Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину

УСТРОЙСТВО для ДОСТАВКИ ПРИБОРОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ СКВАЖИНУ
Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована при доставке приборов в скважину, в том числе и в горизонтальную.
Известны устройства для доставки приборов в нефтяную или газовую скважину, включающие геофизический кабель с закрепленными на нем приборами и элементы силового воздействия на кабель и на приборы. Элементы силового воздействия на кабель и на приборы представляют собой груз, закрепленный на кабеле и на приборах, или устройство типа трактора, или устройство с реактивной тягой, или устройство с имплозийной тягой (см., например, SU 1724860 А1, опубл.07.04.1992, бюл.№ 13, Ю1.Е21В 47/01; RU 2185510 С1, опубл.20.07.2002, бюл.№20, кл.7Е2Ш 47/01; решение от 02.12.2002 о выдаче свидетельства на полезную модель по заявке № 2002124308/20(025547) от 10.09.2002 «Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, кл. 7Е21В 43/00; RU 26-78 U1, опубл. 10.11.2002, бюл.№21, кл.7Е21В 43/00; RU 25532U1, опубл. 10.10.2002, бюл.№ 28, КЛ.7Е21В 43/00).
Недостатком известных устройств является то, что они не универсальны и применимы только в отдельных конкретных случаях.
Более универсальным устройством является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, включающее геофизический кабель с закрепленными на нем приборами и силовой механизм, воздействующий на кабель и приборы для принудительного их перемещения в скважину (см., например, С.Я.Элькинд, В.Н.Бабуров ОАО «Пермнефтегеофизика. Опыт исследования горизонтальных скважин в Пермской области // НТВ «Каротажник. Тверь: АИС, 2002, вьш.101, с.86-91).
2003113457
IMIIininilllllllllWIIIilllllllill
ГД-))0311345Т
МПК 7Е21В 43/00
в прототипе на обычный геофизический кабель диаметром до 12-14 мм, намотанный на барабан геофизического подъемника, подвешивают отрезок кабеля диаметром более 20 мм. Длину отрезка кабеля рассчитывают из условия, чтобы его вертикальная часть заталкивала своей массой его горизонтальнзто часть с приборами в горизонтальньш участок скважины.
Недостатками прототипа являются:
-большие затруднения в закреплении на кабеле и спуске в скважину отрезков кабеля, особенно через лубрикатор;
невозможность доставки приборов в работающую горизонтальную скважину, имеюшую на устье большое давление флюида и оборудованную лубрикатором, через сальник которого пропустить отрезок толстого жесткого кабеля нет возможности;
-затруднения в доставке приборов в необсаженную скважину, за стенки которой куски толстого кабеля зацепляются.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков в предложенном устройстве.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенной полезной модели, является простота конструкции, не требующая закрепления на геофизическом кабеле отрезков толстого кабеля в качестве груза, возможность прохода кабеля большого диаметра через сальник лубрикатора, а, следовательно, возможность доставки приборов в работающую горизонтальную скважину, имеющую высокое давление флюида на устье; а также возможность работы в необсаженной скважине без зацепления кабеля за стенки скважины.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащем намотанный на барабан геофизического подъемника геофизический кабель с установленными на нем приборами и силовой механизм в виде отрезка жесткого кабеля с диаметром, большим диаметра геофизического кабеля, согласно полезной модели, в качестве геофизического кабеля использован жесткий кабель с большим диаметром, при этом диаметр кабеля выбран из условия его продольной устойчивости от складывания на вертикальном, наклонном и горизонтальном участках скважины, длина кабеля выбрана из условия не превышения допустимого объема намотки кабеля на барабане, диаметр барабана и тип соответствуюшего ему подъемника выбраны из условия обеспечения требуемой рабочей длины кабеля в зависимости от глубины исследуемой скважины, а силовой механизм выполнен в виде двух роликов с приводом и установлен на устье скважины в районе лубрикатора.
Использование в качестве геофизического кабеля жесткого кабеля большого диаметра позволяет, во-первых, доставить приборы в горизонтальный участок скважины за счет воздействия массы кабеля без навешивания дополнительного груза на кабель, что упрошает конструкцию устройства. Во-вторых, работа кабелем одного диаметра по всей его длине обеспечивает свободный проход через сальник лубрикатора и свободное перемешение в необсаженной скважине без зацепления за ее стенки.
Условие не превышения допустимого объема намотки кабеля на барабане обеспечивает не превьнпение допустимой массы кабеля, которая будет равной при любом диаметре кабеля при условии равного объема намотки. Не превышение допустимой массы кабеля обеспечивает надежную работу лебедки, врашающей барабан.
Выбор диаметра кабеля из условия его продольной устойчивости от складывания на вертикальном, наклонном и горизонтальном участках скважины обеспечивает возможность доставки приборов на горизонтальный участок скважины за счет жесткости кабеля, который в этом случае не складывается и не перемешается под действием массы кабеля на всех участках скважины, в том числе и на горизонтальном.
