Устройство для определения места прихвата колонны бурильных труб

Устройство для определения места прихвата колонны бурильных труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ l94022

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 5а, 18/30

Заявлено 24,1.1966 (№ 1051881/22-3) с присоединением заявки №

МПК Е 21b

УДК 622.248.4:

: 621. 318. 3 (088.8) Приоритет

Опубликовано 30.ill.1967. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 23Х.1967

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В °; -r;-:t..рению

5о6 1 тт °: д

Сеид-Рза мир Керим оглы, А. А. Эпштейн, Ю. С. Аважан

Ю. С. Петров, С. П. Межлумов, С. Д. Шкчяр и С. M. Ca

Азербайджанский научно-исследовательский институт по б нефтяных и газовых скважин

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПРИХВАТА

КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Известны устройства для определения места прихвата колонны бурильных труб, включающие наземную аппаратуру и скважинный снаряд, содержащий магнитоупругий бесконтактный датчик.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что скважинный снаряд снабжен управляемым с поверхности многополюсным электромагнитом. Это позволяет надежно фиксировать датчик у стенки трубы.

На фиг. 1 показана принципиальная схема комплекта прибора; на фиг. 2 — электрическая схема скважинного снаряда; на фиг. 3— конструктивная схема снаряда; на фиг. 4 принципиальная схема датчика; на фиг. 5-принципиальная схема электромагнита.

Устройство состоит из скважинного снаряда 1, спускаемого внутрь исследуемой колонны труб 2 на одножильном каротажном кабеле с3 с помощью обычного каротажного автомобильного подъемника, и комплекта наземной аппаратуры. Внутрь колонны бурильных труб, прихваченной в зоне 4, спущен скважинный снаряд на кабеле через ролик 5 блок-баланса, укрепленного на верхней части колонны, или через ролик, укрепленный на крюке талевой системы буровой. Со щеточно-контактного устройства б подъемника сигнал от скважинного снаряда подается в комплект наземной аппаратуры, состоящей из блока питания снаряда 7, входного полосового усилителя 8, смесителя и детектора 9, на котором происходит смещение несущей частоты сигна ла и частоты опорного генератора, в результате чего выделяется разностная частота, поступающая на стрелочный 10 и регистрирующий 11 частотомеры, отмечающие изменения частоты, вызываемые изменениями механических напряжений в материале колонны в ее части выше места прихвата, при изменениях нагрузки на верх колонны и опорного генер атор а 12.

Электрическая схема скважинного снаряда (фиг. 2) состоит из датчика 18, транзистор15 ного генератора 14 несущей частоты, контурной индуктивностью которого является обмотка датчика, блока 1б многополюсных ориентированных электромагнитов, конденсатора 1б, соединяющего по несущей частоте выход генератора 14 с центральной жилой каротажног0 кабеля.

Один из выводов каждого блока электромагнитов, генератора 14 и датчика 18 соединяется с корпусом 17 снаряда, с ним же соедн25 няется оболочка кабеля.

На конструктивной (фиг. 3) схеме показана компоновка отдельных частеи скважипного снаряда.

Внутри корпуса 17 смонтирован транзисторный генератор 14 несущей частоты, контурной

194022

60 индуктивностью которого является обмотка датчика 13. Датчик 18 предстаьляет соб зй сердечник из пермаллоя с оомоткой.,ЧагI.II fная цепь сердечника замы" àåòñÿ через стенK) Оурильной труоы 2, как э fo IIQIYBзано II) нктирной линией на фиг. 4. Оомотки электромагнитов питаются постоянным током по каротажному кабелю. Питание генератора постоянным током осуществляется от одной из секций Оомотки электромагнита (От нижней секции на фиг. 2). Переменный ток от генератора 14 вводится в кабель через конденсатор

1б. Утечкам его, помимо кабеля, препятствуег

1;>.

Корпус снаряда выполнен из немагнитнон стали; в специальной фрезеровке в нем расположен датчик 18, защищенный литым изолирующим компаундом на базе эпоксидной смолы. Полюсы электромагнитов сдел аны ориентированными на одну сторону снаряда и расположены на одной оси с датчиком, как это видно на фиг. 3. Сверху снаряд заканчивается деталью 18 и головкой 19. Это стандартные узлы ряда геофизических приборов, предназначенные для подвески снаряда к кабелю и ввода жилы кабеля в снаряд; снизу снаряд имеет крышку 20.

