Устройство для исследования скважин Советский патент 1988 года по МПК E21B47/04 

И;ия )рсте11ие относится к нефтяной нро- ;viiiiii.:i(MinocTH, а бо, ;ес конкретно к нссле- доняиик) скияжин.

Пдмьк) :«)бретсния является новышение нпдсжностн |)аботы устройства и обеснече- ние лг, I01IOMHOCTH функционирования его

;i. l(:li.

На ())иг. 1 изoбpaжef a схема предложенного устройства в положении для нроизвод- с тка двух замеров: уровня жидкости и но- ложения забоя скважин (с выдвинутым ог- раничите. К м хода толкателя) продольный разрезана фиг. 2 -- то же, в момент замера глуонн1)1 подвески СШН (с выдвинутым oi - раничнтелом); на фиг. 3 - сечение А -А на |)иг. 1; на фиг. 4 схема положения устройства (с выдвинутым О1 раничителем), обратного K. iaiuiHa и узла замера мубины подвески C.UJll нри замере уровня жи/1кости в скважине; на фиг . 5 - - то же, нри онредс- , |епин ноложения забоя скважины; на 4)И1 . (i то же, нри онределении глубины нодвгски С11111; на фиг. 7 - то же, нри нод ьеме yci - ройства на дневную поверхность; на фи|-. 8 схе.ма положения устройства (с выдвинутым ограннчителем) обратного .клапана и узла замера глубины подвески СЛиН при замере уровпя жидкости в скважине; на (}}иг. 9 - то же, нри онределении юложения забоя скважины; на фиг. 10 - то же, нри под ьеме устройства па дневную поверхность.

Устройство содержит корпус, вынолпенный, панример, в виде двух концевых нат- рубко : Bcixxnero 1 и нижнего 2, соединенных между собой обратным клапаном 3, например, на резьбе, выполненной в нижней часгп верхнего 1 и в верхней части нижнего 2 патрубков, а также в верхпей и нижней части к,1апана. К верхпей части верхнего 1 п ппжнеГ части нижпе1 0 2 патрубков присоединены, напри.мер, на )езьбе верхний 4 п 1иж1пи | о наконечники, в которых соот- ветс 1 вс нно вьп1о,:1непы сквозные отверстия. ве)хнее (i и нижнее 7.

(1б|)агный клапан 3 содержит корпус 8, по оси которого установлен затворный элемент 9, вьпю.лпепный, например, в виде двух- ступепчато|-о цилиндра с коническим наконечником.

Затворн11|й элемент 9 своей верхней цилиндрической ступенью малого диаметра уста нов. len с ходовой посадкой в осевом от- версгии крышки 10 к.чанапа, а коническим наконечником н..1огпо прнжпмается нрп помощи возвратпой нружпны 1 1 к сквозно.му отверстию 12, вьпк.)лпеп11о 1у в | ижней части корпуса 8 K. ianaiia. Поп этом конический пакопечппк д;1я (обеспечения 1 ерметпчности сопряжения притирается к нос-адочпому мес ту сквозного отверстия 12.

Устанонленная па затворпь й э.1емент 9 возвратная пружина 11 CBOIIM tsepxHHM концом упирается в нижний тореп крьипки 10 клапана, а нижним концом и верхний то

реп конического наконечника затворного элемента 9.

Крышка 10, присоединепная, например, на резьбе к корпусу 8 к,тапана, ограничи- вает подъем затворного элемента 9 в момент открытия сквозного отверстия 12.

В крышке 10 выполнены отверстия 13 для прохода через них скважинпой жидкости из полости нижнего патрубка 2 в полость верхнего патрубка 1 при открытом сквозном отверстии 12.

Затворный элемент 9 в верхней части своей верхней цилиндрической ступени малого диаметра имеет поперечное сквозное от- 1 ерсгие, через которое свободно пропущена 5 дужка 14. К дужке 14 прикреплен трос 15, который пропущен через верхнее сквозное отверстие 6 верхнего патрубка 1. Дужка 14 нредпазиаченч для снятия боковых усилий, действующих на затворный элемент 9 от веса троса при его ос;1аблении. 0В верхней части нижнего 1атрубка 2 выполнены сквозные отверстия 16, сообщающие внутреннюю полость этого патрубка со сква- жинной средой.

В нижней части нижнего патрубка 2 вы- 5 нерегородка 17 с двумя коаксиаль- отверстиями 18. Под перегородкой в пижнем патрубке 2 выполнены сквозные окна 19. В центре перегородки выполнен шарнир 20, па котором установлены раздвижные упоры 21 с возможпостью углового раз- 0 движепия их свободных концов за нределы упомянутых окон 19.

