RU2363831C1

RU2363831C1 - Facility for delivery of logging equipment into well

Info

Publication number: RU2363831C1
Application number: RU2008106494/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Евгеньевич Варламов (RU); Сергей Евгеньевич Варламов; Юлия Маратовна Дурнева (RU); Юлия Маратовна Дурнева; Николай Борисович Болотин (RU); Николай Борисович Болотин
Original assignee: Сергей Евгеньевич Варламов; Юлия Маратовна Дурнева; Николай Борисович Болотин
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-08-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention refers to mining, particularly to oil and gas production industry and can be implemented at oil and gas well completion. The facility for delivery of logging equipment into well consists of a logging cable and of a facility to transfer logging equipment in the well made in form of a housing, inside of which a hydraulic promoter is installed; the promoter is made in form of two screw propellers and is connected to a drive; also the drive is installed in a geometry case and arranged in the case with a circular gap, while two screw propellers can rotate in opposite directions.

EFFECT: increased reliability of logging equipment delivery on horizontal section of well owing to elimination of logging cable twisting.

9 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин.The invention relates to the mining industry, and in particular to the drilling of oil and gas wells.

Известно устройство для доставки геофизических приборов в скважину по патенту РФ на изобретение №2054539, содержащее каротажный кабель и средство доставки в виде дополнительных грузов, выполненных с возможностью нанизывания на каротажный кабель. На концах секций и зажимов выполнены замковые элементы.A device for the delivery of geophysical instruments into a well according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2054539, comprising a wireline cable and a delivery vehicle in the form of additional cargoes configured to string onto a wireline cable, is known. At the ends of the sections and clamps made locking elements.

Недостаток заключается в том, что общая длина всех секций дополнительных грузов должна быть больше, чем длина горизонтального участка скважины. Для скважин, имеющих горизонтальный участок большой протяженности, это устройство неприменимо из-за большой трудоемкости ручных работ, большого веса грузов и возможности обрыва геофизического кабеля.The disadvantage is that the total length of all sections of the additional loads must be greater than the length of the horizontal section of the well. For wells with a long horizontal section, this device is not applicable due to the high complexity of manual work, the large weight of the cargo and the possibility of breaking the geophysical cable.

Известно устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину по АС СССР на изобретение №1208199, прототип, которое содержит геофизический кабель и средство доставки, выполненное в виде кожуха, внутри которого установлен гидравлический движитель, выполненный в виде двух винтов, вращающихся в одну сторону, и привода, выполненного в виде электрического двигателя. Гидравлический движитель установлен в кожухе с зазором.A device is known for delivering geophysical instruments to a horizontal well according to the USSR AS for invention No. 1208199, a prototype that contains a geophysical cable and a delivery device made in the form of a casing, inside which a hydraulic propulsion device is made, made in the form of two screws rotating in one direction, and drive made in the form of an electric motor. The hydraulic mover is installed in the casing with a gap.

Недостаток - скручивание геофизического кабеля вследствие действия реактивного момента на корпус устройства из-за того, что оба винта вращаются в одну сторону.The disadvantage is the twisting of the geophysical cable due to the action of reactive moment on the device due to the fact that both screws rotate in the same direction.

Задача создания изобретения - предотвращение скручивания геофизического кабеля.The objective of the invention is to prevent twisting of the geophysical cable.

Решение указанной задачи достигнуто в устройстве для доставки геофизических приборов в скважину, содержащем геофизический кабель и средство перемещения геофизических приборов в скважине, выполненное в виде кожуха, внутри которого установлен гидравлический движитель, выполненный в виде двух гребных винтов, соединенных с приводом, который размещен в кожухе с кольцевым зазором, при этом гребные винты выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны. Привод может быть выполнен в виде электродвигателя с механизмом передачи, например редуктором или мультипликатором. Гребные винты могут быть выполнены соосными и соединены с ротором электродвигателя через планетарную дифференциальную передачу. Кожух перед гребными винтами содержит коническую входную часть. Кожух закрыт со стороны входа фильтрующей сеткой. Внутри герметичного корпуса установлен компенсатор давления и температурного расширения. Геофизический кабель намотан на катушку, с которой соединен ролик датчика длины кабеля.The solution to this problem was achieved in a device for delivering geophysical instruments to a well, containing a geophysical cable and means for moving geophysical instruments in the well, made in the form of a casing, inside which a hydraulic propeller is made, made in the form of two propellers connected to the drive, which is located in the casing with an annular gap, while the propellers are made to rotate in opposite directions. The drive can be made in the form of an electric motor with a transmission mechanism, for example a gearbox or a multiplier. Propellers can be made coaxial and connected to the rotor of the electric motor through a planetary differential gear. The casing in front of the propellers contains a tapered inlet. The casing is closed on the inlet side by a filter screen. Inside the sealed enclosure, a pressure compensator and thermal expansion are installed. A geophysical cable is wound around a coil to which a cable length sensor roller is connected.

