RU2742922C1 - Lever device for delivery of instruments and equipment to horizontal wells and its fixation unit - Google Patents
Lever device for delivery of instruments and equipment to horizontal wells and its fixation unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742922C1 RU2742922C1 RU2020123218A RU2020123218A RU2742922C1 RU 2742922 C1 RU2742922 C1 RU 2742922C1 RU 2020123218 A RU2020123218 A RU 2020123218A RU 2020123218 A RU2020123218 A RU 2020123218A RU 2742922 C1 RU2742922 C1 RU 2742922C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensors
- lever
- levers
- unit
- movement
- Prior art date
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 65
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
- E21B23/14—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells for displacing a cable or a cable-operated tool, e.g. for logging or perforating operations in deviated wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для доставки приборов и оборудования в горизонтальные участки обсаженных и необсаженных скважин в условиях осложненной геометрии внутреннего сечения и необходимости проведения каротажных работ, требующих обеспечения равномерного, без рывков и остановок движения пассажирских геофизических приборов с помощью рычажного устройства. The group of inventions relates to the oil and gas industry and can be used to deliver instruments and equipment to horizontal sections of cased and uncased wells in conditions of complicated geometry of the inner section and the need to conduct logging operations, requiring uniform, without jerks and stops, movement of passenger geophysical instruments using a lever device ...
Известные устройства для доставки приборов и оборудования в горизонтальные участки скважин в основном делятся на две категории, колесные и рычажные. Колесные, в силу присущих колесных движителям объективным недостаткам, приводящим к невозможности передвижения в кавернозных и рыхлых стволах необсаженных скважин, практически в них не применяются. В отличие от плохо проходимых колесных, рычажные устройства лишены этих недостатков и неплохо себя зарекомендовали для решения этих задач, хотя они имеют свои особенности и ограничения.Known devices for delivering tools and equipment to horizontal sections of wells are mainly divided into two categories, wheeled and lever. Wheeled, due to objective disadvantages inherent in wheeled propellers, leading to the impossibility of movement in cavernous and loose openings of open wells, are practically not used in them. Unlike poorly passable wheeled ones, lever devices are devoid of these drawbacks and have proven themselves well for solving these problems, although they have their own characteristics and limitations.
Известно рычажное устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину (патент РФ № 2175374, МПК E21B 23/14, публ. 27.10.2001), содержащее цилиндрический корпус, шарнирно установленные расклинивающие опоры, направляющие штоки и движитель, выполненный в виде четырех втулок, попарно соединенных расклинивающими опорами, причем в каждой паре подвижная втулка имеет ходовую гайку и установлена с возможностью перемещения, а другая втулка неподвижно закреплена на соответствующих направляющих в штоках, установленных в соответствующих корпусах, в каждом из которых установлен электродвигатель с понижающим редуктором, ходовым винтом с шагом, исключающим его самоторможение. При работе предлагаемое устройство соединяют со спускаемым прибором и каротажным кабелем соединяют с наземным пультом с помощью которого управляют работой. Работа устройства осуществляется попеременным включением двигателей и сменой направлений их вращения.Known is a lever device for delivering instruments into a horizontal well (RF patent No. 2175374,
Недостаток устройства заключается в низкой производительности, так как в процессе движения неизбежны постоянные остановки по завершению циклов движения, повышенная аварийность и низкая надежность, вследствие применения сложного, состоящего из большого количества рычажных и трущихся в агрессивной среде элементов конструкции, а также невозможность прогнозирования предстоящих осложнений движению. Невозможность осуществления равномерного движения для проведения каротажных работ.The disadvantage of the device lies in its low productivity, since in the process of movement constant stops are inevitable at the end of the movement cycles, increased accident rate and low reliability, due to the use of a complex structure consisting of a large number of lever elements and rubbing in an aggressive environment, as well as the impossibility of predicting future traffic complications ... The impossibility of realizing a uniform motion for carrying out logging operations.
Ближайшим аналогом заявленного рычажного устройства является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину на кабеле (патент РФ № 2515141, МПК Е21В 23/14, публ. 10.05.2014), содержащее полый цилиндрический корпус, узел его перемещения, снабженный электродвигателем, винтовой парой и тяговым элементом, и узел фиксации, снабженный фиксирующими платформами и шарнирными рычагами, корпус выполнен в виде последовательно соединенных между собой звеньев, с возможностью обеспечения жесткого соединения их между собой в направлении их осевого перемещения и взаимного вращения в двух ортогональных плоскостях и в направлении взаимного скручивания, в полости каждого звена расположен узел перемещения звена и узел фиксации звена, при этом узел перемещения каждого звена выполнен в виде расположенных с двух концов звена электродвигателей, выходные валы каждого из которых кинематически связаны с винтовой парой, гайка которой жестко соединена с тяговым элементом, выполненным в виде стержня, другой конец которого жестко соединен с местами крепления шариковых рычагов узла фиксации.The closest analogue of the claimed lever device is a device for delivering instruments into a horizontal well on a cable (RF patent No. 2515141,
Устройство доставляется к горизонтальному участку скважины в транспортном положении со сложенными узлами фиксации всех звеньев. Управление устройством осуществляется от наземной аппаратуры через каротажный кабель, соединенный с устройством для обеспечения его доставки к горизонтальному интервалу. В дальнейшем, устройство передвигается, поочередно поджимая и передвигая с помощью электродвигателей фиксирующие узлы, обеспечивая необходимое тянущее усилие для перемещения пассажирских геофизических приборов и кабеля.The device is delivered to the horizontal section of the well in a transport position with folded fixing units of all links. The device is controlled from ground equipment through a logging cable connected to the device to ensure its delivery to the horizontal interval. Subsequently, the device moves, alternately pressing and moving the fixing units with the help of electric motors, providing the necessary pulling force to move the passenger geophysical instruments and cable.
