СПОСОБ ПУСКА СКВАЖИННЫХ ИСТОЧНИКОВ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
STARTING METHOD OF DOWNHOLE SOURCES OF SEISMIC VIBRATIONS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Суть изобретения
Использование: для пуска сейсмических источников из скважин.
Лучшие прототипы газовых и имплозивных источников сейсмических колебаний вводятся в действие при помощи электромагнитных клапанов, электрических приводов, гидравлических приводов или при помощи постановки на забой. Использование электромагнитных клапанов, электрических и гидравлических приводов сильно усложняет конструкцию излучателя, требует наличия на скважине электростанции с повышающим трансформатором, насосных агрегатов. Наличие внутри источника, испытывающего колоссальные динамические нагрузки, электромагнитных механизмов приводит к увеличению сложности конструкции, резкому снижению его надежности и долговечности. Пуск постановкой на забой прост в осуществлении, не требует дополнительных электрических и гидравлических агрегатов для своего осуществления, но привязан по глубине к забою, для производства пусков на промежуточных глубинах ему необходимо создавать искусственные забои, что также приводит к дополнительным временным и материальным затратам.
Предлагаемый способ пуска может быть использован для источников, в конструкции которых для пуска используется гидравлическая подвеска, воспринимающая вес устройства и производящая пуск при исчезновении его воздействия. В данном способе пуска предлагается спускать источник при помощи лебедки. Канат, идущий с лебедки через поворотный блок, жестко крепится к верхней части подвижного ползуна гидравлической подвески. На канат между поворотным блоком лебедкой подвешивается канифас-блок, который через свой поворотный блок своим канатом крепится к сбрасывателю, имеющему упоры в крайних положениях. На крюк сбрасывателя свободно надета петля каната с ручной лебедки. Форма крюка сбрасывателя позволяет удерживать петлю каната ручной лебедки на всем рабочем повороте рычага и сбрасывать петлю в крайнем положении. Для производства пуска источника на требуемой глубине при достижении ее канат при помощи канифас-блока и ручной лебедки удлиняется на участке между лебедкой и поворотным блоком. Канат при этом может продолжать стравливаться с лебедки или лебедка может стоять на тормозе. В конце подтягивания канифас-блока петля каната с ручной лебедки самостоятельно сбрасывается с крюка и спускной канат на участке между лебедкой и поворотным блоком свободно провисает. Источник и канат в скважине начинают падать в свободном падении. Скорость падения источника по причине большего лобового сопротивления, чем у каната, и необходимости перемещать при движении жидкость по зазору между стенкой скважины и собой будет много меньше, чем скорость каната. Воздействие веса источника на гидравлическую подвеску прекратится, что заставит работать пусковой механизм источника. Окна откроются и произойдет рабочий выстрел. Когда источник при свободном падении выберет слабину каната, он автоматически приведется в исходное состояние под действием собственного веса. Для производства следующего выстрела источником необходимо стравить необходимую длину кабеля с ручной лебедки, чтобы его петлей надеть на крюк сбрасывателя и затем подтянуть ручной лебедкой канифас-блок до сбрасывания петли каната с ручной лебедки с крюка сбрасывателя. За счет этого решения достигается:
уменьшение материальных затрат при проведении работ;
облегчение обслуживания и управления;
увеличение надежности и долговечности источника.
Описание изобретения
Предлагаемое изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических волн из глубоких скважин.
Известны скважинные источники:
пат. США 3805914, G01v 1/04;
пат. США 4038630 181/111;
а.с. СССР 1387696, G01v 1/137;
а.с. 1708069, G01v 1/137;
пат. РФ №1025245, G01v 1/133;
пат. РФ №2161810, G01v 1/133, 1/137;
пат. РФ №2166779, G01V 1/135, G01V 1/52;
заявка №2008146896;
заявка №2008152476;
заявка №2008152477.
Все они вводятся в действие при помощи, или электромагнитных клапанов, или электрических приводов, или гидравлических приводов, или при помощи постановки на забой.
Открытие окон в источниках, выполненных по заявкам №2008146896, №2008152476, проводится при помощи пускового устройства, работающего от гидравлической подвески, воспринимающей вес источника.
Задачей изобретения является способ производства пуска таких устройства без использования электрических, электромагнитных узлов, устанавливаемых внутри источника при помощи стандартной каротажной лебедки, и сбрасывателя дополнительной длины каната, работающего от ручной лебедки. Канат крепится к верхней части подвижного ползуна гидравлической подвески и к лебедке идет через поворотный блок. На канат между поворотным блоком лебедкой подвешивается канифас-блок, который через свой поворотный блок своим канатом крепится к сбрасывателю, имеющему упоры в крайних положениях. На крюк сбрасывателя свободно надета петля каната с ручной лебедки. Форма крюка сбрасывателя позволяет удерживать петлю каната ручной лебедки на всем рабочем повороте рычага и сбрасывать петлю в крайнем положении. Для производства пуска источника на требуемой глубине при достижении ее канат при помощи канифас-блока и ручной лебедки удлиняется на участке между лебедкой и поворотным блоком. Канат при этом может продолжать стравливаться с лебедки или лебедка может стоять на тормозе. В конце подтягивания канифас-блока петля каната с ручной лебедки сбрасывается с крюка и спускной канат на участке между лебедкой и поворотным блоком свободно провисает. Источник и канат в скважине начинают падать в свободном падении. Скорость падения источника по причине большего лобового сопротивления, чем у каната, и необходимости перемещать при движении жидкость по зазору между стенкой скважины и собой будет много меньше, чем скорость каната. Воздействие веса источника на гидравлическую подвеску прекратится, что заставит работать пусковой механизм источника. Окна откроются, и произойдет рабочий выстрел. Когда источник при свободном падении выберет слабину каната, он автоматически приведется в исходное состояние под действием собственного веса. Для производства следующего выстрела источником необходимо стравить необходимую длину кабеля с ручной лебедки, чтобы его петлей надеть на крюк сбрасывателя и затем подтянуть ручной лебедкой канифас-блок до сбрасывания петли каната ручной лебедки с крюка сбрасывателя.
