Устройство для контроля качества цементирования обсадных колонн скважин большого диаметра Советский патент 1988 года по МПК E21B47/00 E21B47/12 

(21)3990627/22-03

(22)17.12.85

(46) 07.01.88. Бюл. № 1

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики .

(72)Д.А. Бернштейн, И.М. Барский, М.Н. Лосев, А.Б. Абдуллин

и Н.В. Лаптев

(53) 550.83.002:622.241(088.8) (56) Кривко Н.Н. и др. Промыслово- геофизическая аппаратура и оборудование. - М.: Недра, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1004626, кл. Е 21 В 47/00, 1981.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

(57) Изобретение относится к области геофизических исследований скважин. Цель изобретения - повьшение надежности в работе. Устройство содержит корпус (к) I, измерительные блоки 2, вращающиесясоосно относительно К 1, узел электрической связи для соединения блоков 2 и К 1 и механизм вращения блоков 2. Последний выполнен в виде силового привода и узла многооборотного возвратно-вращательного

(О

fS

(Л

движения блоков 2. Узел электрической связи вьшолнен в виде изолированных проводов 21, уложенных внутри К 1 в спираль Архимеда с возможностью перемейного закручивания.и раскручивания. В качестве силового привода используют реверсивный электродвигатель. Узел многооборотногр возвратно-вращательного движения блоков 2 включает счетчик 5 оборотов и пере1

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для контроля качества цементирования обсадных колонн скважин большого диаметра.

Цель изобретения - повьшение надежности в работе.

На чертеже показано устройство, общий вид.

Устройство содержит корпус I и установленные с возможностью соосно- го вращения относительно него измерительные блоки 2. В корпусе 1 размещены механизм вращения, выполненный в виде силового привода, в качестве которого применен реверсивный электродвигатель 3 с редуктором 4, узел многооборотного возвратно-поступательного движения измерИ(Тельных блоков , включающий счетчик 5 оборотов измерительных блоков и переклЕОчатель 6 обмоток электродвигателя. К редуктору 4 подсоединен вращающийся вал 7, установленный в опорных подшипниках 8 и 9. .Корпус 1 уплотнен относительно вала 7 при помощи сальника 10, Свободньй объем внутри корпуса 1 заполнен маслом 11, и давление внутри корпуса поддерживается равным гидростатическому давлению скважинной жидкости 12 при помощи компенсатора 13 давления. Измерительные блоки 2 установлены шарнирно на кронштейнах 14 . и шарнирно закреплены на верхней муфте 15 и на нижней муфте 16, размещенных на валу 17 соосно с ним таким образом, что верхняя муфта 15 имеет врзможность перемещаться вдоль вала

ключатель .6 обмоток электродвигателя 3. Блоки 2 устанавливаются .на небольшом расстоянии от стенок обсадной колонны, что обеспечивает им высокую- чувствительность к изменению. плотности вещества в затрубном пространстве и возможность вращения с минимальным усилием, определяемым гидросопротивлением скважинкой жидкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

7, а нижняя муфта 16 жестко соединена с валом.

В каждом из измерительных блоков 2 размещены источник 17 гамма-излу- ч;ения , детектор 18 гамма-излучения, окруженные свинцовым экраном 19с коллимационными окнами для источника и детектора и электронньй узел 20 для питания, детектора 18 и преобразования информации измерительного блока 2. Узел электрической связи для соединения измерительного блока 2 с неподвижным корпусом 1 выполнен В виде гибких изолированных проводов

21, проходящих через отверстие вала 7 в корпусе 1 к разъему приборной головки 22. Провода 21 уложены внутри корпуса 1 в спираль а для обеспечения попеременного закручивания и раскручивания.

Измерительные блоки 2 герметично соединены проводной связью с валом 7 при помощи гермовводов 23 и 24. Изолированные провода 21, предварительно уложенные в спираль Архимеда,

обеспечивают возможность относительного вращения и измерительных блоков на несколько оборотов в любую сторону. Устройство центрируется относительно стенок колонны 25 при помощи центраторов 26 и 27. Верхний . центратор 26 не может вращаться относительно корпуса 1 прибора и создает упор .корпуса на обсадную колонну

25, что.предотвращает возможность закручивания геофизического кабеля, на котором прибор опускают в скважину. Нижний центратор 27 установлен

3

с возможностью свободного вращения относительно вращающегося вала 7.