Недостатками данного устройства являются: невозможность равномерного движения для обеспечения качественного каротажа. Повышенная аварийность движения в осложненных участках горизонтальных скважин в связи с отсутствием специальных датчиков для прогнозирования ситуаций в процессе движения и, в связи с этим, невозможность автоматизации процесса движения. Малая надежность за счет применения сложных и громоздких механизмов с подвижными рычагами узлов фиксации для обеспечения процесса движения. Низкая скорость движения, за счет вынужденных остановок в циклах движения.The disadvantages of this device are: impossibility of uniform movement to ensure high-quality logging. Increased accident rate of movement in complicated sections of horizontal wells due to the lack of special sensors to predict situations during movement and, in this regard, the impossibility of automating the movement process. Low reliability due to the use of complex and bulky mechanisms with movable levers of fixation units to ensure the movement process. Low speed of movement, due to forced stops in movement cycles.
Известен также узел фиксации рычажного устройства для перемещения по ровным и неровным поверхностям скважины (патент РФ № 2287058, МПК Е21В 23/14, публ. 20.11.2004). Устройство предназначено для перемещения каротажных зондов или другого оборудования через стволы нефтяных и газовых скважин. Механизм состоит из шести основных рычагов, пять из которых являются подвижными. Один из рычагов центральный, соединен с четырьмя другими в четырех разных шарнирах, три из этих четырех рычагов могут поворачиваться вокруг их шарнирных соединений с центральным рычагом и, кроме того, могут передвигаться вдоль центрального рычага. Один из этих четырех рычагов может поворачиваться только вокруг своего шарнирного соединения с центральным рычагом, но не может передвигаться вдоль него. Оставшийся промежуточный рычаг соединен с четырьмя рычагами, которые, кроме того, соединены с центральным рычагом. Промежуточный рычаг соединен с этими четырьмя рычагами разным образом. Два рычага из этих четырех рычагов соединены с промежуточным рычагом в двух разных точках, которые расположены вблизи концов промежуточного рычага. Эти два рычага, называемые передними рычагами, могут поворачиваться вокруг их шарнирных соединений с промежуточным рычагом. Два других рычага, из ранее упомянутых других четырех рычагов, соединены с промежуточным рычагом в общей точке. Данные два рычага называются центрирующими рычагами. Один из центрирующих рычагов может поворачиваться только вокруг своего шарнирного соединения с центральным рычагом, в другой рычаг может не только поворачиваться, но также может передвигаться в своем шарнирном соединении с центральным рычагом. Все эти элементы или основные части шестизвенного рычажного механизма объединены для образования рычажного механизма, который автоматически приспосабливается к общей конфигурации внутренней поверхности ствола скважины и, таким образом, содействует эффективному прохождению в стволе.There is also known a unit for fixing a lever device for moving on even and uneven surfaces of a well (RF patent No. 2287058,
Наиболее близким аналогом является узел фиксации рычажного устройства (патент РФ № 2515141, МПК Е21В 23/14, публ. 10.05.2014), выполненный в виде шарнирных рычагов, одни концы которых закреплены на внешних поверхностях соосных втулок, а другие концы – на фиксирующих платформах. При этом между втулками закреплена пружина, обеспечивающая возврат фиксирующих платформ в исходное сложенное положение при отключении электродвигателя. The closest analogue is a lever device fixation unit (RF patent No. 2515141, IPC Е21В 23/14, publ. 05/10/2014), made in the form of hinged levers, some ends of which are fixed on the outer surfaces of the coaxial bushings, and the other ends on fixing platforms ... In this case, a spring is fixed between the bushings , which ensures the return of the fixing platforms to the initial folded position when the electric motor is turned off.
Недостатком известных устройств является сложность и громоздкость конструкции, низкая надежность устройства, обусловленная наличием в нем большого количества подвижных рычагов, шарниров и трущихся, соприкасающихся поверхностей, попадание между которыми кусочков породы или пропанта может привести к заклиниванию механизма, а движение в агрессивной, с включениями абразивных частиц, среде неизбежно приведет к большим потерям на трение, то есть КПД устройства будет низким, а аварийность повышена.The disadvantage of the known devices is the complexity and bulkiness of the structure, low reliability of the device, due to the presence in it of a large number of movable levers, hinges and rubbing, contacting surfaces, between which pieces of rock or proppant can lead to jamming of the mechanism, and the movement is aggressive, with inclusions of abrasive particles, the medium will inevitably lead to large friction losses, that is, the efficiency of the device will be low, and the accident rate will be increased.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности, долговечности и эксплуатационной безопасности устройства.The problem to which the invention is directed is to improve the reliability, durability and operational safety of the device.