Сущность изобретения поясняется фиг.1…8, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 8, where:

на фиг.1 приведена схема доставки геофизического прибора в скважину,figure 1 shows a diagram of the delivery of a geophysical instrument into the well,

на фиг.2…4 приведен скважинный прибор со средством доставки,figure 2 ... 4 shows the downhole tool with a delivery vehicle,

на фиг.5 и 6 приведен первый вариант исполнения средства доставки,5 and 6 show a first embodiment of a delivery vehicle,

на фиг.7 и 8 приведен второй вариант исполнения средства доставки.Figures 7 and 8 show a second embodiment of a delivery vehicle.

Устройство (фиг.1) предназначено для спуска в скважину 1 геофизического прибора 2.The device (figure 1) is intended for descent into the well 1 of the geophysical instrument 2.

Устройство (фиг.1…8) содержит наземную и скважинную аппаратуру. Наземная аппаратура включает пульт управления 3, компьютер 4 с монитором 5, к которым подключен источник питания 6. С пультом управления 3 соединен геофизический кабель 7, намотанный на катушку 8. С геофизическим кабелем 7 или катушкой 8 контактирует ролик 9 устройства для измерения длины кабеля 10.The device (figure 1 ... 8) contains ground and downhole equipment. Ground-based equipment includes a control panel 3, a computer 4 with a monitor 5, to which a power source is connected 6. A geophysical cable 7 connected to a coil 8 is connected to the control panel 3. A roller 9 of the device for measuring the length of cable 10 is in contact with a geophysical cable 7 or coil 8 .

Скважинная аппаратура содержит геофизический прибор 2 и средство доставки 11, установленное в герметичном корпусе 12. Устройство имеет на одном из торцов кабельный наконечник 13, к которому подключен геофизический кабель 7. Геофизический прибор 2 может иметь выполненные на герметичном корпусе 12 центраторы 14 (фиг.2). Между геофизическим прибором 2 и средством доставки 11 выполнен стыковочный узел 15 для герметичного механического и электрического соединения скважинного прибора 2 со средством доставки 11.Downhole equipment contains a geophysical device 2 and a delivery device 11 installed in an airtight housing 12. The device has a cable lug 13 at one end, to which a geophysical cable 7 is connected. Geophysical device 2 can have centralizers 14 made on an airtight housing 12 (FIG. 2 ) Between the geophysical instrument 2 and the delivery vehicle 11, a docking unit 15 is made for the tight mechanical and electrical connection of the downhole tool 2 with the delivery vehicle 11.

Средство доставки 11 содержит привод 16 (преимущественно это может быть электрический двигатель) и гидравлический движитель 17 в виде одного или двух гребных винтов 18 и 19. Схема с двумя винтами 18 и 19 имеет преимущество по сравнению со схемой, имеющей один гребной винт, т.к. отсутствует реактивный момент, приводящий к вращению средства доставки 11 и к скручиванию геофизического кабеля 7. Герметичный корпус 20 установлен внутри кожуха 21 с образованием кольцевого зазора «В». Кожух 21 выполнен открытым с обоих торцов и содержит перед гребными винтами 18 и 19 коническую часть 22. Кожух 21 закрыт со стороны входа фильтром 23 для предотвращения попадания на гребные винты 18 и 19 посторонних частиц крупных размеров, попадание которых может принести к заклиниванию. Между гребными нишами 18 и 19 и приводом 16 установлен механизм преобразования 24 для преобразования вращения одного вала привода 16 во вращение двух валов 25 и 26. Внутри герметичного корпуса 20 установлен компенсатор давления и температурного расширения 27.The delivery means 11 comprises an actuator 16 (this can be mainly an electric motor) and a hydraulic propeller 17 in the form of one or two propellers 18 and 19. The circuit with two propellers 18 and 19 has an advantage over a circuit having one propeller, i.e. to. there is no reactive moment leading to the rotation of the delivery vehicle 11 and to the twisting of the geophysical cable 7. The sealed housing 20 is installed inside the casing 21 with the formation of an annular gap "B". The casing 21 is made open at both ends and contains a conical portion 22 in front of the propellers 18 and 19. The casing 21 is closed on the inlet side by a filter 23 to prevent large particles from entering the propellers 18 and 19, which can cause jamming. Between the rowing niches 18 and 19 and the drive 16 there is a conversion mechanism 24 for converting the rotation of one shaft of the drive 16 to the rotation of the two shafts 25 and 26. A pressure compensator and thermal expansion 27 are installed inside the sealed housing 20.

