и торцевыми элементами с пружинами и шариковыми замками, также жесткие конусные элементы механизма зацепа выполнены металлическими и подвижными в продольном направлении, при этом с одного конца с четырьмя продольными пазами, образующими боковые стенки для четырех отсеков, удерживающих эластичные конусные зажимные элементы, и с четырьмя продольными проточками - с другого конца, образующими конусные шипы, вставляющиеся в пазы, образующие отсеки в следующем металлическом конусном элементе, причем между соседними металлическими конусными элементами установлены пружины, а установленные на концевых элементах манжеты скольжения закреплены гайками.

На фиг. 1 показано нахождение проталкивателей в камерах своих корпусов, нанизанном на кабель состоянии, которые, в свою очередь, готовы присоединению к линии прокачки технологической жидкости.

А на фиг. 2 показан один из проталкивателей в разрезе.

Внутрилубрикаторный проталкиватель геофизического кабеля содержит механизм проталкивания и его привод, герметизатор ввода кабеля, механизм зацепа кабеля с эластичными конусными зажимными элементами, находящимися между жесткими конусными элементами.

Механизм проталкивания выполнен двумя проталкивателями 1 и 2 (фиг. 1), охватывающими геофизический кабель 3 и имеющими возможность скольжения по нему в пределах своих корпусов 4 и 5. Корпусы 4, 5 также охватывают кабель 3 и расположены последовательно в пространстве вдоль него в гидравлическую линию прокачки технологической жидкости и включены в линию встречно-параллельно через боковые отводы 6, 7 и 8 корпусов 4 и 5 с применением БРС 9, 10 и 11. Корпусы 4 и 5 к отводам 6, 7 и 8 присоединены при помощи БРС 12, 13, 14 и 15 больших размеров с установлением ограничительных элементов 16, 17, 18 и 19.

Механизм проталкивания гидравлически изолируется установленными на концах герметизаторами кабеля 20 и 21. Каждый проталкиватель 1, 2 выполнен в кожухе 22 с возможностью сокращения продольного размера в узле 23 между кожухом 22 и одним из концевых элементов 24 (фиг. 2).

Выступающая из концевого элемента 24 подвижная втулка 25 является частью звена шарикового замка 26, фиксирующего укороченное состояние проталкивателя 1 или 2. А это изменение длины приводит к изменению взаимного положения находящихся в кожухе 22 в свободном с возможностью продольного продвижения состоянии металлических конусных подвижных элементов 27, являющихся, в свою очередь, корпусами для эластичных органов 28 механизма зацепа проталкивателей 1 и 2 с кабелем 3. Подвижные элементы 27 с одного конца выполнены с четырьмя продольными пазами (проточками), образующими боковые стенки для четырёх отсеков, удерживающих эластичные элементы 28 (на фиг.2 не показаны). А четыре продольные проточки с другого конца подвижных элементов 27 образуют конусные шипы (тоже четыре штуки), вставляющиеся в пазы, образующие отсеки в следующем элементе 27. При взаимном приближении соседних подвижных элементов 27 их конусные шипы прижимают к кабелю 3 эластичные элементы 28, находящиеся в этих отсеках. Такое сцепленное состояние проталкивателей 1 или 2 с кабелем 3 удерживается до момента дохождения данных проталкивателей 1, 2 до другого крайнего положения в корпусах проталкивателей 4 или 5 и взаимодействия другого торцевого элемента 29 с ограничительными элементами 17 или 19 корпусов 4 или 5 проталкивателей 1 или 2.

В результате торцевой элемент 29 изменяет состояние второго шарикового замка 30, который изменяя точку опоры внутренних подвижных элементов 27 и кожуха 22, способствует изменению длины (удлинению) проталкивателей 1, 2, приводящему к расцеплению проталкивателей 1 или 2 с кабелем 3. Количество подвижных элементов 27 может быть несколько, например, пять, при изменении количества меняется только длина кожуха 22. Установленные между соседними подвижными элементами 27 пружины 31 способствуют равномерному распределению нагрузки между отдельными уровнями эластичных элементов 28. А пружина 32 удерживает торцевой элемент 25 в рабочем положении. Установленные на концевых элементах 24 манжеты скольжения 33 закреплены отдельными гайками 34.