Технический результат заключается в обеспечении безаварийного прохождения устройства в горизонтальной скважине с соблюдением равномерности (без рывков и остановок) движения.The technical result consists in ensuring trouble-free passage of the device in a horizontal well in compliance with the uniformity (without jerks and stops) of movement.
Указанный технический результат достигается тем, что рычажное устройство для доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины включает, по крайней мере, два соединенных тяговых звена, каждое из которых содержит корпус, узел фиксации с механизмами, содержащими подвижные рычаги с тяговым и прижимным электродвигателями, обеспечивающими перемещение корпуса и расклинивание подвижных рычагов, и, по крайней мере, два центратора, при этом, согласно изобретению, устройство оснащается электронным блоком, датчиком натяжения кабеля, причем передний центратор оснащается датчиком измерения диаметра скважины и датчиком контроля перемещения, а тяговые звенья выполнены с датчиками измерения усилия прижима, датчиками диаметра раскрытия и датчиками положения узлов фиксации, электронный блок оснащен контроллером с программами управления движением, низкоскоростной телеметрической системой для связи через геофизический кабель с бортовой ЭВМ наземной каротажной системы, высокоскоростной телеметрической системой для управления в реальном времени электродвигателями тяговых звеньев и считывания показаний датчиков измерения усилий прижима, датчиков диаметров раскрытия и положения узлов фиксации, а также датчиков контроля перемещения и измерения диаметра скважины переднего центратора, при этом тяговые звенья оснащаются электронными узлами с контроллерами для управления электродвигателями, обработки показаний упомянутых датчиков и высокоскоростной телеметрической системой для связи с контроллером электронного блока. The specified technical result is achieved in that the lever device for delivering tools and equipment to horizontal wells includes at least two connected traction links, each of which contains a housing, a fixation unit with mechanisms containing movable levers with traction and clamping motors providing movement body and wedging of movable arms, and at least two centralizers, while, according to the invention, the device is equipped with an electronic unit, a cable tension sensor, and the front centralizer is equipped with a borehole diameter measurement sensor and a movement control sensor, and the traction links are made with measurement sensors clamping forces, opening diameter sensors and position sensors of fixation units, the electronic unit is equipped with a controller with motion control programs, a low-speed telemetry system for communication via a geophysical cable with an on-board computer of a ground-based logging system, high-speed telemetry a system for real-time control of traction link electric motors and reading the readings of pressure measurement sensors, sensors for opening diameters and the position of fixation units, as well as sensors for displacement control and measurement of the borehole diameter of the front centralizer, while the traction links are equipped with electronic units with controllers for electric motors control , processing the readings of the said sensors and a high-speed telemetry system for communication with the controller of the electronic unit.
При этом согласно изобретению, кабельная головка содержит легкоплавкий фиксатор, выполненный с возможностью в аварийной ситуации освобождения кабеля при подаче тока на его термоэлемент. In this case, according to the invention , the cable head contains a low-melting clamp, made with the possibility of releasing the cable in an emergency when current is applied to its thermoelement.
При этом согласно изобретению, электронный блок содержит преобразователь напряжения с автономным источником питания, при этом контроллер электронного блока содержит программу, основанную на алгоритме аварийного складывания системы рычагов.In this case, according to the invention , the electronic unit contains a voltage converter with an autonomous power source, while the controller of the electronic unit contains a program based on the emergency folding algorithm of the lever system.
Указанный технический результат достигается тем, что узел фиксации рычажного устройства, включающий механизмы, содержащие подвижные рычаги с тяговым и прижимным электродвигателями, обеспечивающими перемещение корпуса и расклинивание подвижных рычагов, согласно изобретению, подвижные рычаги выполнены в виде трех последовательно соединенных рычагов, причем средний рычаг связан с остальными рычагами, по крайней мере, одним упругим элементом.The specified technical result is achieved in that the unit for fixing the lever device, including mechanisms containing movable levers with traction and clamping electric motors, ensuring the movement of the body and wedging of the movable levers, according to the invention, the movable levers are made in the form of three series-connected levers, the middle lever the rest of the levers, at least one elastic element.
При этом согласно изобретению, упругий элемент выполнен в виде ленточной пружины.In this case, according to the invention , the elastic element is made in the form of a strip spring.
При этом согласно изобретению, средний рычаг имеет рифленую или покрытую твердосплавными зубьями поверхность.In this case, according to the invention , the middle lever has a corrugated or coated with carbide teeth surface.
Особенностью заявленного изобретения является то, что в конструкции рычажного устройства используется электронный блок управления, выполненный с возможностью считывания и обработки сигналов с датчиков измерения усилия прижима, датчиков диаметра раскрытия и датчиков положения узлов фиксации для обеспечения контроля состояний и прогнозирования реакции рычажной системы узла фиксации на изменение мешающих движению факторов. Для чего тяговые звенья оснащаются электронными схемами с контроллерами для управления двигателями, обработки показаний датчиков и высокоскоростной телеметрией для связи с контроллером электронного блока. При этом контролер электронного блока содержит программы, основанные на алгоритмах управления движением электродвигателей тяговых звеньев и рычажных систем, на основе полученных с помощью высокоскоростной телеметрической системы данных, а также обменом информации с помощью низкоскоростной телеметрической системы связи через геофизический кабель с бортовой ЭВМ наземной каротажной системой. A feature of the claimed invention is that an electronic control unit is used in the design of the lever device, capable of reading and processing signals from sensors for measuring the clamping force, sensors of the opening diameter and position sensors of the fixation units to monitor the states and predict the reaction of the lever system of the fixation unit to change factors interfering with movement. For this, the traction links are equipped with electronic circuits with controllers for controlling engines, processing sensor readings and high-speed telemetry for communication with the controller of the electronic unit. In this case, the controller of the electronic unit contains programs based on algorithms for controlling the movement of electric motors of traction links and lever systems, based on data obtained using a high-speed telemetric system, as well as information exchange using a low-speed telemetric communication system via a geophysical cable with an onboard computer with a ground logging system.