Выбор длины кабеля из условия не нревышения допустимого объема намотки кабеля на барабане обеспечивает не превышение допустимой массы кабеля при любом его диаметре, что гарантирует работоспособность лебедки и подъемника.
Выбор необходимого барабана и типа соответствующего ему подъемника из условия обеспечения требуемой рабочей длины кабеля в зависимости от глубины исследуемой скважины обеспечивает возможность проведения исследований в горизонтальной скважине любой длины.
Вьшолнение силового механизма в виде двух роликов с приводом и установка его на устье скважины в районе лубрикатора обеспечивает, с одной стороны, возможность работы в фонтанирзгющих скважинах с высоким давлением добьшаемого флюида, выталкивающего кабель силой пропорциональной площади поперечного сечения кабеля, а, с другой стороны, упрощает и конструкцию выталкивающего устройства, и технологию работы с ним. Поскольку силовой механизм расположен в удобном месте, а именно на устье скважины, не требуется усилий для его заталкивания в скважину, и он не занимает места в скважине.
Предложенное устройство показано на чертеже, где изображен его схематический вид на продольном разрезе скважины.
Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину содержит жесткий кабель 1, намотанный на барабане 2 геофизического подъемника, который установлен на устье скважины. На конце кабеля 1 установлены приборы 3, спускаемые в скважину. Па устье скважины в районе лубрикатора установлен силовой механизм, предназначенный для принудительного перемещения кабеля 1 в скважину и выполненный в виде двух роликов 4 с приводом.
Устройство работает следующим образом. Жесткий кабель 1 намотан на барабан 2 до объема, не превышающего допустимый объем намотки кабеля 1 на барабане 2. При такой намотке кабеля 1 длина кабеля будет тем меньше, чем больше его диаметр. Например, на геофизическом подъемнике ПКС-5 длины кабеля 1 в зависимости от его диаметра будут следующими:
Как следует из приведенной таблицы, после намотки жесткого кабеля 1 диаметром, обеспечиваюш;им жесткость (из практического опыта известно, что диаметр должен бьггь не менее 20 мм), длина кабеля оказывается около 3 км, что не всегда достаточно для реальных скважин.
Если глубина скважины превышает 3 км, то используют, например, подъемник ПКС7, в котором при допустимой по объему намотки кабеля 1 на барабане 2 длина кабеля 1 в зависимости от его диаметра будет следующей:
Полученная длина кабеля 1 при диаметрах кабеля 1 более 20 мм, обеспечивающих его достаточную жесткость для входа в горизонтальный участок скважины, как видно, дает возможность работы в реально существующих глубинах горизонтальных скважин.
На скважине кабель 1 разматьшают с барабана 2 в скважину, пропустив его через подвеску, силовой механизм 4, лубрикатор и устье.
При достаточной жесткости кабеля 1, что имеет место при его диаметрах более 20 мм, кабель 1 входит в горизонтальный участок скважины под действием массы кабеля 1, находящегося в вертикальном и наклонном участках скважины. Таким образом, кабель 1 транспортирует приборы 3 до дна зумфа скважины. Исследования приборами 3 выполняют как при транспортировке их в скважину, так и при подъеме наверх. Так как кабель 1 не имеет никаких навешенных масс и выполнен с ПОСТОЯННЕЙ диаметром по всей длине, то он проходит не зацепляясь в приводе 4, сальнике, лубрикаторе, задвижках устья, в необсаженной скважине за ее выступы.
Если кабель опускают в фонтанирующую скважину, имеющую на устье большое давление фонтанирующего флюида, то возникает сила, выталкивающая кабель через лубрикатор и сальник на поверхность. Величина этой силы равна давлению флюида на устье, умноженном на площадь поперечного сечения кабеля. Например, при давлении флюида на устье 100 кГс/см (1000 Н) и диаметре кабеля величина выталкивающей силы составит Р выт.  р X S  р  7г Гк  100  3,14  кГс.
При массе одного метра кабеля диаметром 20 мм, равной 1,7 кг, масса кабеля в 14 кг будет иметь место при длине кабеля, равной 314 : 1,7  185 м.
Когда кабель достигнет в скважине глубины 185 м, выталкивающая сила и вес кабеля уравновесятся, и дальнейший спуск кабеля будет проходить под его собственным весом, в том числе и на горизонтальном участке скважины. На участке же скважины от устья до глубины 185 м перемещение-заталкивание кабеля в скважину вьшолняют принудительно силовым механизмом 4. После достижения кабелем глубины 185 м силовой механизм можно отключить. При извлечении кабеля из скважины, его принудительно сдерживают от выброса тем же силовым механизмом 4, начиная с глубины 185 м, реверсировав направление вращения роликов механизма 4 в обратную сторону.
Таким образом, обеспечена возможность доставки приборов в любые скважины, в ом числе и в горизонтальные.