УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРИБОРОВ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использована для установки исследовательских приборов в скважине на длительное время.
7
7
Известны устройства для установки приборов в скважине, представляющие собой кабельный наконечник разных конструкций с подвешенными на него приборами, закрепленный на конце геофизического кабеля, намотанного на барабане геофизического подъемника (Е.И.Бухаленко, В.Е.Бухаленко. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. М.: Недра, 1991, с.266-270; свидетельство RU №0028726 МПК Е 21 В 47/01, 2001, свидетельство RU №0022503 МПК Е 21 В 47/01, 2001).
Недостатком известных устройств является необходимость держать геофизический подъемник около скважины в течение длительного времени в случае проведения непрерывных длительных (от нескольких дней до нескольких месяцев) исследований скважины.
7
Этот недостаток устранен в другом известном устройстве для установки приборов в скважине, принятом за прототип (патент RU №0027155, МПК Е 21 В 47/01, 05.09.2002). Данное устройство содержит расположенный в корпусе с возможностью перемещения вал с хвостовиком в верхней части, с фланцем и конусом - в средней и замок для подвески приборов в нижней части, и расположенные с возможностью перемещения в поперечных отверстиях средней части корпуса элементы взаимодействия с трубой, выполненные в виде шариков.
Устройство по прототипу позволяет установить его совместно с приборами в муфтовом зазоре трубы в скважине и отцепить кабельный наконечник. В результате этого появляется возможность смотать кабель на барабан геофизического подъемника и уехать со скважины для выполнения других работ.
Недостатком устройства по прототипу является то, что его можно устанавливать только в муфтовых зазорах, так как элементы взаимодействия с трубой, выполненные в виде шариков, не обеспечивают их фиксации на внутренней поверхности труб. В то же время в целях повышения достоверности исследований часто требуется устанавливать устройство в заданных точках между муфтовыми зазорами.
Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенной полезной модели, является возможность надежной установки устройства в любой точке скважины на длительное время.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для установки приборов в скважине, содержащем расположенный в корпусе с возможностью перемещения вал с хвостовиком в верхней части, с конусом и с фланцем в средней части, с замком для подвески приборов в нижней части, и расположенные с возможностью перемещения в поперечных отверстиях средней части корпуса элементы взаимодействия с трубой в скважине, согласно полезной модели, элементы взаимодействия с трубой выполнены в виде стержней, изготовленных округлыми со стороны вала и с зубцами со стороны трубы, в корпусе имеются верхний и нижний упоры для ограничения перемещения фланца, расстояние между которыми выполнено из расчета расположения напротив стержней нижней части конуса вала при достижении фланцем верхнего упора, обеспечивающего возможность перемещения стержней вглубь корпуса, и расположения напротив стержней цилиндрической части вала при достижении фланцем нижнего упора, обеспечивающего перемещение стержней наружу и внедрение зубцов в трубу на глубину не менее 1 мм.
Выполнение элементов взаимодействия с трубой в виде стержней конструктивно необходимо для обеспечения постоянства их ориентации в поперечных отверстиях корпуса и для взаимодействия округлым концом с валом, а зубчатым концом с внутренней поверхностью трубы.
Выполнение стержней округлыми со стороны вала обеспечивает перемещение стержней по цилиндрической части вала и его конусу без заеданий и заклиниваний независимо от величины зазоров в направляющих вала и стержней, что повышает надежность работы устройства.
Выполнение стержней с зубцами со стороны трубы обеспечивает внедрение зубцов в контактную поверхность трубы, что позволяет плотно прижать стержни к внутренней поверхности трубы и удерживать устройство без его перемещения вдоль трубы за счет силы трения между контактными поверхностями стержней и трубы и за счет контактной деформации трубы. Это гарантирует надежное удержание устройства в любой точке скважины на длительное время.
Наличие в корпусе верхнего и нижнего упоров, выполненных на расчетном расстоянии, обеспечивает ограниченное заданное перемещение фланца вала в процессе перемещения устройства вдоль скважины. При этом расстояние между верхним и нижним упорами таково, что при перемещении вала вверх и достижении фланцем верхнего упора напротив стержней располагается нижняя часть конуса вала, имеющая диаметр, меньший
диаметра его цилиндрической части, в результате чего стержни имеют возможность перемещаться вглубь поперечных отверстий. В этом положении стержни не выступают из корпуса и не препятствуют перемещению устройства вверх или вниз вдоль скважины. Соответственно, при перемещении вала вниз и достижении фланцем нижнего упора напротив стержней размещается цилиндрическая часть вала, в результате чего стержни выдвигаются по поперечным отверстиям за пределы корпуса и внедряются зубцами в стенку трубы, обеспечивая надежную установку устройства в любой точке скважины на длительное время.