Стыковочный узел 15 может быть выполнен в нескольких вариантах. На фиг. 2 приведен стыковочный узел 15, обеспечивающий герметичность внутренних полостей геофизического прибора 2 и средства доставки 11. При этом использованы тянущие гребные винты 18 и 19.Docking node 15 can be made in several ways. In FIG. 2 shows the docking unit 15, which ensures the tightness of the internal cavities of the geophysical instrument 2 and the delivery vehicle 11. In this case, the pulling propellers 18 and 19 are used.

На фиг.3 приведен вариант стыковки скважинного прибора 2 и средства доставки 11 с толкающими гребными винтами 18 и 19.Figure 3 shows the option of docking the downhole tool 2 and the delivery vehicle 11 with pushing propellers 18 and 19.

На фиг.4 приведен вариант, где роль стыковочного узла 15 выполняют шарнирная тяга 28 и промежуточный кабель 29 (фиг.3). Шарнирная тяга 28 необходима для обеспечения прохождения радиусного участка скважины. Внешний диаметр геофизического прибора 2 и средства доставки 11 должен быть меньше диаметра скважины 1.Figure 4 shows a variant where the role of the docking node 15 is performed by the articulated rod 28 and the intermediate cable 29 (figure 3). Articulated traction 28 is necessary to ensure the passage of the radial section of the well. The outer diameter of the geophysical instrument 2 and the delivery vehicle 11 should be less than the diameter of the well 1.

Гидравлический движитель 17 может иметь несколько вариантов исполнения. Ниже приведены два варианта гидравлического движителя.Hydraulic propulsion 17 may have several options. Below are two options for hydraulic propulsion.

Средство доставки 11 может быть выполнено с двумя гребными винтами (фиг.5 и 6) и содержит установленные в полом цилиндрическом кожухе 21 два гребных винта 18 и 19, имеющих возможность вращения в противоположные стороны, и механизм преобразования 24. В качестве механизма преобразования 24 можно использовать редуктор или мультипликатор. Гидравлический движитель 17 должен иметь обязательно два гидравлических винта, вращающихся в противоположные стороны. Это необходимо, чтобы исключить вращение кожуха 21 и скручивание геофизического кабеля 7.The delivery device 11 can be made with two propellers (FIGS. 5 and 6) and comprises two propellers 18 and 19 installed in the hollow cylindrical casing 21, which can rotate in opposite directions, and a conversion mechanism 24. As a conversion mechanism 24, use a gearbox or a multiplier. The hydraulic propulsion device 17 must have two hydraulic screws rotating in opposite directions. This is necessary to prevent rotation of the casing 21 and twisting of the geophysical cable 7.

Механизм преобразования 24 содержит установленную на ведущем валу 30 ведущую шестерню 31. В зацеплении с ведущей шестерней 31 находится первая промежуточная шестерня 32, установленная на первом ведомом валу 25. Вторая промежуточная шестерня 33 установлена на этом же валу и находится в зацеплении с ведомой шестерней 34. Это обеспечивает противоположное вращение гидравлических винтов 18 и 19 и предотвращает вращение кожуха 21, закручивание геофизического кабеля 7.The conversion mechanism 24 comprises a drive gear 31 mounted on the drive shaft 30. The first idler gear 32 is engaged with the drive gear 31 and mounted on the first driven shaft 25. The second idler gear 33 is mounted on the same shaft and is engaged with the idler 34. This provides the opposite rotation of the hydraulic screws 18 and 19 and prevents the rotation of the casing 21, the twisting of the geophysical cable 7.

Второй вариант механизма преобразования и гидравлического движителя приведен на фиг.7 и 8.The second version of the conversion mechanism and the hydraulic propulsion unit are shown in Figs. 7 and 8.

Гребные винты 18 и 19 установлены соосно на ведомых валах 25 и 26, выполненных концентрично, при этом ведомый вал 25 проходит внутри ведомого вала 26. Наиболее предпочтительное исполнение механизма передачи - это применение редуктора или мультипликатора в виде эпициклического зубчатого механизма, например дифференциального планетарного редуктора. В этом варианте механизм преобразования содержит (фиг.7) установленное на ведущем валу 30 центральное колесо 35, солнечное колесо 36 и сателлиты 37, установленные на водиле 38.The propellers 18 and 19 are mounted coaxially on the driven shafts 25 and 26, made concentric, while the driven shaft 25 extends inside the driven shaft 26. The most preferred embodiment of the transmission mechanism is the use of a gearbox or a multiplier in the form of an epicyclic gear mechanism, for example a differential planetary gearbox. In this embodiment, the conversion mechanism comprises (Fig. 7) a central wheel 35 mounted on the drive shaft 30, a sun wheel 36, and satellites 37 mounted on the carrier 38.