При малых поперечных размерах снаря.|а, обладающего весом, достаточно большим для возможности быстрого его спуска в скважину, трудно создать одиночный электромагй;. с большим тЯговым усилием, неооход|1мым д, l:! надежного удерживания снаряда у стенки o) рильной трубы. Для увеличения тягового усилия можно применить несколько электромаг. нитов, Если полюсы магнитов расположить так, как показано в верхней части фиг. 5, т. е. одноименными полюсами друг к другу, то

ОказыВается ВОзмОжным BMpcTQ нескольких отдельных магнитов выполнить один многополюсный электромагнит. В нижней части фиг. 5 показан четырехполюсный электромагнит, эквивалентный по своим параметрам трем двухполюсным, однако более компактный по объему и обладающий конструктивным преимуществом — его центральный стержень является несущим механические нагрузки, что снижает часть нагрузок с корпуса снаряда.

На наружной поверхности снаряда вдоль оси полюсов электромагнитов и датчика сделана лыска. Это обеспечивает устойчивое положение снаряда, притянутого электромагнитами к стенке трубы, исключает возможность его поворота (качания) в горизонтальной плоскости, так как при этом снаряд соприкасается с трубой по двум линиям, разнесенным друг от друга на некоторое (15 — 20 мм) расстояние.

Работа с прибором производится следу|ощим образом. При спуске в скважину снаряд останавливают на какой-либо глубине, включают его питание и производят «опрос>, име|о5

50 щий целью установить, где нахо,HTc51 снаряд: выше илп ниже места прихвата.

Для этого 2 — 3 раза изменяют нагрузку на верхний конец колонны на 20 — 30 т. 11ри этом но всей длине колонны выше места прихвата

ОУДУТ, COOTBPTCTBCHIIO, ИЗМЕНЯТЬСЯ ПРОДОЛ!ные механические напряжения в материале труб, ниже места IIp«KBaTa таких изменений не произойдет. Изменения IBKafi»ческих напряжений вызывают изменения магнитны", параметров стали (магнитной проницаемости в направлении магнитного потока между полюсами датчика), в связи с чем меняется и индуктивность обмотки дат 111ка и, следовательно, частота генератора в снаряде, передаваемая на поверхность. Эти незначительные, по отношению к частоте генератора, несущей информацию на поверхность, изменения частоты в наземной аппаратуре преобразуются в изменения разностной частоты, по абсол|отной величине равные изменениям несущей, но значительные по отношению к разностной.

Прибор, измеряющий значение разностной частоты, четко отмечает ее изменения, следующие за изменениям "I Iiaгрузки на колон;IY, когда снаряд остановлен выше зоны прихвата.

Определив местоположение снаряда (в свободной пли прихваченной части колонны), изм няют в нужную сторону глубину расположения снаряда и повторяют опрос. За 6 — 8 опросов 1|нтсрвал глубин, между которыми расположена верхняя граница зоны прихвата, может быть сужен до 30 — 50 л. Каждый последующий опрос уменьшает этот интервал вдвое, таким образом, еще 3 — 4 опросами этот интервал может быть доведен до нескольких метров. Общая затрата времени на всю операцию составляет 1,5 — 2,5 1ас, причем основную часть времени составляет время спуско-подъема, каждый опрос занимает

4 — 5 мин. Исследование работы снаряда в скважине показало, что он надежно прихватывается к стенке скважины при включении питания в любом его положении после остановки. В самом неблагоприятном случае, когда в наклонной скважине снаряд остановлен полюсами вверх, достаточно перемещения снаряда на 10 — 20 с,и после ослабления натяжения кабеля при включенном питании, чтобы снаряд повернулся и притянулся к трубе полюсами магнитов, а следовательно, и датчиком.

Предмет изобретения

Устройство для определения места прихвата колонны бурильных труб, включающее наземную аппаратуру и скважинный снаряд, содержащий магннтоупругий бесконтактный датчик, orëè÷èfoè1ååñÿ тем, что, с целью фиксирования датчика у стенки трубы, скважинный снаряд снабжен управляемым с поверхности многополюсным электромагнитом.

194022

/

1 г

\

5 5

Фиг,5

Составитель И. Титова

Редактор Т. Н. Каранова Гекред Т. П. Курилко

Корректоры: F. Ф. Полионова и Г. И. Плешакова

Заказ 1385!2 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2