Через нижнее сквозное отверстие 7 устройства пропущен толкатель 22, имеющий в верхней части гпарпир 23.

К раздвижпым упорам 21 на niapunpax 24 5 присоединены тяги 25, которые другими концами соединены с парниром 23 толкателя 22.

В-верхней части толкателя 22 вьтолне}П)1 кольцевая канавка 26, а над пей конусообразный выступ 27.

В толкателе 22 выполнепа продо,тьная сквозная прорезь 28, в которую заведен палец 29, жестко установленный в нижней части корпу-са устройства, или в его нижнем наконечнике 5, а под сквозной прорезью вьпюлпено отверстие 30, например резьбо- 5 вое, в котором установлен ограничитель хода толкателя вверх, вьиюлнепный, naiipn- мер, в виде двух резьбовых пальцев 31 с возможностью их вдвижения в пределы и выдвижения за пределы отверстия 7, в котором установлен толкатель 22. 50 На торце расточенной части нижнего па- копечпика 5 установлен фиксатор 32 раздви- жения уно)ов, который своей ниж;ней частью винтами 33 кренится к наконечнику 5.

Фиксатор 32 раздвижения упоров выполнен в впде пружинящих лепестков с загну- - тыми вовпут)ь фиксирующими выступами 34. од.пп копцы которых закре11,1епы в наконеч- пи.ке, а другие сопряжены свои.ми пружинящими лепестками с наружной цилиндрн0

ческой поверхностью толкателя 22 (фиг. 1) с возможностью его охвата и размещения их в кольцевой канавке 26 в крайнем верхнем положении толкателя (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину резьбовые пальцы 31 вдвигают (ввинчивают) вовнутрь отверстия 30 так, чтобы они не выступали за пределы наружного диаметра толкателя 22.

Затем на тросе 15, прикрепленном с помощью дужки 14 к верхней части затворного элемента 9, устройство с помощью, например, аппарата Яковлева, снабженного индикатором веса и счетчиком оборотов барабана лебедки, спускается в исследуемую сква- жину.

Под действием веса устройства пружина 11 сжимается затворным элементом 9, в результате чего до достижении уровня жидкости сквозное отверстие 12 будет открытым, а трос 15 находится в натянутом состоянии.

При достижении замеряемого уровня сква- жинной жидкости устройство в связи с малым проходным сечением отверстий 18, выполненных в перегородке 17 (которые могут быть откалиброваны), не сразу погрузится в скважинную жидкость. При этом происходит ослабление натяжения троса 15, а возвратная пружина 11 освобождается от сжимающей ее весовой нагрузки и, перемещая затворный элемент 9 вниз, герметично перекрывает коническим наконечником сквозное от- верстие 12, разобщая тем самым полость нижнего патрубка 2 от полости верхнего патрубка 1.

Погружение устройства в скважинную жидкость происходит до тех пор, пока через отверстия 16 не вытеснится воздух, находя- щийся в полости нижнего патрубка 2, сама полость не сообщится через упомянутые отверстия со скважинной средой, а устройство не. погрузится до уровня несколько выше этих отверстий при обеспечении плаву- чести устройства.

После заполнения нижнего патрубка 2 скважинной жидкостью устройство, благодаря наличию верхнего патрубка 1, выполняющего функцию поплавка, перестает погружаться в эту жидкость, и устройство стабильно находится на плаву в вертикальном положении вследствие его плавучести (фиг. 4).

В результате при достижении уровня жидкости в скважине и в процессе дальней- щего погружения устройства в жидкость про- исходит заметное ослабление натяжения троса 15, которое фиксируется на дневной поверхности как момент касания уровня жидкости с соответствующим отсчетом глубины по счетчику оборотом барабана лебедки.

В случае необходимости повторного заме- ра достаточно на один-два метра приподнять устройство над предварительно ренным уровнем жидкости, после чего за0

s

0

5 0

5 „

5

0

ново повторить описанный процесс замера уровня жидкости в исследуемой скважине.

Для проведения следующего замера - определения положения забоя скважины - необходимо плавно, без. резких рывков, выбрать на лебедку прослабленный трос 15 и на 0,2-0,3 м (по счетчику оборотов) приподнять устройство, одновременно следя за показаниями индикатора веса (которые должны увеличиваться). Затем медленно спускают устройство в скважину, постоянно следя за тем, чтобы трос 15 был в натянутом состоянии.