Работа устройства (фиг.1…8).The operation of the device (figure 1 ... 8).

В скважину 1 сбрасывают на геофизическом кабеле 7 геофизический прибор 2 и устройство доставки 11, соединенные стыковочным узлом 15. Вертикальный участок скважины 1 устройство проходит под действием силы тяжести, при этом геофизический кабель 7 разматывается с катушки 8 и датчик длины кабеля 10 определяет глубину, на которую спущено устройство, и передает эту информацию в компьютер 4. По горизонтальному участку скважины или по участку, имеющему уклон меньше чем 5…7 градусов, перемещение устройства без посторонних сил невозможно. Поэтому с устройства управления 3 включают подачу электроэнергии по геофизическому кабелю 7 на привод 16, который раскручивает гребные винты 18 и 19 гидравлического движителя 17. Гребные винты 18 и 19 вращаются в противоположные стороны за счет применения механизма преобразования 24. За счет противоположного вращения гидравлических винтов 18 и 19 на кожух 21 не действует вращающий момент и он не вращается, а геофизический кабель 7 не закручивается.A geophysical device 2 and a delivery device 11, connected by a docking unit 15, are discharged into the well 1 on the geophysical cable 7, and the vertical section of the well 1 is driven by gravity, while the geophysical cable 7 is unwound from the reel 8 and the cable length sensor 10 determines the depth which the device is lowered and transmits this information to computer 4. In the horizontal section of the well or in the section with a slope of less than 5 ... 7 degrees, moving the device without extraneous forces is impossible. Therefore, from the control device 3, power is supplied through the geophysical cable 7 to the actuator 16, which untwists the propellers 18 and 19 of the hydraulic propulsion unit 17. The propellers 18 and 19 rotate in opposite directions due to the use of the conversion mechanism 24. Due to the opposite rotation of the hydraulic screws 18 and 19, no torque acts on the casing 21 and it does not rotate, and the geophysical cable 7 does not twist.

Промывочная жидкость гребными винтами 18 и 19 отбрасывается через кольцевой зазор «В» в сторону, противоположную забою. При этом создается реактивная сила, перемещающая устройство доставки 11 вперед, оно, в свою очередь, перемешает геофизический прибор 2. Информация с геофизического прибора 2 передается по геофизическому кабелю 7 на компьютер 4 и монитор 5.Flushing fluid with propellers 18 and 19 is thrown through the annular gap "B" in the direction opposite to the bottom. This creates a reactive force that moves the delivery device 11 forward, it, in turn, mixes the geophysical device 2. Information from the geophysical device 2 is transmitted via geophysical cable 7 to computer 4 and monitor 5.

Применение предложенного технического решения позволило:Application of the proposed technical solution allowed:

1. Обеспечить доставку геофизических приборов в горизонтальный участок скважины на определенную глубину и передачу с него информации но проводному каналу связи.1. To ensure the delivery of geophysical instruments to the horizontal section of the well to a certain depth and the transmission of information from it to the wired communication channel.

2. Предотвратить скручивание геофизического кабеля из-за вращения геофизического прибора за счет применения двух гребных винтов, вращающихся в противоположном направлении.2. To prevent twisting of the geophysical cable due to the rotation of the geophysical instrument through the use of two propellers rotating in the opposite direction.

Claims

1. A device for the delivery of geophysical instruments into the well, comprising a geophysical cable and means for moving the geophysical instruments in the well, made in the form of a casing, inside which a hydraulic propeller is made, made in the form of two propellers, connected to the drive, the drive being located in a geometric housing and placed in a casing with an annular gap, characterized in that the two propellers are made to rotate in opposite directions.

2. The device according to claim 1, characterized in that the drive is made in the form of an electric motor with a transmission mechanism, for example a gearbox or a multiplier.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the propellers are made coaxial and connected to the rotor of the electric motor through a planetary differential gear.

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that part of the casing in front of the propellers is made conical.

5. The device according to claim 4, characterized in that the casing is closed on the liquid inlet side by a filter mesh.

6. The device according to claim 1 or 2, characterized in that a pressure compensator and thermal expansion are installed inside the sealed enclosure.

7. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the geophysical cable is wound on a coil to which the cable length sensor roller is connected.

8. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the docking unit is made on the housing for tight mechanical and electrical connection with the downhole tool.

9. The device according to claim 8, characterized in that the docking unit contains a hinge rod and an intermediate cable with cable lugs.