Кроме того, в устройстве применены центраторы качения с малым коэффициентом трения, что обеспечивает существенно меньшие потери энергии на передвижение. С целью обеспечения возможности прогнозирования осложнений движения (для выявления проскальзывания узлов фиксации в случае недостаточного их поджатия при расклинивании) и автоматизации процесса перемещения, на центраторах установлены датчики измерения диаметра скважины и колесный датчик контроля перемещения устройства. Упомянутые датчики выполнены с возможностью передачи сигнала на электронный блок управления.In addition, the device uses rolling centralizers with a low friction coefficient, which provides significantly lower energy losses for movement. In order to make it possible to predict movement complications (to detect slippage of the fixation units in case of insufficient compression during wedging) and to automate the movement process, sensors for measuring the diameter of the well and a wheel sensor for monitoring the movement of the device are installed on the centralizers. The mentioned sensors are made with the possibility of transmitting a signal to the electronic control unit.
Кроме того, устройство оснащено датчиком натяжения кабеля для контроля нагрузки на рычажное устройство.In addition, the device is equipped with a cable tension sensor to monitor the load on the lever device.
Также для уменьшения аварийности с соблюдением равномерности движения в устройстве применен узел фиксации, выполненный в виде трех последовательно соединенных рычагов. Причем для обеспечения устойчивости узла фиксации на поверхности скважины в процессе работы средний рычаг связан с остальными рычагами, по крайней мере, одним упругим элементом Таким образом, предложенная конструкция узла фиксации с малым количеством подвижных рычагов обеспечивает качественную фиксацию устройства в скважине. А использование упругого элемента обеспечивает устойчивое поджатие и складывание рычажной системы узла фиксации. Кроме того, за счет упрощения конструкции кинематики и уменьшения числа подвижных рычагов узла фиксации увеличилась его эксплуатационная надежность, что также уменьшает аварийность в устройстве. Also, to reduce the accident rate while maintaining the uniformity of movement in the device, a fixation unit is used, made in the form of three series-connected levers. Moreover, to ensure the stability of the fixation unit on the surface of the well during operation, the middle lever is connected to the rest of the levers by at least one elastic element.Thus, the proposed design of the fixation unit with a small number of movable levers ensures high-quality fixation of the device in the well. And the use of an elastic element ensures stable compression and folding of the lever system of the fixation unit. In addition, due to the simplification of the kinematics design and the decrease in the number of movable levers of the fixation unit, its operational reliability has increased, which also reduces the accident rate in the device.
Таким образом реализуется безостановочное движение устройства, уменьшается аварийность. Равномерное безостановочное движение устройства с пассажирским каротажным прибором обеспечивает качественный материал каротажа. Кроме того, исключение остановок в циклах движения позволяет увеличить скорость движения устройства.Thus, the non-stop movement of the device is realized, the accident rate is reduced. The smooth, non-stop movement of the passenger logging tool ensures quality logging material. In addition, the elimination of stops in motion cycles allows the device to move faster.
Дополнительно для минимизации возможных осложнений и затрат, связанных с неизбежным риском при извлечении отказавших устройств в случае пропадания питания или связи с наземной каротажной системой, а также при заклинивании устройства в скважине, введено устройство для автоматического складывания рычагов фиксирующих узлов при аварийной ситуации, связанной с потерей управления устройством или пропаданием питания. Кроме того, кабельная головка устройства содержит легкоплавкий фиксатор, выполненный с возможностью в аварийной ситуации освобождения кабеля при подаче тока на его термоэлемент для беспрепятственного проведения ловильных работ, что существенно упростит процесс проведения таких работ, снизит стоимость проведения ловильных работ и позволит, в большинстве случаев, сохранить устройство неповрежденным.In addition, to minimize possible complications and costs associated with the inevitable risk when retrieving failed devices in the event of power failure or communication with the surface logging system, as well as when the device is jammed in the well, a device was introduced to automatically fold the levers of the fixing nodes in an emergency situation associated with loss device control or power failure. In addition, the cable head of the device contains a low-melting clamp, made with the possibility of releasing the cable in an emergency when current is applied to its thermoelement for unimpeded fishing operations, which will significantly simplify the process of such operations, reduce the cost of fishing operations and allow, in most cases, keep your device intact.
