Устройство для установки прибора в колонне буровой скважины Советский патент 1985 года по МПК E21B47/22 

V Изобретение относится к оборудованию, устанавливаемому в эксплуата ционных скважинахз и может быть использоБако при ях исследовании геофизическиьш методами в процессе эксплуатации,, Известноконтактное устройство для подсоединения кабеля к установнам, находящийся з скважине П . Недостаток устройства состоит в том, что для замены установки необходимо извлекать из скважины бурову колонну, Наиболее близким к изобретению по технической суЕкости является устройство для установки прибора 3 колонне ЗуроЕой сква/лжны, содержа щее перзкоднг::;.; имеющий боковое гнездо для приема прибора, опущенного по внутренней части буровой колонны, и соединительный кабель Однако иззестное устройство пр-эд назначено только для установки чисто механических элементов., TaKHXjKa затворы, Целью :зобретек1-гя является обеспечение смены прибора без подъема колонныо Указанно-я цель достига ется тем, что устройство, содержащее переходник5 имеющий боковое гнездо для при ма прибора, снабжено установленным в нижней части гнезда контактны узлом и соединенньм с ним кабелем, которьй закреплен на наругкной поверхности колонны,, На сЪиг, 1 схематически представлена буровая колонназ выполненная с польм патроном (переходником), в котором устанавливается измеритель- ньй прибор, продольньй разрез; на фиг. 2 - колонна, с детальным изображением патрона-; ча. фиг ,. 3 - разрез А-А на фиг, 2; на фиг--4 - раз,рез Б-Б на фиг. 2; к фиг. 5 -- разрез В-В на фиГо2; на фиг.б - разрез Г-Г на фиг.2; на фиг 7 и 8 измерительный прибор, устанавливаемый в патроне, продольные разрезы, на фиг. 9 - электрическое соедрхнение патрона и измерите;,:ьного прибора. Устройство содержи г патрон 1, ко торьй приспособлен для г;онтажа измерительного пртгбора 2 и устанавливается между йлегхен -ами 3 и 4 буровой колонны. Соединений патрона 1 с буровой колонной осз-1.ствляется с помощью обычньй резьбовых муфт 5 и 8 Части 7 и 8 патрона 1 имеют оди- наковьп с буровой колонной диаметр, а внутреннее эксцентрическое сечение средней части 9 вьтолнено большим диаметром, сопряжение сечений обеспечивается коническими стенками 10 и 11. В средней части 12 патрона оборудовано гнездо 13, которое обеспечивает продольное перемещение, сечением, по крайней мере равным сечению буровой колонны на участках злемен-; тов 3 и 4, С нижней стороны гнезда 13, где устанавливается измерительный прибор 2, к одножильному кабелю 14, имеющему вывод на поверхность, подсоединяется контактный разъем 15. При установке измерительного прибора 2 в гнездо контактный разъем 15 изолирует электрическое соединение измерительного прибора и кабеля 14, что обеспечивает подачу напряжения на прибор и передачу информации на . поверхность. Патрон 1 (фиг.2-7) состоит из двух обработанных на стенках и сваренных встык элементов (место сварки 16), а боковое гнездо 13, обеспечиваемое деталью., мор тируется внутри и крепится своими концами в средней части 9 патрона. Боковое гнездо 13, выполненное под углом к оси буровой колонны, состоит из верхней части 17 полукруглого сечения (фиг.4) и нижней части 18 трубчатого сечения, имеющей продольный вырез 19 (фиг.5). Верхняя часть 17 имеет входное коническое отверстие 20 для облегчения установки измерительного прибора и крепится к корпусу патрона винтами 21 (фиг.4), которые с помои ью сварки обеспечивают герметичность конструкции. Внутренняя проточка 22 верхней части 17 позволяет обеспечить фиксацию прибора в гнезде. Нижняя часть 18 гнезда 13 (фиг.9) имеет прилив 23, приваренньй между центральной частью 9 и нижней частью 8 патрона и заканчивающийся внизу перегородкой 24 с Евртикальной проточкой 25 и наклонным отверстием 26, Выше перегородки 24 выполнена внутренняя коническая, расточка 27, имеющая неокисляемую токопрсводящую обшивку, например, из родия, на которую опирается нижний конец измерительного прибора.

