УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОСТАВКИ ПРИБОРОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ СКВАЖИНУ

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована в технологиях доставки исследовательских приборов в горизонтальную скважину.
Известно устройство для доставки исследовательских приборов в горизонтальную скважину на геофизическом кабеле, содержащее силовой механизм, расположенный в носовой части устройства, и приборы, установленные в его хвостовой части, при этом силовой механизм выполнен в виде турбин, установленных на валу с червячными нарезками между турбинами и приводимых во вращение потоком флюида, и редуктора, передающего вращение от турбин на червячные колеса, а приборы подключены к трубе, подающей флюид от силового механизма на приборы (см. патент RU 31260 от 24.03.2003). Недостатком устройства является сложность конструкции, а также отсутствие непосредственного контакта приборов с флюидом, что в некоторой степени снижает качество измерений исследовательскими приборами.
Известно устройство доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину, принятое за прототип, содержащее геофизический кабель с закрепленными на его конце приборами и установленный выше приборов гибкий шланг-груз, который выполнен из отдельных секций в виде герметичных элементов и заполнен жидкостью, находящейся под давлением; выше элементов гибкого шланга закреплен дополнительный груз, обеспечивающий необходимое усилие проталкивания устройства в горизонтальный ствол (см., например, публ.Ru №94023706, 20.02.1996).
Недостатком известного устройства является то, что под действием собственного веса приборы и гибкий шланг-груз располагаются на нижней стенке скважины, что, во-первых, сопровождается трением в процессе продвижения приборов вдоль скважины, во-вторых, глубина входа приборов в скважину на ее горизонтальном участке ограничена из-за трения кабеля о трубу и из-за ограниченной массы грузов и заталкивающей части кабеля, в-третьих, в условиях фазовой неоднородности флюида по сечению в горизонтальных участках скважины приборы имеют возможность регистрации параметров преимущественно в нижних потоках, что отрицательно сказывается на качестве исследований.
Задачей полезной модели является устранение недостатков, присущих аналогу и прототипу.
Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели,
является повышение качества скважинных исследований, устранение трения приборов и кабеля о стенки скважины, сохранность приборов, упрощение конструкции, увеличение глубины вхождения приборов в горизонтальный участок скважины.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащем геофизический кабель с закрепленными на его конце приборами, согласно предложенному, на кабеле и на приборах установлены поплавки, рассчитанные по подъемной силе на обеспечение нейтральной плавучести кабеля и приборов на горизонтальном участке скважины, а длина участка кабеля с установленными поплавками составляет не менее длины горизонтального участка скважины.
Установка на кабеле и на приборах поплавков обеспечивает плавучесть устройства, а, следовательно, перемещение устройства внутри горизонтальной скважины без касания ее стенок, что исключает трение приборов о стенки скважины, повышая сохранность приборов и качество измерений, увеличивая глубину прохождения приборов в скважину на горизонтальном участке.
Расчет подъемной силы поплавков на обеспечение нейтральной плавучести кабеля и приборов на горизонтальном участке скважины обеспечивает перемещение кабеля и приборов не по нижней стенке, а в центральной части ее сечения и позволяет, в зависимости от поставленной задачи, обеспечить расположение приборов на заданном уровне сечения для измерений параметров потока флюида в заданной части ствола скважины. Этот признак, а также непосредственный контакт приборов со встречным флюидом, позволяет повысить качество проводимых измерений.
Установка поплавков на длине участка кабеля не менее длины горизонтального участка скважины исключает провисание кабеля до его касания с нижней стенкой скважины и трения о нее кабеля и приборов.
Таким образом, предложенные признаки полезной модели обеспечивают достижение указанного технического результата.
В целом конструкция предложенного устройства предельно проста, что обеспечивает снижение общих затрат на производство работ.
Предложенное устройство представлено на схеме. Оно содержит кабель 1 с закрепленными на его конце приборами 2. На кабеле 1 и приборах 2 установлены поплавки 3. Длина кабеля 1 с установленными на нем поплавками 3 составляет не менее длины горизонтального участка скважины. В качестве поплавков 3 используют загерметизированные с двух сторон отрезки труб с вмонтированным по центру отрезком трубки малого диаметра с отверстием для прохода кабеля с креплением его в отверстии.
Устройство работает следующим образом.
На устье скважины к намотанному на барабане геофизическому кабелю 1 присоединяют исследовательские приборы 2, на которые устанавливают поплавки 3. Приборы 2 опускают в скважину и, разматывая с барабана кабель 1, через расчетные промежутки устанавливают на нем поплавки 3 на длину, равную или превышающую длину горизонтального участка скважины. При достижении приборами 2 поверхности жидкости на устройство начинает действовать выталкивающая сила, которая не препятствует дальнейшему перемещению приборов в скважину благодаря жесткости всей конструкции и меньшему давлению жидкости в вертикальной части скважины, где подъемная сила поплавков значительно меньше, чем на горизонтальном участке скважины.
В процессе перемещения приборов 2 по горизонтальному участку скважины производят исследование флюида. Приборы 2 перемещаются по центральной части сечения скважины и снимают показания потока флюида на заданном уровне. Плавучесть кабеля 1 и приборов 2 задается установкой расчетного количества поплавков 3.
Извлечение устройства из скважины после завершения исследований происходит легко, в порядке, обратном спуску кабеля с поплавками. Возможны дефекты поплавков 3, а кабель 1 и приборы 2 остаются неповрежденными.
3
Расчет размеров поплавков выполняют следующим образом. Например, 1 метр кабеля имеет массу 2,3 кг; 1 метр пустотелой трубы диаметром 114 мм для поплавка имеет массу 7,6 кг; два фланца диаметром 114 мм на концах трубы имеют массу 1,2 кг; центральная трубка поплавка диаметром 14 мм длиной 1 м (под кабель) имеет массу 0,32 кг. Расчет ведется из условия, что длина L поплавка должна обеспечить выталкивающую силу, равную суммарной массе одного метра кабеля, трубы, трубки длиной, равной длине поплавка, и двух фланцев. Условием для составления формулы является равенство данной суммарной массы массе вытесненной поплавком жидкости. Жидкий раствор в скважине имеет плотность 1,15 кг/дм. Тогда расчет примет вид:
2
-6
3,14·(114/2)·L·1,15·l0=2,3+7,6·L/1000+0,32·L/1000+1,2.
Отсюда L=918 мм.
Как видно, на длине кабеля в 1 м достаточно разместить один поплавок длиной 0,918 м.
Расчет размеров поплавков, установленных на приборах, производят аналогичным образом.