Изобретения поясняются описанием конкретного примера выполнения и прилагаемыми графическими материалами, где на:The inventions are explained by the description of a specific example of implementation and the attached graphic materials, where:
фиг. 1 схематично представлено предлагаемое рычажное устройство для доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины;fig. 1 schematically shows the proposed lever device for delivering tools and equipment to horizontal wells;
фиг. 2 схематично представлено тяговое звено устройства; fig. 2 schematically shows the traction link of the device;
фиг. 3 – расположение элементов рычажной системы в плоскости сечения скважины.fig. 3 - arrangement of the elements of the lever system in the plane of the well section.
Рычажное устройство, включает по крайней мере два жестко соединенных тяговых звена 1, каждое из которых содержит цилиндрический корпус 2, узел перемещения 3.1 (для верхнего звена), 3.2 (для нижнего звена) и узел фиксации 4.1 (для верхнего звена), 4.2 (для нижнего звена) с рычажной системой 5, содержащей подвижные рычаги, а также электронный блок 6 управления.The lever device includes at least two rigidly connected
Каждый узел перемещения 3.1, 3.2 содержит электропривод, включающий силовой электродвигатель 7, на валу которого размещен с датчик положения (энкодер) 8 узла фиксации 4.1, 4.2, редуктор и винтовая пара 9, которые связаны с рычажной системой 5 каждого фиксирующего узла 4.1, 4.2, с обеспечением возможности его перемещения. Кроме того, каждый узел перемещения 3.1, 3.2 содержит контроллер с модемом высокоскоростной телеметрии для приема команд от электронного блока 6 и обработки данных датчика положения 8 для их последующей передачи на электронный блок 6, датчика температуры для контроля перегрева двигателя, датчика тока потребления двигателя для исключения аварийного режима, а также силовой драйвер для управления режимами работы двигателя. Each displacement unit 3.1, 3.2 contains an electric drive, including a
Каждый узел фиксации 4.1, 4.2 содержит электропривод, включающий силовой электродвигатель 10 с датчиком диаметра раскрытия (энкодером) 11 рычажной системы 5 и датчиком измерения усилия прижима 12 (датчиком тока питания двигателя) рычажной системы 5, редуктор, телескопическое соединение 13, выполненное с возможностью обеспечения свободы перемещения каждого узла фиксации 4.1, 4.2 относительно корпуса 2 тягового звена 1 при вращении винтовой пары 14 электродвигателем 10. Свободное перемещение каждого узла фиксации 4.1, 4.2 относительно корпуса 2 обеспечивает поджатие и складывание рычажной системы 5. Дополнительно узел фиксации 4.1, 4.2 содержит контроллер с модемом высокоскоростной телеметрии для приема, обработки данных датчиков 11 и 12 и последующей передачи контроллеру электронного блока 6, силовой драйвер для управления режимами работы двигателя. Each fixing unit 4.1, 4.2 contains an electric drive, including a
Электронный блок 6 включает в себя контроллер и телеметрические модемы системы связи низкоскоростной 21кБод для связи через кабель с бортовой ЭВМ наземной каротажной системы и высокоскоростной 1,2МБод для управления в реальном времени двигателями тяговых звеньев 1 и считываний в реальном времени показаний датчиков 8, 11, 12.
Таким образом контроллер электронного блока 6 содержит программы, основанные на алгоритмах управления реальном времени двигателями тяговых звеньев 1 и рычажных систем 5, на основе полученных от датчиков 8, 11, 12 сигналов и регистрации показаний всех имеющихся датчиков.Thus, the controller of the
Устройство оснащено датчиком натяжения кабеля 15 для контроля нагрузки на устройство. Датчик натяжения кабеля 15 представляет собой устройство с упругим элементом, снабженным датчиком Холла или тензометрическим датчиком, который служит для измерения величины его деформации пропорциональной силе натяжения кабеля. The device is equipped with a
При этом кабельная головка 16 устройства оснащена легкоплавким фиксатором 17, который в аварийной ситуации расплавляется при подаче на него, например, тока обратной полярности питающему по одной из жил кабеля из наземного источника, и освобождает кабель от устройства. Освобождение кабеля от устройства позволит без осложнений одеть на устройство воронку ловильной системы. In this case, the
Рычажное устройство оснащено по крайней мере двумя центраторами 18, 19 для уменьшения сил трения при прохождении в скважине 22. При этом, передний центратор 19 снабжен поворотными датчиками Холла 20 для измерения диаметра скважины 22 и размещенным на одном из колес центратора 19 датчиком контроля перемещения 21, для выявления случаев проскальзывания узлов фиксации 4.1, 4.2 в случае недостаточного их поджатия при расклинивании. При этом колесо переднего центратора 19, на котором размещается датчик контроля перемещения 21, дополнительно подпружинивается, и его поверхность качения выполняется рифленой для лучшего сцепления со стенкой скважины 22.The lever device is equipped with at least two