По оси расточки 25 выполнена другая расточка -28 большего диаметра, чем первая, проходящая через коническую перегородку патрона 1,

Прямоугольный паз 29 (фиг.6) вырезан с наружной стороны патрона в перегородке. Он служит гнездом для гайки, жесткое крепление которой от носительно патрона обеспечивается гайкой 30 специальной конструкции, имеющей плоский срез.

Муфта 31, смонтированная с помощью резьбового соединения внутри гайки 32, удерживает в расточке 28 контактный разъем 15, Контактньй разъем 15 состоит из трубчатого металлического корпуса 33, имеющего заплечик 34, который упирается в нижнюю грань перегородки 24, и заплечик 35, опирающийся на муфту 3 Токопроводящий шток 36, состоящий из конусообразной головки 37 и проходящий по оси расточки 38 через весь корпус 335 изолирован стеклянной муфтой 39. Металлы, из которых выполняются шток и корпус 33, имеют коэффициент расширения, по возможности близкий к коэффициенту расширения стекла. IВерхняя часть стеклянной муфты 3 представляет собой кольцевой контакт 40, заключенный между корпусом 33 и головкой 37 по наружному периметру. Прокладки 41 обеспечивают герметичность- конструкции межд корпусом 32 и патроном.

Своим нижним концом токопроводя1 ий шток 36 подсоединяется с помощью обычного герметичного штепсельного разъема 42 (фиг.2) к токопроводящёй жиле 43 кабеля 14.

Такой способ исполнения обеспечивает контактному разъему 15 способНесть противостоять неблагоприятным условиям окружающей среды (температура, давление, ударная нагрузка и коррозионная среда), с которыми приходится иметь дело в буровых скважи нах. Эта особенность представляет тем больший интерес, что контактньм разъем постоянно находится в скважине и может быть заменён лишь только после извлечения буровой колонны из скваясины.

Несмотря на кажущуюся простоту, этот контактный разъем выполняет

.двойную функцию, с одной стороны, он представляет собой герметичный вьшод через стенку патрона, с друго благодаря верхним контактным поверхностям (одной токопроводящей, а другой изоляционной) он позволяет осуществить изолированное электрическое соединение с измерительным прибором в токопроводящей среде,

Измерительньш прибор 2 (фиг.7 и 8) состоит из блокирующего устройства 443 измерительного устройства 45 и штепсельного разъема 46.

Блокирующее устройство обычного типа вместе с проточкой 22 предназначено для фиксации измерительного прибора в гнезде патрона. Это .ющее устройства аналогично тому которое используется для установки и поднятия на поверхность затворов

Внутри корпуса 47 подвижно смонтирована защелка 48, которая под воздействием спиральной пружины 49 может поворачиваться по часовой стрелке. Стопорный шток 50, фиксируемьш шплинтом 51, не дает возможность защелке 48 перемещаться ниже положения, указанного на фиг.7.

При установке измерительного прибора в гнезде защелка 48 отжимается кверху до тех пор, пока не займет положения, соответствующего проточке 22. Стопорный шток 50 препятствует опусканию защелки 48 вниз, удерживая измерительный прибор в гнезде. На верхний конец стопорного штока 50 навинчивается головка 52. Для извлечения измерительного прибора из гнезда приспособление для извлечения крепится на головке 52 после чего осуществляют ,ёе подъеМз причем приложенное усилие должно обеспечить срезание шплинта 51. Шток 50 перемещается кверху и освобождает защелку 48. Измерительный прибор больше не удерживается в своем гнезде и может быть извлечен на поверхность. Блокирующее устройство 44 в своей нижней части имеет телескопическое устройство, которое позволяет одновременно воспринимать ударную нагрузку на измерйтельньш прибор и удерживать штепсельньй разъем 46 прижатым к конической расточке 27. На нижнем конце корпуса 47 подвижно монтируется трубка 53, ход которой ограничен штифтом 54. крепящимся на верхнем

S

конце трубки 53 с возможностью перемещения в диаметрально противоположных продольных пазах 55 вырезанных в корпусе 47.