Глубина внедрения зубцов в трубу должна быть по расчету не менее 1 мм с учетом возникающих на конусе вала сил, чтобы еще более повысить надежность и длительность установки устройства в трубе.
Предложенное устройство показано на чертеже, где изображен его продольный разрез.
Устройство содержит корпус 1, в котором установлен подвижный вал 2, имеющий хвостовик 3 в верхней части, конус 4 и фланец 5 в средней части и замок 6 для подвески приборов в нижней части; в корпусе 1 установлены элементы взаимодействия с трубой, выполненные в виде стержней 7 и расположенные в поперечных отверстиях 8, изготовленных в средней части корпуса 1; при этом стержни 7 выполнены округлыми со стороны вала 2 и с зубцами 9 со стороны трубы; в корпусе 1 имеются верхний 10 и нижний 11 упоры, ограничивающие перемещение фланца 5; расстояние между упорами 10 и 11 выполнено из расчета расположения нижней части 12 конуса 4 вала 2 напротив стержней 7 при достижении фланцем 5 верхнего упора 10 и из расчета расположения цилиндрической части 13 вала 2 напротив стержней 7 при достижении фланцем 5 нижнего упора 11.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии устройства фланец 5 контактирует с упором 10. На устье скважины хвостовик 3 закрепляют в гнездо электропривода, установленного на конце кабельного наконечника. В замок 6 устройства подвешивают приборы и опускают устройство на кабеле в скважину. Корпус 1 под действием собственной массы опускается вдоль вала 2 до достижения верхним упором 10 фланца 5. Стержни 7 при этом располагаются на уровне нижней части 12 конуса 4 вала 2 и имеют возможность углубиться внутрь корпуса 1, перемещаясь по продольным отверстиям 8 под действием соприкосновений с внутренней поверхностью трубы при раскачивании устройства в скважине.
При достижении заданной глубины установки устройства в скважине по геофизическому кабелю подают ток в электропривод, который освобождает хвостовик 3.
Некоторое незначительное время порядка нескольких секунд устройство продолжает опускаться вниз по скважине. При этом корпус 1 движется медленнее, чем вал 2 с подвешенными в замке 6 приборами, так как, во-первых, скважина никогда не бывает строго вертикальной, а всегда имеет допустимый угол наклона 5-6°, в связи с чем корпус 1 всегда контактирует с внутренней поверхностью трубы, тормозящей его перемещение, а, во-вторых, поперечное сечение корпуса 1 в несколько раз превышает поперечное сечение замка 6 и подвешенных на нем приборов, в связи с чем при перемещении в жидкой среде корпус 1 тормозится в несколько раз большей силой сопротивления жидкости, чем замок 6 и приборы. Вследствие этого относительного перемещения вал 2 опускается быстрее корпуса 1, и конус 4 выталкивает стержни 7 из отверстий 8. Зубцы 9 стержней 7 входят в контакт с внутренней поверхностью трубы, деформируя ее, и корпус 1 останавливается. Вал 2 с приборами продолжает перемещение по инерции до соприкосновения фланца 5 с нижним упором 11. В этом положении стержни 7 располагаются на уровне цилиндрической части 13 вала 2, в которую упираются округлые концы стержней 7, а их зубцы 9 внедряются в трубу на глубину не менее 1 мм.
Устройство в таком положении остается надежно закрепленным.
После окончания исследований в скважину на кабеле опускают ловитель, которым захватывают хвостовик 3. При подъеме кабеля с ловителем хвостовик 3 поднимает вал 2 совместно с замком 6 и подвешенными на нем приборами. В то время, пока со стержнями 7 взаимодействует цилиндрическая часть 13 вала 2, зубцы 9 остаются внедренными в трубу, и корпус 1 остается неподвижным. Но как только стержни 7 переходят на конус 4 вала 2, упругие деформации трубы выталкивают стержни 7 в отверстия 8 корпуса 1. Раскачивания устройства в скважине при его подъеме приводят к дальнейшему заталкиванию стержней 7 в отверстия 8, что позволяет извлечь устройство с приборами из скважины.
В других скважинах изложенные действия повторяются, обеспечивая возможность длительной надежной установки устройства в заданной точке.