Устройство работает следующим образом.

При монтаже устьевого оборудования лубрикатора после пропуска кабеля 3 через корпус 4 проталкивателя 1 к дополнительной вставке, установленной во внутреннее пространство проталкивателя во время его сборки на базе (на фиг. 1-2 не показана), присоединяют кабельный наконечник (на фиг. 1-2 не показан) и проталкиватель 1 переводят (нанизывают) на кабель 3. Затем, пропуская через ограничительный элемент 17, боковой отвод 6, ограничительный элемент 18, боковой отвод 7, кабель 3 с наконечником пропускают через корпус 5 проталкивателя 2. После этого, кабельный наконечник присоединяют к дополнительной вставке проталкивателя 2 (на фиг. 1-2 не показана) и его нанизывают на кабель 3. Устанавливают боковой отвод 8 на свое место и завершают сборку внутрилубрикаторного проталкивателя.

Рассматривая герметичную камеру корпуса 4 или 5 проталкивателя 1 или 2 - как гидроцилиндр, а проталкиватель 1 или 2 - из-за наличия на нем установленных в противоположных направлениях двух манжет скольжения 33 - как поршень, получаем систему гидроцилиндр - поршень с технологической жидкостью в качестве рабочей среды. Периодически меняя направление потока прокачки, получаем встречное движение проталкивателей 1 или 2, совершающих одновременно одного из них рабочий, а другого - холостой ходы. При этом из-за того, что механизм зацепа проталкивателя 1 или 2 с кабелем 3 выполнен возможным только при рабочем ходе, а противоположный ход проталкивателей 1, 2 является холостым проскальзыванием по кабелю 3, движение кабеля 3 осуществляется только в одну сторону. Поэтому и проталкивание кабеля 3 на спуск осуществляется постоянно одним из двух проталкивателей 1 или 2, которые автоматически чередуются. Получаем технический результат в виде непрерывного спуска геофизического кабеля. Причем, осуществление зацепа кабеля со своим проталкивателем 1 или 2 одновременно на нескольких уровнях, например, на пяти уровнях, эластичными конусными захватными элементами 28 (фиг. 2), находящимися в конусных металлических отсеках, созданных пазами подвижных элементов 27, исключает повреждающие воздействия на защитную оболочку геофизического кабеля.

Таким образом, на каждом стыке этих подвижных элементов 27 образованы по четыре отсека для эластичных элементов 28, обжимающих кабель 3 при относительном перемещении друг к другу. А такое движение возможно только при рабочем ходе проталкивателя 1 или 2 из-за фиксации подвижных элементов 27 относительно его кожуха 22 в одном положении, после достижении этим проталкивателем 1 или 2 одного крайнего положения своего корпуса 4 или 5. Расфиксация этого положения и зафиксирование другого положения происходит на другом конце корпуса 4 или 5 проталкивателя 1 или 2 после того, как проталкиватель 1 или 2 достигнет там крайнего положения и взаимодействует с ограничителем 17 или 19. Взаимодействие ограничителя 17 или 19 с торцевым элементом 29 любого конца приводит к изменению фиксированного положения подвижных элементов 27 относительно кожуха 22 в результате переключения шариковых фиксаторов 26, 30 на этих концах. Равномерное распределение нагрузок на эластичные элементы 28 между каскадами разных уровней достигается установкой пружин сжатия 31 в узлах сочленения.

После завершения исследований демонтаж оборудования производят в обратном порядке, при этом в процессе снятия проталкивателей 1 и 2 в них устанавливают выше упомянутые дополнительные вставки для сохранения эластичных органов 28 в своих рабочих местах, исключая тем самым необходимость переборки проталкивателей 1, 2 для сохранения рабочего состояния.