Пружина 56э сжимаемая эаплечиком 57 трубкц-э 53 и нижней гранью корпуса 47, перемещае1 вниз трубку 53 относительно корпуса. Трубка 53 навинчивается кг соединительную муфту 58, являющуюся частью измерительного устройства 45, представленного в данном случае манометром. Муфта 58 имеет удлинекие в виде колонны 59, вокруг которой устанавливается сильфон бО; которые в своей верхней части заканчиваются колпачком 61; снабженным пробкой наливного отверстия 62

В колонне 59 имеется вертикальный канал 63, заполненный маслом, как и скльфои 60., Давление масла в канале 63, воздействует на датчик 64 давления 5 который крепится посредством резьбового соединения к соединительной муфте 58. Давление окружающей среды передается на сильфон 60 через боковые отверстия 65, ШУЕВЮщиеся в трубке 53, Соединительная 58 снизу заканчивается трубчатой Опорой 66, размещенной внутри герметичного корпуса 67 который, в свою очередь, крепится к соединитель ной муфте посредством резьбового соединения. На основании 68 уложены электрические, цепи (на чертеже блок 69). Эти цепи подсоединены с одной стороны к датчику 64 с помощью ток;опроводя1дих )iain кабеля 70, а с другой - посредством токопроводящего провода 71 к токопроводяптему штырю 72 герметичного вывода 73, который крепится посредством резьбового соединения к нижней части корпуса 67,

В качестве датчика 64 давления может быть использована мембрана, которая деформируется под воздействием давления и к которой крепятся датчики напряжений, собранных по мостовой схеме, питаемые постоянным током. Выходной сигнал с датчика 64 подается-по электрической цепи 69, в которые обычно входит гфеобразователь напряжения и частоты, вь ходной сигнал которого может наштадываться на напряжение постоянного тока питания датчика., .Такое устройство позволяет исполнить измерительное уст420086

ройство с обисй иыходной клем- .

МО ii,

Соединительное устройство (разъем) 46 (фиг.9) состоит из не5 сущей трубки 74, крепящейся резьбовим соединением к нижней части корпуса 67, в котором проделаны боковые отверстия 75.

Жесткое крепление герметичного 10 вьшода 76 со штепсельньм разъемом 77 осуществляется в трубке 74. На нижней части токопроводящего штыря 78 навинчена металлическая насадка 79, к которой подводится токопроводящая

iS спиральная пружина 80, нижний конец которой крепится к контакту 81. Контакт Si; токопроводящая пружина 80, насадка 79 и часть герметичного вьшода 76 залиты изоляционным слоем

.0 эластомера 82. Таким образом, контакт 81 имеет возможность продольного перемещения внутри трубки 74. В состав соединительного устройства входит механизм обеспечения 5 изоляции электрического соединения контакта 81 и головки 37 от окружающей среды скважины. Эластичная изоляционная оболочка 83, опирающаяся на верхнюю часть эластомера 82,

30 имеет утолщенного нижнюю часть, которая жестко крепится к металлической трубке 84.

Металлическая трубка 84, устанавливаемая с относительным зазором

J внутр7л трубки 74, удерживается в вертикальном положении штифтами 85. Нижняя часть трубки 74 имеет неокисляемую токопроводящую коническую наружную часть 86 по форме конической расточки 27 гнезда 13 (фиг.9) для обеспечения электрического контакта, что позволяет току совершать обратный путь через массу.

Внутренняя лыска 87 обеспечивает

5 введение трубки 74 в контактное устройство 15.

При расширении пружины (фиг.8) контакт-зажим 81 запирает нижний конец оболочки 83, оставляя лишь небольшой зазор между контактом и

внутренней поверхностью этой оболочки. Пространство, заключенное между эластомером 82 и оболочкой 83, при установке прибора заполняется вязкой

3 диэлектрической жидкостью, например силиконом.