Электронный блок 6 содержит системные источники питания и устройство для автоматического складывания рычагов фиксирующих узлов при аварийной ситуации, например, при отказе системы управления. Телеметрические системы: низкоскоростную для связи через геофизический кабель с бортовой ЭВМ наземной каротажной системы, и высокоскоростную для управления в реальном времени двигателями тяговых звеньев и считывания показаний датчиков, а именно, датчиков измерения усилий прижима, диаметров раскрытия и датчиков положения узлов фиксации. Устройство автоматического складывания системы рычагов включает преобразователь напряжения с автономным источником питания, например, аккумуляторной батареей, и контроллер с программой, основанной на алгоритме аварийного складывания системы рычагов через достаточное время, после пропадания напряжения питания устройства. Система активируется командой электронного блока 6 перед началом проведения работ.The
Узел фиксации 4.1, 4.2 рычажного устройства (фиг. 1, 2) включающий механизмы, содержащие подвижные рычаги 23, 24 с тяговым и прижимным электродвигателями 7 и 10, обеспечивающими перемещение корпуса 2 и расклинивание подвижных рычагов. Узел фиксации 4.1, 4.2 выполнен в виде трех последовательной соединённых рычагов, причем средний рычаг 23, связан с остальными рычагами 24 по крайней мере одним упругим элементом 25. Средний рычаг 23 имеет рифленую или покрытую твердосплавными зубьями поверхность, обращённую к стенке скважины 22, для увеличения сцепления со скважиной 22. Подвижные шарнирные соединения связывают его с остальными рычагами 24, которые в свою очередь через шарниры и винтовые пары 9 и 14 связаны с соответствующими электродвигателями 7 и 10. Упругий элемент 25, который может быть выполнен в виде гибкой ленточной пружины, создает усилия на рычагах 24 и стремится распрямить рычажную систему 5 узла фиксации 4.1, 4.2, тем самым обеспечивает устойчивость рычажной системы 5 и помогает раскрытию системы из сложенного (транспортного) положения в рабочее положение. Расположение элементов рычажной системы 5 в плоскости сечения скважины 22 показано на фиг. 3.The fixation unit 4.1, 4.2 of the lever device (Figs. 1, 2) includes mechanisms containing
Благодаря использованию упругого элемента 25 в каждом узле фиксации 4.1, 4.2 центральный рычаг 23 может располагаться под углом, относительно оси устройства. Таким образом, простая конструкция рычажной системы 5 узла фиксации 4.1, 4.2 позволяет приспосабливаться к неровностям скважины, например, необсаженной скважины, что обеспечивает качественную фиксацию рычажного устройства в скважине, безаварийное прохождение устройства с соблюдением равномерности движения, а также расширяет возможности применения устройства. Due to the use of an
Устройство работает следующим образомThe device works as follows
На дневной поверхности грунта находится силовой высоковольтный источник питания устройства, наземная регистрирующая система с бортовым компьютером для обеспечения связи и управления устройством и каротажная лебедка с геофизическим кабелем. On the day surface of the soil there is a high-voltage power source of the device, a ground-based recording system with an on-board computer for communication and control of the device, and a logging winch with a geophysical cable.
После того как устройство присоединено с пассажирским геофизическим прибором через геофизический кабель с наземной регистрирующей системой, оно тестируется на работоспособность, переводится в исходное для движения положение. Рычажная система 5 устройства сложена. С помощью каротажной лебедки, производится опускание в скважину. Как правило, до осложнений движению, обычно, это до вхождения в горизонтальный участок, который начинается с переходом на колонну с меньшим диаметром.After the device is connected to the passenger geophysical device through a geophysical cable with a ground-based recording system, it is tested for operability, it is transferred to the initial position for movement. The
Контроль движения осуществляется с помощью датчиков в электронном блоке 6: датчиков ускорения (акселерометры), локатора муфт, а также датчика натяжения кабеля и глубиномера на каротажной лебедке, датчика контроля перемещения 21, датчика натяжения кабеля 15 на устройстве и датчика измерения диаметра 20 скважины 22 на переднем центраторе 19 (фиг. 1).Motion control is carried out using sensors in the electronic unit 6: acceleration sensors (accelerometers), a collar locator, as well as a cable tension sensor and a depth gauge on a logging winch, a
При движении в сильнонаклонной или горизонтальной части скважины по команде с бортовой ЭВМ наземного регистрирующего комплекса, движение устройства обеспечивается следующим образом. Сначала запускается тестовый режим, при котором измеряются параметры движения каждого узла, при этом совершается один цикл движения. На основе этих измерений формируются контрольные интервалы начала и конца движения, которые должны составлять не менее 20 % от диапазона перемещения тяговых звеньев 1, измеряемого количеством оборотов электродвигателей. Указанное значение определилось опытным путем в процессе испытаний. Контрольные интервалы измеряются количеством оборотов двигателя. Начало и конец движения определяется по увеличению тока потребления электродвигателей 7 и 10. Узлы фиксации 4.1, 4.2 устанавливаются в исходные для движения положения при этом, в зависимости от осложняющих ситуаций, полностью сложены или открыты на допустимую программой величину внутреннего диаметра скважины 22. В тяговых звеньях 1 устанавливают узлы фиксации 4.1 и 4.2 в крайнее нижнее положение по оси устройства. По команде, фиксирующий узел 4.2 нижнего тягового звена 1 поджимается к стенке скважины 22 и его узел перемещения 3.2 в это время начинает движение, перемещая устройство вперед, электродвигатели 7 и 10 верхнего тягового звена 3.1 в это время пребывают в режиме ожидания, до тех пор, пока нижнее