Положительный результат достигается тем, что канат жестко закреплен к верхней части подвижного ползуна гидравлической подвески, что обеспечивает пуск источника на любой глубине при помощи создания слабины каната при помощи канифас-блока, ручной лебедки и сбрасывателя. Для проведения пуска источника на любой глубине не требуется использования электромагнитных узлов, установленных в источнике, испытывающем при его работе колоссальные динамические нагрузки, по величине соизмеримыми с воздействием взрыва. Это увеличивает надежность и долговечность конструкции источника, ее простоту, облегчает управление и обслуживание. Для производства работ достаточно иметь каротажную лебедку с необходимой емкостью каната и нужным тяговым усилием, направляющие блоки, ручную лебедку, канифас-блок и сбрасыватель.
На чертеже для примера изображен поперечный разрез скважинного имплозивного источника, схема канатной проводки с ее элементами. Штрихпунктирными линиями показано положение канатной проводки в момент пуска. Этот способ может быть использован и для пуска газовых источников. Устройство для проведения пусков скважинных источников сейсмических колебаний состоит из лебедки 1, закрепленной на устье скважины, поворотного блока 2 для направления силового каната 3 в скважину для крепления к ползуну 4 источника 5 посредством заделки 6 и оголовка 7. На силовой канат 3 между блоком 2 и лебедкой 1 подвешен канифас-блок 8 со своей канатной оттяжкой 9, которая, проходя через поворотный блок 10, крепится на шарнире к рычагу 11 сбрасывателя 12. На рычаге 11 выполнен крюк 13, за который цепляется петлей канат 14 с ручной лебедки 15. Скважинный источник 5 содержит гидравлическую подвеску, образуемую ползуном 4, хвостовиком 16 с радиальными отверстиями 17, верхней частью корпуса 18 и плунжером 19 поршня 20. Вес источника, когда он весит на канате 3, создает в масляной полости 21 давление, удерживающее плунжер 19 в крайнем нижнем положении, в котором окна 22 закрыты поршнем 20. Под поршнем 20 расположена рабочая камера 23, под камерой 23 находится ресивер 24 с запасом необходимого объема для сбора жидкости из камеры 23 после каждого пуска через затвор 25.
В исходном состоянии, как изображено на чертеже, внутренние полости камеры 23 и ресивера 24 свободны от скважинной жидкости и находятся под атмосферным давлением, окна 22 герметично закрыты. Источник 5 весит на канате 3. Канифас-блок 8 с оттяжкой 9 находится в свободном состоянии и слегка обжат петлей каната 14, надетой на крюк 13 сбрасывателя 12 при помощи ручной лебедки 15. Поршень 20 с плунжером 19 совместным действием гидростатического давления и давления масла в полости 21 прижат к внутреннему бурту рабочей камеры 23. После достижения глубины, на которой необходимо сделать выстрел источнику при помощи ручной лебедки, ветка каната между блоком 2 и лебедкой 1 удлиняется и при достижении конечного удлинения ветви каната петля каната 14 с ручной лебедки 15 сбрасывается с крюка 13 и канат 3 повисает в свободном состоянии. Источник и канат оказываются в свободном падении до момента, когда выберется слабина каната. Время свободного падения на порядок больше времени, требуемого для срабатывания пускового механизма. При свободном падении источника, когда нагрузка в канате 3 уменьшится на величину веса источника, давление в полости 21 сравняется со скважинным давлением и поршень 20 под действием гидростатического давления начнет открывать окна 22. При открытии окон гидростатическое давление начнет толкать поршень 22 вверх, опираясь на всю свою площадь поперечного сечения. В это время, даже если скорость падения каната 3 будет не успевать за движением вниз ползуна 4, плунжер 19 создаст в полости 21 давление, которое подтянет канат 3 при помощи ползуна 4 и откроет полностью окна 22. Когда столб жидкости, летящий в камере, ударит по затвору 25 и остановится вместе с ним, то кинетическая энергия столба летящей жидкости перейдет в энергию давления, которое ударной волной пройдет по стенкам камеры и по жидкости в обратном направлении, излучая сейсмические волны в скважинное пространство. Силовой импульс от источника пройдет по свободно падающему кабелю 3 и не причинит ему никакого вреда. Динамическую ударную нагрузку кабель 3 получит, когда источник вновь повиснет на нем. Колебания стенок камеры после выстрела постепенно успокоятся, и давление в камере сравняется со скважинным давлением. В момент, когда оголовок 7 повиснет на канате 3 в своем крайнем нижнем положении, и вес источника начнет создавать давление в полости 21, оно станет демпфером для нагрузки, возникающей в кабеле 3. Давление в полости 21 двинет плунжер 19 вместе с поршнем 20 вниз, вытесняя жидкость через открытые окна 22, а когда окна закроются, то через дренажные отверстия в затворе 25. Как только окна полностью закроются, и давление во внутренних полостях выровняется через дренажные отверстия, затвор 25 под действием своей пружины откроет основные отверстия, через которые жидкость из камеры 23 под собственным весом стечет вниз в ресивер 24, а воздух поднимется вверх. Источник готов к следующему пуску, для производства которого необходимо только на нужной глубине удлинить ветвь каната при помощи ручной лебедки, петлю каната которой надеть на крюк рычага сбрасывателя и подтянуть ветвь каната канифас блоком до момента срабатывания сбрасывателя.