После установки измерительного прибора в гнездо даже при условии. что окружающей среде удалось проникнуть в это пространство, электрическое соединение контактной головки 37 и контакта 81 будет изолировано от трубки 74 и: окружающей среды скважины посредсявом оболочки 83, внутренняя грань которой, расположенная внутри трубки 84, опирается на контактную поверхность 40 изоляционной муфты 39, В случае, когда необходимо производить систематические измерения, в эксплуатадионной скважине устанавливают патрон 1 на определенной высоте буровой колонны. Гнездо 1,3 оснащено контактным устройством 15, соединенным с кабелем 14, который крепится вдоль, буровой колонны и наращивается по мере опускания колонны в скважину. Буровая мелочь, скапливающаяся в гнезде, отводится через наклонное отверстие 26. Установка прибора осуществляется следующим образом. Измерительный прибор 2 крепят в положении, указанном на фиг. 7 и В, в нижней части приспособления с помощью шплинта 88, которое затем опускают на тросе в буровую скважину на глубину патрона. Маневрируя поочередным поднятием и опусканием, добиваются того, чтобы прибор занял положение, соответствующее гнезду. Затем прибор вставляют в гнездо,что фиксируется заходом защелки 48 во внутреннюю проточку 22. Как только прибор займет фиксированное положение, контактное устройство 15 войдет в нижнюю часть эластичной оболочки 83, обеспечивая таким образом электрический контакт между головкой 37 и контактом 81 штепсельного разъема 77. Жидкость,находящаяся внутри оболочки 83, выпускается через верх

нее отверстие и проходит между верхней частью оболочки и эластомедом 82. Оболочка 83 опирается на контактную поверхность 40 стеклянной муфты 39, образуя вокруг головки 37 50 контакта 81 камеру, которая изолирует этот контакт от окружающей среды скважины. Затем, срезая шплинт 88, освобождают приспособление для установки прибора и поднимают его 55 на поверхность. Измерительный прибор 2 готов к работе, как только .будет подано напряжение по кабелю 14. 1

В частности, в качестве измерительного прибора, устанавливаемого в буровой колонне, может быть другой прибор, отличный от манометра, а блокирующие и соединительные устройства легко могут быть приспособлены к различным типам электрических измерительных приборов.

Возможна также и другая технология установки и извлечения, используя устройства, перемещение которых в буровой установке осуществляется посредством помпажа. 88 В случае необходимости проведения операции по техническому обслуживанию и ремонту измерительного прибора, последний может быть извлечен из своего гнезда и поднят на поверхность с помощью специального приспособления, аналогичного тому, которое используется для его установки. Это приспособление опускается на конце троса в буровую колонну и захватывает головку 52.. При достаточном натяжении троса срезается шплинт 51, который освобождает защелку 48, и прибор извлекается на поверхность. Явление засасывания, которое имеет место при извлечении контактного устройства 15 из оболочки 83, объясняется радиальным с гжением последней. Внутренний объем оболочки 83 достаточно велик, что обеспечивает полное извлечение контактного устройства 15 из оболочки. Таким образом, измерительньй прибор для вьтолнения необходимых операций может быть поднят с помощью троса, а затем вновь установлен на место. Следовательно, доступ к прибору обеспечивается без подъема буровой колонны из скважины. Элементы, устанавливаемые в скважине и, в частности, контактное устройство 15 и кабель 14, очень просты и не боятся коррозии. Напротив, все подвижные элементы, а также наиболее сложные размещены в измерительном приборе и легко могут извлекаться на поверхность. Операции по установке и извлечению измерительного прибора осуществляются с помощью известных и широко применяемых в практике б.зфения устройств. Описанное устройство йано в качестве примера и может иметь различные варианты технического исполнения и использования материалов.

fc./

7

Фиг.2

)

50

Фиг.б

6

70

Фиг.

7

7J

8

Фаг.З

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРИБОРА В КОЛОННЕ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ, содержащее переходник, имеющий боковое гнездо для приема прибора, о тличающееся тем, что, с целью обеспечения смены прибора без подъема колонны, оно снабжено установленным в нижней части гнезда контактным узлом и соединенным с ним кабелем, который закреплен на наружной поверхности колонны. i СУ)