Достигнутым техническим решением является то, что геофизический прибор, спускаемый в горизонтальную скважину с наклонным устьем на геофизическом кабеле «жесткой» конструкции, продвигается через устьевую арматуру и по стволу скважины за счет энергии, прокачиваемой через замкнутые камеры внутрилубрикаторных проталкивателей кабеля технологической жидкости.

Предлагаемое устройство, работая автономно и автоматически, проталкивает кабель на спуск, не повреждая его оболочки, в процессе прокачки жидкости, меняющей направления своего движения.

Изобретение относится к области геофизических и гидродинамических исследований и может быть использовано в нефтяной промышленности, преимущественно при исследовании горизонтальных скважин с наклонным устьем. Внутрилубрикаторный проталкиватель геофизического кабеля содержит механизм проталкивания и его привод, герметизатор ввода кабеля, механизм зацепа кабеля с эластичными конусными зажимными элементами, находящимися между жесткими конусными элементами. Механизм проталкивания выполнен с двумя проталкивателями, охватывающими геофизический кабель и имеющими возможность скольжения по нему в пределах своих корпусов. Корпусы, охватывающие кабель и расположенные последовательно в пространстве вдоль него в гидравлическую линию прокачки технологической жидкости, включены встречно-параллельно через боковые отводы при помощи быстроразъемных соединений с установкой ограничительных элементов. Механизм проталкивания гидравлически изолирован установленными на его концах герметизаторами кабеля. Проталкиватели выполнены в кожухах с возможностью сокращения продольного размера и снабжены концевыми элементами с подвижными втулками и торцевыми элементами с пружинами и шариковыми замками. Жесткие конусные элементы механизма зацепа выполнены металлическими и подвижными в продольном направлении, при этом с одного конца с четырьмя продольными пазами, образующими боковые стенки для четырех отсеков, удерживающих эластичные конусные зажимные элементы, и с четырьмя продольными проточками - с другого конца, образующими конусные шипы, вставляющиеся в пазы, образующие отсеки в следующем металлическом конусном элементе. Между соседними металлическими конусными элементами установлены пружины, а установленные на концевых элементах манжеты скольжения закреплены гайками. Предлагаемое устройство, работая автономно и автоматически, проталкивает кабель на спуск, не повреждая его оболочки, в процессе прокачки жидкости, меняющей направления своего движения. 2 ил.

Внутрилубрикаторный проталкиватель геофизического кабеля, содержащий механизм проталкивания и его привод, герметизатор ввода кабеля, механизм зацепа кабеля с эластичными конусными зажимными элементами, находящимися между жесткими конусными элементами, отличающийся тем, что механизм проталкивания выполнен с двумя проталкивателями, охватывающими геофизический кабель и имеющими возможность скольжения по нему в пределах своих корпусов, при этом корпусы, охватывающие кабель и расположенные последовательно в пространстве вдоль него в гидравлическую линию прокачки технологической жидкости, включены встречно-параллельно через боковые отводы при помощи быстроразъемных соединений с установкой ограничительных элементов, также механизм проталкивания гидравлически изолирован установленными на его концах герметизаторами кабеля, при этом проталкиватели выполнены в кожухах с возможностью сокращения продольного размера и снабжены концевыми элементами с подвижными втулками и торцевыми элементами с пружинами и шариковыми замками, также жесткие конусные элементы механизма зацепа выполнены металлическими и подвижными в продольном направлении, при этом с одного конца с четырьмя продольными пазами, образующими боковые стенки для четырех отсеков, удерживающих эластичные конусные зажимные элементы, и с четырьмя продольными проточками - с другого конца, образующими конусные шипы, вставляющиеся в пазы, образующие отсеки в следующем металлическом конусном элементе, причем между соседними металлическими конусными элементами установлены пружины, а установленные на концевых элементах манжеты скольжения закреплены гайками.