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением исследований в скважине муфту 15 перемещают вдол вала 7 и устанавливают таким образо чтобы диаметр прибора по наружной части измерительных блоков 2 бьш на 5-8 мм меньше минимального проходного диаметра исследуемой части колонны, после чего устройство опускают .в скважину. При достижении заданног для исследований интервала по сигналу с наземного пульта подают питани в измерительные блоки 2 и включают электродвигатель 3 силового привода который через редуктор 4 приводит во вращение вал 7 и жестко связанные с ним измерительные блоки 2. Детекторы 18 при этом регистрируют расеянное гамма-излучение от источник 17, сканируя внутреннюю поверхность к лонны по периметру. В случае продол ного перемещения прибора вдоль ство ла скважины сканируется внутренняя поверхность колонны по винтовой линии. При угловой скорости перемещения измерительных блоков со 5 об/мин и скорости проведения измерений V 1200 м/ч, шаг винтовой линии составляет м.

Получаемая информация анализируеся и преобразуется в электронных узлах 20 измерительных блоков 2 и пердается по проводам 21 к разъему приборной головки 22. Провода 21 имеют возможность свободного закр.учивания и раскручивания на несколько оборотов , для чего они уложены в корпусе 1 в спираль Архимеда. При этом легк может быть достигнута возможность совершать большое количество оборотов в одну сторону (п.0, После совершения заданного количества оборотов, подсчет которых обеспечивает счетчик 5 оборотов, подается сигнал на реверс вращения электродвигателя 3, который осуществляется переключателем 6. За время одного цикла движения измерительных блоков (вращение их в одну сторону и в другую) устройство проходит в скважине при указанных вьште условиях около 160 м и для исследования всей обсадной колонны- кондуктора длиной 2000 м потребуется 12,5 циклов вращения измерительных блоков. При исследовании одним прибо

0

0

5

ром около 100 скважин в течение сро- ка.службы прибора - 6 лет - измерительными блоками совершается около 7500 циклов вращения, при которых провода 21 узла электрической связи подвергаются механической деформации изгиба. При большом количестве витков спирали (около 200) угол изгиба проводов небольшой и устройство может быть реализовано, так как промьш - ленностью выпускаются провода, допус- . кающие до 10 изгибов.

В зависимости от числа измеритель- 5 ных блоков прибором регистрируются несколько кривых изменения плотности вещества в затрубном пространстве в функции глубины скважины.

Замена вращательного движения измерительных блоков 2 относительно стенок скважины на их колебательное движение по окружности, центр которой лежит на оси скважины, позволяет выполнить узел электрической связи между неподвижным корпусом 1 и вращающимися относительно него измерительными блоками 2 в виде проводной связи, облЗДающей высокой экономичностью и надежностью. При передаче необходимой энергии в измерительные блоки 2 и полезного сигнала из блоков потери электрической мощности составляют не более 0,0025%.

Колебательное движение измерительных блоков 2 обеспечивается механизмом вращения при помощи реверса вращения после выполнения заданного числа оборотов измерительных блоков в одну сторону. Измерительные блоки 2 устанавливаются на небольшом расстоянии от стенок обсадной колонны, что обеспечивает им высокую чувствительность к изменению плотности вещества в затрубном пространстве и возможность вращения с минимальным усили0

5

0

5

скважинной жидкости. Поскольку механизм вращения измерительных блоков и опорные подшипники, на которых они установлены, защищены от воздействия агрессивной среды (скважинной жид кости), это обеспечивает высок то надежность работы системы вращения измерительных блоков;

Формула изобретения

5 1364704в

скважин большого диаметра, содержа-.узел электрической связи вьтолнен щее корпус, измерительиые блоки, ус-в виде изолированных проводов, уло- тановленные с возможностью соосногоженных внутри корпуса в спираль Архивращения относительно корпуса, узел меда с возможностью попеременного за- электричесйой связи для соединениякручивания и раскручивания, измерительных блоков и корпуса и2. -Устройство по п. 1, о т л и - механизм вращения измерительных бло-чающееся тем, что в качестве ков, отличающееся тем,силового привода применен реверсив- что, с целью повьшения надежностию ьй электродвигатель, а узел много- в работе, механизм вращения вьтолненоборотного возвратно-вращательного в виде силового привода и узла много-движения измерительных блоков включа- оборотного возвратно-вращательногоет счетчик оборотов и переключатель движения измерительных блоков, аобмоток электродвигателя.