звено 1 не переместит узел фиксации 4.2 до конечного контрольного интервала. При вхождении узла фиксации 4.2 в контрольный интервал, контроллером электронного блока 6 подается одновременно сигнал на прижим и перемещение вперед верхнего узла фиксации 4.1. После контроля тока двигателя 10 узла фиксации 4.1 верхнего звена 1, контроллер электронного блока 6 подает сигнал на отжим и реверс узла фиксации 4.2 нижнего звена 1, который во время движения узла 4.1 верхнего звена 1 успеет возвратиться в исходное положение, поскольку скорость в холостом режиме будет существенно выше. С целью обеспечения равномерного движения устройства, контроллеры приводимых электродвигателей 7 и 10 каждого звена 1 оснащены программой авторегулирования, которая обеспечивает плавное равномерное движение на заданной скорости. Контроллер электронного блока 6 обеспечивает указанную цикличность до конца интервала движения. В процессе движения анализируются показания датчиков 8, 11, 12, датчиков 20, 21 переднего центратора 19, датчика натяжения кабеля 15 и автоматически подбираются оптимальные параметры движения и прижима. Реверс устройства осуществляют путем повторения цикла в обратном порядке. Использование упругого элемента 25 в рычажной системе 5, состоящей из трех последовательно соединенных рычагов 23, 24 обеспечивает устойчивое поджатие и складывание рычажной системы 5 каждого узла фиксации 4.1, 4.2.When moving in a highly inclined or horizontal part of the well on command from the on-board computer of the ground recording complex, the movement of the device is provided as follows. First, a test mode is started, in which the parameters of the movement of each node are measured, and one cycle of movement is performed. On the basis of these measurements, control intervals of the beginning and end of movement are formed, which should be at least 20% of the range of movement of the traction links 1, measured by the number of revolutions of the electric motors. The specified value was determined empirically during the tests. Control intervals are measured by the number of engine revolutions. The beginning and end of the movement is determined by the increase in the current consumption of the
Режим равномерного движения необходим для обеспечения качественного каротажа, например, термометрии, которая проводится обязательно при движении по горизонтальному участку вперед, с помощью устройства доставки, пока скважинная жидкость еще не перемешана прохождением аппаратуры. В случае аварийной ситуации, связанной с потерей связи с устройством перемещения или пропадания питания, через время, установленное в программе, например, 5-10 минут срабатывает аварийное устройство складывания узлов фиксации 4.1, 4.2 в транспортировочное положение, рычаги 23, 24 складываются и устройство с пассажирским прибором беспрепятственно, с помощью каротажной лебедки вытаскивается на поверхность для ремонта. В случае заклинивания устройства в стволе скважины 22, каротажный кабель отстегивается от устройства подачей по одной из жил кабеля тока, которым расплавляется легкоплавкий фиксатор 17, кабель извлекается из скважины 22 каротажной лебедкой и тем самым появляется возможность для беспрепятственного проведения ловильных работ, специальными распространенными устройствами с воронками, которые одевают на головку 16 устройства или полностью на связку, потом все в сохранности извлекают на поверхность.The uniform motion mode is necessary to ensure high-quality logging, for example, thermometry, which is necessarily carried out when moving along a horizontal section forward, using a delivery device, while the well fluid is not yet mixed by the passage of the equipment. In the event of an emergency related to the loss of communication with the movement device or power failure, after a time set in the program, for example, 5-10 minutes, the emergency device for folding the fixing units 4.1, 4.2 into the transport position is triggered, the
Завершена разработка рычажного устройства для доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины, диаметром Ф54 мм, длиной около 9 метров, оснащенного всеми описанными узлами и датчиками. Проведены стендовые испытания, где подтверждены все заложенные характеристики, тяговое усилие до 400 кг, скорость движения до 400 метров в час. Планируются скважинные испытания на месторождениях Сургута.The development of a lever device for the delivery of instruments and equipment to horizontal wells, Ø54 mm in diameter, about 9 meters long, equipped with all the described assemblies and sensors, has been completed. Bench tests were carried out, where all the inherent characteristics were confirmed, traction force up to 400 kg, movement speed up to 400 meters per hour. Well tests are planned at the Surgut fields.
Таким образом, по сравнению с известными аналогами, конструкция устройства обладает возможностью передвижения в осложненных участках обсаженных или необсаженных скважинах. Снижаются динамические нагрузки на элементы устройства, уменьшается аварийность, увеличивается скорость, а возможность равномерного, без рывков движения обеспечивает качественный каротаж.Thus, in comparison with the known analogs, the design of the device has the ability to move in complicated sections of cased or uncased wells. The dynamic loads on the elements of the device are reduced, the accident rate decreases, the speed increases, and the possibility of uniform, jerk-free movement ensures high-quality logging.