При плавном выбирании на лебедку прослабленного троса 15 м при упомянутом незначительном приподнятии устройства затворный элемент 9 перемещается вверх, сжимая пружину 11 и открывая тем самым сквозное отверстие 12, в результате чего сква- жинная жидкость при дальнейшем медленном опускании устройства заполняет внутреннюю полость верхнего патрубка 1 и по- тяжелевщее устройство (как «гирька) опускается до забоя скважины.

При достижении забоя скважины фиксируется еще одно ослабление натяжения троса 15, в результате которого по счетчику производят отсчет положения забоя скважины.

В момент достижения забоя скважины и ослабления натяжения троса 15 возвратная пружина 11 освобождается от сжимаюп ей ее весовой нагрузки устройства и перемещает затворный элемент 9 вниз до посадки его конического наконечника в сквозное отверстие 12 (фиг. 5).

Одновременно при посадке устройства на забой скважины толкатель 22 перемещается вверх вместе с щарниром 23 и тягами 25, а раздвижные упорь: 21, воспринимая перемещение тяг 25, раздвигаются через окна 19 за пределы наружной поверхности устройства (фиг. 5).

Одновременно при осевом перемещении толкателя 22 в крайнее верхнее положение происходит сцепление (соединение) пружинящих лепестков фиксатора 32 раздвиже- ния упоров с кольцевой канавкой 26 толкателя 22. Это сцепление (соединение) надежно фиксирует раздвижные упоры 21 в раздвинутом состоянии и обеспечивает в результате этого получение наружного диаметрального размера устройства в месте полностью раздвинутых упоров 21 несколько больщим внутреннего диаметрального размера насосно-компрессорных труб (в случае замера глубины подвески невставного сква- жинного штангового насоса) или замковой опоры (в случае замера глубины подвески вставного скважинного штангового насоса).

В сл; чае необходимости повторного замера забоя скважины достаточно плавно, без резких рывков, выбрать на барабан лебедки прослабленный трос 15. Выборку троса 15

контролируют по показаниям индикатора веса (которые должны увеличиваться).

Затем медленно, без резких рывков, на д1ва-три метрд приподнимают устройство над предварительно замеренным положением забоя скважины, после чего зановОго повторяют описанный процесс определения положения забоя в исследуемой скважине.

Для проведения замерй глубины подвески скважинного штангового насоса плавно без рывков выбирают на барабан лебедки аппарата Яковлева прослабленный трос 15. Е1ыборку троса 15 контролируют по показаниям индикатора веса (которые должны увеличиваться). В момент подъема устройства с забоя скважины показание индикатора веса будет наибольшим.

В процессе натяжения троса 15 и в мо- eнт подъема устройства с забоя скважины затворный элемент 9 под действием веса устройства сжимает пружину 11 и торцом верхней цилиндрической ступени малого диа- л етра упирается в крышку 10 корпуса 8 клапана.

Затем медленно без рывков продолжают поднимать устройство из скважины. В процессе подъема постоянно следят за показа- ь:иями индикатора веса (которые должны уменьшаться).

I При достижении концов насосно-компрес- сорных труб невставного насоса или замко- ной опоры вставного скважинного насоса раздвижные упоры 21 устройства упираются Е; упомянутый конец труб или замковую опору и устройство останавливается. При этом трос 15 дополнительно натягивается, а индикатор веса на барабане показывает его уве- ;|ичение (фиг. 6).

I Показание счетчика оборотов барабана Лебедки в момент начала увеличения пока- .|аний индикатора веса фиксируется как глу- ина подвески скважинного штангового на- toca.

Для повторного замера глубины подвес- Ци скважинного штангового насоса необходимо слегка прослабить дополнительно натя- Нутый трос 15. Прослабление троса 15 контролируют по показаниям индикатора веса :(которые должны уменьшаться). Затем плавно на два-три метра опускают устройство ниже предварительно замеренного положения глубины подвески скважинного штангового насоса, после чего заново повторяют Описанный процесс определения глубины подвески скважинного штангового насоса в исследуемой скважине.

Для расцепления (разъединения) конусообразного выступа 27 толкателя 22 и фиксатора 32 раздвижения упоров медленно, без рывков увеличивают с помошью барабана лебедки натяжение троса 15. В процессе дополнительного натяжения троса 15 постоянно следят за показаниями индикатора веса (которые будут увеличиваться).

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Прикладываемое к устройству усилие от натяжения троса 15 одновременно действует на раздвижные упоры 21, которые в результате этого упираются в конец насосно- компрессорных труб или замковой опоры. Это усилие стремится вдвинуть упоры 21 в окна 19 нижнего патрубка 2. В свою очередь упоры 21 воспринимая это усилие через тяги 25 действуют на толкатель 22, стремятся сместить его вниз.

