Шаблон механический
MECHANICAL GAUGE

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к измерению внутреннего диаметра скважины.
Известно «Устройство для измерения изменений внутреннего диаметра обсадных колонн» (патент RU №2101488, Е21В 47/08, опубликовано 10.01.1998), включающее наземную аппаратуру, кабель связи и скважинный прибор, содержащий корпус с головкой для подключения кабеля связи, мерные рычаги с узлами для осуществления их раскрытия и прижатия к внутренней поверхности исследуемой обсадной колонны, преобразователь угла раскрытия мерных рычагов в электрический сигнал с блоком электроники для передачи информации к наземной аппаратуре, причем на корпусе скважинного прибора в его разных сечениях дополнительно установлены без возможности поворота идентичные кольца, снабженные одинаковыми проволочными упорами, равномерно распределенными по внешней поверхности указанных колец по касательной к ним под углом 90° к их радиусам и контактирующими с внутренней поверхностью обсадной колонны в противоположных направлениях за счет переворота одного из колец на 180°.
Недостатками этого устройства являются высокая стоимость и низкая надежность, так как используется большое количество сложных и мелких механических и электрических деталей.
Известен «Шаблон» (патент ПМ RU №86658, Е21В 47/08, опубликовано 10.09.2009), содержащий полый корпус с присоединительными резьбами и размещенные на нем калибрующие элементы, выполненные в виде втулок с осевым разрезом, и концевые фиксаторы от осевого перемещения, причем втулки установлены между фиксаторами с возможностью взаимодействия и совместного вращения, а продольные пазы втулок совмещены между собой.
Недостатком данной конструкции шаблона является большая металлоемкость и большие затраты на времени при спускоподъемных операциях, так как необходима промывка, а это связано со спуском на колонне труб, при этом если шаблон застрянет (осуществится прихват шаблона в неровностях измеряемой колонны труб), для извлечения необходимо применение больших усилий, в том числе и применение ясса.
Наиболее близким является «Шаблон для труб» (патент RU №2114303, E21В 47/08, опубликовано 27.06.1998), содержащий корпус с присоединительными муфтами и размещенные на его наружной поверхности калибрующие элементы с упорами, зафиксированными от осевого перемещения, причем упоры смещены одни относительно другого на величину, превышающую высоту калибрующих элементов, установленных между упорами с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с торцами упоров, при этом в качестве концевых упоров использованы присоединительные муфты.
Недостатками данного шаблона являются высокая металлоемкость из-за увеличенных продольных размеров и большие затраты на времени при спускоподъемных операциях, так как необходим спуск на колонне труб, при этом при прихватах шаблона необходимо использовать саму конструкцию в качестве ясса с ударными нагрузками.
Технической задачей предлагаемой конструкции шаблона механического является создание легкого и технологичного шаблона, спускаемого на канате или кабеле и освобождающегося от прихватов автоматически без больших нагрузок.
Техническая задача решается шаблоном механическим, включающим корпус с верхней и нижней присоединительными муфтами и размещенные на его наружной поверхности с возможностью осевого перемещения калибрующие элементы с упорами.
Новым является то, что корпус ниже верхней муфты снабжен конусом, расширяющимся вверх, а выше нижней муфты - резьбой, на которой размещена регулировочная гайка, снаружи корпуса установлен стакан с окнами напротив конуса, поджатый пружиной от регулировочной гайки вверх, при этом калибрующие элементы изготовлены в виде сегментов кольца, соединены жестко с упорами и вставлены в окна стакана с возможностью перемещения внутрь благодаря упорам и взаимодействия изнутри с конусом, причем окна стакана равномерно распределены по периметру.
На чертеже изображена схема шаблона. Конструктивные элементы, не влияющие на работоспособность шаблона, не показаны.
Шаблон механический включает корпус 1 с верхней 2 и нижней 3 присоединительными муфтами и размещенные на его наружной поверхности с возможностью осевого перемещения калибрующие элементы 4 с упорами 5. Корпус 1 ниже верхней муфты 2 снабжен конусом 6, расширяющимся вверх, а выше нижней муфты 3 - резьбой 7, на которой размещена регулировочная гайка 8. Снаружи корпуса 1 установлен стакан 9 с окнами 10 напротив конуса 6, поджатый пружиной 11 от регулировочной гайки 8 вверх. Калибрующие элементы 4 изготовлены в виде сегментов кольца, соединены жестко с упорами 5 и вставлены в окна 10 стакана 9 с возможностью перемещения внутрь благодаря упорам 5. Калибрующие элементы 4 также выполнены с возможностью взаимодействия изнутри с конусом 6. Причем окна 10 стакана 9 равномерно распределены по его периметру.
Шаблон собирают в условиях мастерских. К корпусу 1 сначала прикручивают верхнюю присоединительную муфту 2. Подбирают калибрующие элементы 4 для измерения нужного внутреннего диаметра скважины (не показана). В окна 10 стакана 9 вставляют изнутри калибрующие элементы 4 до упоров 5, а стакан 9 снизу надевают на корпус 1 максимально вверх до взаимодействия верхними торцами калибрующих элементов 4 с муфтой 2. При этом конус 6 прижимает изнутри к стакану 9 упоры 5 калибрующих элементов 4. Стакан 9 снизу поджимают пружиной 11 при помощи регулировочной гайки 8, которую перемещают вращением по резьбе 7. Усилие прижатия пружины 11 определяют эмпирическим путем так, чтобы стакан 9 находился по отношению к корпусу 1 постоянно максимально вверху до взаимодействия с сужением скважины. Поле чего к корпусу 1 прикручивают нижнюю присоединительную муфту 3.
Перед спуском в скважину шаблона к верхней 2 присоединительной муфте прикручивают технологический груз (например, цилиндрическую болванку, одну или две трубы или т.п. - не показан), меньший по диаметру, чем диаметр калибрующих элементов 4. К верхней части этой компоновки в сборе присоединяют технологическую головку (не показана) для соединения с тросом, канатом или при спуске в горизонтальные стволы скважины с трубами (не показаны), на которых и спускают шаблон в скважину. Длину троса, каната или труб при спуске контролируют измерительным оборудованием (не показаны).
Если в процессе спуска в скважину шаблон встречает сужение, тогда калибрующие элементы 4, попадая в эту зону, начинают заклинивать и останавливаются. Глубину этого сужения фиксируют измерительным оборудованием. После этого трос, канат или трубы начинают тянуть вверх устьевым оборудованием (не показано), при этом калибрующие элементы 4, заклиненные в сужении скважины, и стакан 9 остаются на месте, а корпус 1 с конусом 6, муфтами 2 и 3 и гайкой 8 перемещаются в сторону устья скважины, сжимая пружину 11. Конус 6 вытягивается из калибрующих элементов 4, располагаясь напротив них меньшим диаметром. В результате под действием наружной реакции от сужения скважины калибрующие элементы 4 заходят по окнам 10 внутрь стакана 9, освобождаясь от заклинивания в сужении. При этом стакан под действием пружины 11 перемещает стакан 9 с калибрующими элементами 4 вверх по корпусу 1, окончательно извлекая шаблон из сужения без больших и ударных нагрузок. После чего шаблон с неповрежденными калибрующими элементами 4 извлекается из скважины.
Так как не требуется больших усилий для извлечения шаблона, его можно изготавливать легким и небольших размеров и использовать кабельно-контейнерные технологии для работы.
Предлагаемая конструкция шаблона механического является легкой и технологичной, позволяет спускать на канате или кабеле и освобождаться от прихватов автоматически без больших нагрузок.