Claims (6)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123218A RU2742922C1 (en) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Lever device for delivery of instruments and equipment to horizontal wells and its fixation unit |
PCT/RU2021/050205 WO2022015206A1 (en) | 2020-07-13 | 2021-07-06 | Device and method for conveying tools into horizontal wells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123218A RU2742922C1 (en) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Lever device for delivery of instruments and equipment to horizontal wells and its fixation unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2742922C1 true RU2742922C1 (en) | 2021-02-11 |
Family
ID=74666001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020123218A RU2742922C1 (en) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Lever device for delivery of instruments and equipment to horizontal wells and its fixation unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2742922C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU207040U1 (en) * | 2021-06-18 | 2021-10-07 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | FLEXIBLE LINK DEVICE FOR CONNECTING GEOPHYSICAL INSTRUMENTS |
RU2774458C1 (en) * | 2021-10-07 | 2022-06-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Video monitoring system of near-wellbore space for control of deformation processes of rocks and stowing massif |
CN115405287A (en) * | 2022-08-19 | 2022-11-29 | 川南航天能源科技有限公司 | Cable tension measuring nipple of horizontal well conveying tractor and application method |
CN116086631A (en) * | 2023-04-07 | 2023-05-09 | 中化地质矿山总局山东地质勘查院 | Geothermol power survey instrument for geothermal survey |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1099045A1 (en) * | 1982-12-31 | 1984-06-23 | Восточно-Сибирский Научно-Исследовательский Институт Геологии,Геофизики И Минерального Сырья | Downhole fixing device |
US5947213A (en) * | 1996-12-02 | 1999-09-07 | Intelligent Inspection Corporation | Downhole tools using artificial intelligence based control |
RU2287058C2 (en) * | 2002-04-02 | 2006-11-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Leverage to provide extension of different appliances through well having smooth and uneven surfaces (variants) |
RU2299969C2 (en) * | 2002-03-13 | 2007-05-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Executive mechanism acting with constant force |
RU2515141C1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-05-10 | Михаил Львович Трубников | Device for transporting tools to horizontal well |
-
2020
- 2020-07-13 RU RU2020123218A patent/RU2742922C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1099045A1 (en) * | 1982-12-31 | 1984-06-23 | Восточно-Сибирский Научно-Исследовательский Институт Геологии,Геофизики И Минерального Сырья | Downhole fixing device |
US5947213A (en) * | 1996-12-02 | 1999-09-07 | Intelligent Inspection Corporation | Downhole tools using artificial intelligence based control |
RU2299969C2 (en) * | 2002-03-13 | 2007-05-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Executive mechanism acting with constant force |
RU2287058C2 (en) * | 2002-04-02 | 2006-11-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Leverage to provide extension of different appliances through well having smooth and uneven surfaces (variants) |
RU2515141C1 (en) * | 2013-02-22 | 2014-05-10 | Михаил Львович Трубников | Device for transporting tools to horizontal well |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU207040U1 (en) * | 2021-06-18 | 2021-10-07 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | FLEXIBLE LINK DEVICE FOR CONNECTING GEOPHYSICAL INSTRUMENTS |
RU2774458C1 (en) * | 2021-10-07 | 2022-06-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Video monitoring system of near-wellbore space for control of deformation processes of rocks and stowing massif |
CN115405287A (en) * | 2022-08-19 | 2022-11-29 | 川南航天能源科技有限公司 | Cable tension measuring nipple of horizontal well conveying tractor and application method |
CN115405287B (en) * | 2022-08-19 | 2024-11-08 | 川南航天能源科技有限公司 | Cable tension measurement nipple of horizontal well conveying tractor and application method |
CN116086631A (en) * | 2023-04-07 | 2023-05-09 | 中化地质矿山总局山东地质勘查院 | Geothermol power survey instrument for geothermal survey |
CN116086631B (en) * | 2023-04-07 | 2023-06-23 | 中化地质矿山总局山东地质勘查院 | Geothermol power survey instrument for geothermal survey |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2742922C1 (en) | Lever device for delivery of instruments and equipment to horizontal wells and its fixation unit | |
CA1077827A (en) | Anchoring apparatus for tools used in determining the stuck point of a conduit in a borehole | |
CN1926304B (en) | Downhole drilling of a lateral hole | |
US7591304B2 (en) | Pipe running tool having wireless telemetry | |
EP0862682B1 (en) | Autonomous downhole oilfield tool | |
US6832658B2 (en) | Top drive system | |
US8037949B2 (en) | Pipe running tool | |
US6446718B1 (en) | Down hole tool and method | |
US9546545B2 (en) | Multi-level wellsite monitoring system and method of using same | |
US20120080227A1 (en) | Wireless transmission system and system for monitoring a drilling rig operation | |
CA1068899A (en) | Methods and apparatus for determining the stuck point of a conduit in a borehole | |
NO344267B1 (en) | Communication between systems at the earth's surface and down a wellbore | |
CN101918672B (en) | Drilling system | |
BRPI0808954A2 (en) | APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLING TRACTION IN A DRILLING CABLE, VESSEL AND METHOD FOR CONTROLING TRACTION IN A CABLE OF A CABLE SYSTEM. | |
CN104775780B (en) | Flexible connection type downhole instrument tractor | |
CN112081548A (en) | Autonomous passing tubular downhole shuttle | |
CN206038436U (en) | Crooked tubular column fatigue test device | |
CN105221135A (en) | For well depth survey device and the measuring method of wireless drilling system | |
WO2009085518A2 (en) | In-situ formation strength testing | |
RU2739781C1 (en) | Method of controlling movement of lever device for delivering instruments and equipment to horizontal and penchant sections of cased and uncased wells | |
KR101826343B1 (en) | method for maintenance and measurement for behavior using multicomponent Sensor | |
WO2022015206A1 (en) | Device and method for conveying tools into horizontal wells | |
CA3067840C (en) | Sensor deployment system and method | |
RU2745495C1 (en) | Device for delivering instruments and equipment to cased wells | |
GB2291083A (en) | Measuring assembly for a borehole |