Момент расцепления канавки 26 и фиксатора 32 раздвижения упоров отмечается по заметному ослаблению натяжения троса 15, фиксируемому по показанию индикатора веса, которое значительно уменьшается и до- стисает значения, имеюшее место в момент перед началом операции замера глубины подвески скважинного штангового насоса.

После расцепления конусообразного выступа 27 и фиксатора 32 раздвижения упоров толкатель 22 под действием усилия, прикладываемого к раздвижным упорам 21 через тяги 25 и шарнир 23 при взаимодействии с концом насосно-комрессорных труб или замковой опоры, перемещается вниз. При этом раздвижные упоры 21 вдвигаются через сквозные окна 19 вовнутрь устройства.

После расцепления (разъединения) фиксатора раздвижения упоров 32 и конусообразного выступа 27 толкателя 22 медленно без рывков поднимают устройство на дневную поверхность (фиг. 7). В процессе подъема постоянно следят за показателями индикатора веса (которые будут уменьшаться).

При необходимости повторного проведения замера глубины подвески скважинного штангового насоса после расцепления фиксатора 3z раздвижения упоров и конусообразного выступа 27 толкателя 22 спускают устройство до забоя скважины, после чего заново повторяют описанный выше процесс замера этого параметра.

В случае необходимости замера только двух параметров: уровня жидкости и забоя скважины, процесс работы устройства в исследуемой скважине несколько отличается от вышеописанного.

Перед спуском устройства в скважину из отверстия 30, например резьбововго, выполненного в нижней части толкателя 22, выдвигаются (вывинчиваются) резьбовые пальцы 31 ограничителя хода толкателя вверх.

При этом наружный размер вывинченных резьбовых пальцев 31 при симметричном их расположении в отверстии 30 несколько больше наружного диаметра толкателя 22 и внутреннего диаметра отверстия 7 нижнего наконечника 5.

Устройство работает следующим образом.

На тросе 15, прикрепленном с помощью дужки 14 к верхней части затворного элемента 9, устройство с помощью, например, аппарата Яковлева, снабженного индикатором веса и счетчиком оборотов барабана лебедки, спускается в исследуемую скважину

Под действием веса устройства пружина 11 сжимается затворным элементом 9, в результате чего до достижения уровня жидкости сквозное отверстие 12 будет открытым, а трос 15 находится в натянутом состоянии.

При достижении замеряемого уровня сква- жинной жидкости устройство в связи с малым проходным сечением отверстий 18, выполненных в перегородке 17 (которые, могут быть откалиброваны), не сразу погрузится в скважинную жидкость. При этом происходит ослабление натяжения троса 15, а возвратная пружина 11 освобождается от сжимающей ее весовой нагрузки и, перемещая затворный элемент 9 вниз, герметично перекрывает коническим наконечником сквозное отверстие 12, разобщая тем самым полость нижнего патрубка 2 от полости верхнего патрубка 1.

Погружение устройства в скважинную жидкость происходит до тех пор, пока через отверстия 16 не вытеснится воздух, находящийся в полости нижнего патрубка 2, сама полость не сообщится через упомянутые отверстия со скважинной средой, а устройство не погрузится до уровня несколько выще этих отверстий при обеспечении плавучести устройства.

После заполнения нижнего патрубка 2 скважинной жидкостью устройство, благодаря наличию верхнего патрубка 1, выполняющего функцию поплавка, перестает погружаться в эту жидкость, и устройство стабильно находится на плаву в вертикальном положении вследствие его плавучести (фиг. 8)

В результате, при достижении уровня жидкости в скважине и в процессе даль- нейщего погружения устройства в жидкость происходит заметное ослабление натяжения троса 15, которое фиксируется на дневной поверхности как момент касания уровня жидкости с соответствующим отсчетом глубины по счетчику оборотов барабана лебедки.

В случае необходимости повторного замера достаточно на один-два метра приподнять устройство над предварительно замеренным уровнем жидкости, после чего заново повторить описанный процесс замера уровня жидкости в исследуемой скважине.

Для проведения следующего замера - определения положения забоя скважины - необходимо плавно, без резких рывков, выбрать на барабан лебедки прослабленный трос 15 и на 0, 2-0,3 м (по счетчику оборотов) приподнять устройство, одновременно следя за показаниями индикатора веса (которые должны увеличиваться).

Затем медленно спускают устройство в скважину, постоянно следя за тем, чтобы трос 15 был в натянутом состоянии, а индикатор веса показывал приращения веса.

При плавном выбирании на лебедку прослабленного троса 15 и при упомянутом незначительном приподнятии устройства затворный элемент 9 перемещается вверх, сжимая пружину 11 и открывая тем самым сквозное отверстие 12, в результате чего скважинная жидкость при дальнейшем медленном отпускании устройства заполняет внутреннюю полость верхнего патрубка 1 и потяжелевшее устройство (как «гирька) опускается до забоя скважины.

При достижении забоя скважины фиксируется еще одно ослабление натяжения

троса 15, в результате которого по счетчику оборотов барабана лебедки производят отсчет положения забоя скважины. В момент достижения забоя скважины и ослабления натяжения троса 15 возвратная пружина 11 освобождается от сжимающей ее весовой нагрузки устройства и перемещает затворный элемент 9 вниз до посадки его конического наконечника в сквозное отверстие 12 (фиг. 9).

Одновременно в момент посадки устрой0 ства на забой скважины толкатель 22 (нижний конец которого в первую очередь садится на забой скважины) из-за выступающих из отверстия 30 двух резьбовых пальцев 31 вверх не переместится. Симметрич5 но выступающие части резьбовых пальцев 31 в момент посадки упрутся в нижний торец нижнего наконечника 5. В связи с этим не сработает весь узел замера глубины подвески СШН, т. е. через окна 19 не раздвинутся за пределы наружной поверхности устройст0 ва раздвижные упоры 21, не произойдет сцепление (соединение) фиксирующих выступов фиксатора 32 раздвижения упоров с диаметральной фиксирующей канавкой 26 толкателя 22 (фиг. 9).

В случае необходимости повторного за5 мера забоя скважины достаточно плавно, без резких рывков, выбрать на барабан лебедки прослабленный трос 15. Выборку троса 15 контролируют по показаниям индикатора веса (которые должны увеличиваться).

Затем медленно на два-три метра приподнимают устройство над предварительно замеренным положением забоя скважины, после чего заново повторяют описанный процесс определения положения забоя в исследуемой скважине .

5 После замера положения забоя скважины медленно, без рывков, поднимают устройство на дневную поверхность (фиг. 10). В процессе подъема постоянно следят за показаниями индикатора веса (которые будут уменьшаться).

0 Использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность его работы за счет обеспечения автономности функционирования его узлов и упрощения конструкции.

55

Формула изобретения

1. Устройство для исследования скважин, содержащее цилиндрический корпус

с отверстиями и окнами, дно которого выполнено в виде наконечника с отверстием, и расположенные внутри корпуса узел замера уровня жидкости и определения положения забоя скважины, выполненный в виде обратного клапана, подпружиненный затворный элемент которого соединен с тросом, и . узел замера глубины подвески скважин- ного штангового насоса, выполненный в виде перегородки с шарнирно закрепленными на ней унорами, установленными с возможностью перемещения в окнах, установленного в отверстии наконечника толкателя, и фиксатора раздвижения упоров, отличающееся тем, что, с целью повып1ения надежности работы устройства, оно снабжено тя

гами, одни концы которых шарнирно связаны с раздвижными упорами, а другие - с толкателем, в верхней части которого выполнена кольцевая канавка, а фиксатор раз- движения упоров выполнен в виде пружинящих лепестков, одни концы которых закреплены в наконечнике, а другие установлены с возможностью охвата толкателя и размещения их в кольцевой канавке в крайнем верхнем положении толкателя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автономности функционирования его узлов, оно снабжено ограничителем хода толкателя относительно наконечника цилиндрического корпуса.

Изобретение относится к нефтяной пром- ти. Цель изобретения - повышение надежности работы устр-ва. Для этого оно имеет тяги 25, одни концы которых шарнирно соединены с раздвижными упорами, другие - с толкателем (Т) 22, в верхней части которого выполнена кольцевая канавка 26. Устр- во также имеет фиксатор 32 раздвижения упоров, изготовленный в виде пружинящих лепестков, одни концы которых закреплены в наконечнике, а другие установлены с возможностью охвата Т 22 и размещения их в кольцевой канавке 26 в крайнем положении Т 22. Для обеспечения автономности функционирования узлов устр-ва оно снабжено ограничителем 22 хода Т относительно наконечника цилиндрического корпуса. Прикладываемое к устр-ву усилие действует на упоры 21, которые в результате этого упираются в конец насосно-компрессорных труб. Упоры, воспринимая это усилие, действуют на Т 22, стре.мятся сместить его вниз. После расцепления фиксатора и Т 22 устр-во поднимают на поверхность. 1 з. п. ф-лы, 10 ил. S (Л 4 4 00

5-S

Фиг.1

Л

Фие.З

5-iNUK - W

ФигЛ

%SilF -Фиъ.б

V 4

- г

Фиг. 5

ФигЛ

Фиг.8

Физ.9

Фиг.Ш