[go: up one dir, main page]

WO2022015206A1 - Устройство и способ доставки приборов в горизонтальные скважины - Google Patents

Устройство и способ доставки приборов в горизонтальные скважины Download PDF

Info

Publication number
WO2022015206A1
WO2022015206A1 PCT/RU2021/050205 RU2021050205W WO2022015206A1 WO 2022015206 A1 WO2022015206 A1 WO 2022015206A1 RU 2021050205 W RU2021050205 W RU 2021050205W WO 2022015206 A1 WO2022015206 A1 WO 2022015206A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
movement
fixation
unit
sensors
electronic unit
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/050205
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Михайлович ЛОХМАТОВ
Владимир Петрович Дробков
Александр Александрович МАРТЬЯНОВ
Александр Борисович ГОРИН
Владимир Николаевич ГРАЧЕВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Л-Петро"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2020123218A external-priority patent/RU2742922C1/ru
Priority claimed from RU2020123880A external-priority patent/RU2739781C1/ru
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Л-Петро" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Л-Петро"
Publication of WO2022015206A1 publication Critical patent/WO2022015206A1/ru

Links

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

Definitions

  • SUBSTANCE 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 open wells in conditions of complicated geometry of the internal section and the need for logging operations that require uniform, without jerks and stops, the movement of passenger geophysical instruments using a lever device .
  • a lever device for delivering instruments to a horizontal well is known (RF patent N ° 2175374, IPC E21V 23/14, publ. 27.10.2001), containing a cylindrical body, pivotally mounted propping supports, guide rods and a mover made in the form of four bushings, in pairs connected by wedging supports, and in each pair the movable sleeve has a lead nut and is mounted for movement, and the other sleeve is fixedly fixed on the corresponding guides in the rods installed in the corresponding housings, each of which has an electric motor with a reduction gear, a lead screw with a pitch, excluding its self-inhibition.
  • the disadvantage of the device lies in low productivity, since in the process of movement, constant stops are inevitable at the end of the movement cycles, increased
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) accident rate and low reliability, due to the use of complex, consisting of a large number of lever and rubbing in an aggressive environment, structural elements, as well as the impossibility of predicting upcoming complications to movement.
  • the closest analogue of the claimed lever device is a device for delivering instruments to a horizontal well on a cable (RF patent N° 2515141, IPC E21V 23/14, publ. a traction element, and a fixation unit equipped with fixing platforms and hinged levers, the body is made in the form of links connected in series with each other, with the possibility of providing a rigid connection between them in the direction of their axial movement and mutual rotation in two orthogonal planes and in the direction of mutual twisting, in the cavity of each link there is a node for moving the link and a node for fixing the link, while the node for moving each link is made in the form of electric motors located at both ends of the link, the output shafts of each of which are kinematically connected to a screw pair, the nut of which is rigidly connected to the traction element, made in the form of a rod, etc. the angled end of which is rigidly connected to the attachment points of the ball levers of the fixation unit.
  • the disadvantages of this device are: the impossibility of uniform movement to ensure high-quality logging. Increased traffic accident rate in complicated sections of horizontal wells due to the lack of special sensors for predicting situations in the process of movement and, in connection with this, the impossibility of automating the movement process. Low reliability due to the use of complex and bulky mechanisms with movable
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) levers of fixation units to ensure the process of movement. Low movement speed due to forced stops in movement cycles.
  • the closest analogue is the fixation unit of the lever device (RF patent N° 2515141, IPC E21V 23/14, publ. platforms.
  • a spring is fixed between the bushings, which ensures the return of the fixing platforms to their original folded position when the electric motor is turned off.
  • the disadvantage of the known devices is the complexity and cumbersome design, low reliability of the device, due to the presence of a large number of movable levers, hinges and rubbing, contacting surfaces, getting between which pieces of rock or proppant can lead to jamming of the mechanism, and movement in an aggressive, with inclusions of abrasive particles, the environment will inevitably lead to large friction losses, that is, the efficiency of the device will be low, and the accident rate will be increased.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) during which the device is connected to the descent tool and the logging cable is connected to the ground control panel, which controls the operation.
  • the movement of the device is carried out by alternately turning on the engines and changing the directions of their rotation.
  • the disadvantage of the method of movement lies in low productivity, since in the process of movement, constant stops are inevitable at the end of movement cycles, increased accident rate and low reliability due to the impossibility of predicting upcoming complications to movement.
  • the closest analogue to the claimed method is a method for delivering tools to a horizontal well, implemented using a device for delivering tools to a horizontal well (RF patent N ° 2515141, IPC E21V 23/14, publ. 10.05.2014), containing at least two links, each of which contains a displacement unit equipped with an electric motor, a ball screw pair and a traction element, and a fixation unit equipped with fixing platforms and hinged levers.
  • the link bodies are connected with the possibility of providing a rigid connection between them in the direction of their axial movement and mutual rotation in two orthogonal planes and in the direction of mutual twisting.
  • the device is delivered to the horizontal section of the well in the transport position with the fixation units of all links folded.
  • the device is controlled from ground equipment through a logging cable connected to the device to ensure its delivery to the horizontal interval. Further, the device is moved, alternately pressing and moving the fixation units with the help of electric motors, providing the necessary pulling force to move the passenger geophysical instruments and cable.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the disadvantages of this method are: the impossibility of uniform movement to ensure high-quality logging, increased dynamic loads on drive elements, increased accident rate of movement in complicated sections of horizontal wells due to the lack of special sensors for predicting situations in the process of movement and, therefore, the impossibility of automating the movement process . Low movement speed due to forced stops in movement cycles.
  • the problem to be solved by the invention is to improve the reliability, durability and operational safety of the device.
  • the technical result consists in the uniform non-stop movement of the lever device for the delivery of instruments and equipment to horizontal and highly inclined sections of cased and open wells, ensuring trouble-free passage of the well and increasing the speed of movement.
  • the lever device for delivering instruments and equipment to horizontal wells includes at least two connected traction links, each of which contains a housing, fixation and movement units with mechanisms containing movable levers with traction and clamping electric motors, ensuring the movement of the body and wedging of the movable levers, 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 displacement control sensor, and the traction links are made with sensors for measuring the supply current of the electric motor of the fixation units and sensors for the position of the rotor
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) electric motors of the fixation and movement 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 the onboard computer of the ground logging system, a high-speed telemetry system for real-time control of the electric motors of the traction links and reading the readings of the mentioned sensors of the fixation and movement units , as well as sensors for controlling movement and measuring the diameter of the borehole of the front centralizer, while the traction links are equipped with electronic units with controllers for controlling electric motors, processing the readings of the said sensors and a high-speed telemetry system for communicating with the controller of the electronic unit.
  • a feature of the claimed invention is that the design of the lever device uses an electronic control unit configured to read and process signals using sensors for measuring the clamping force, sensors for opening diameter and position sensors for the fixation units to monitor the states and predict the reaction of the lever system of the fixation unit to change of interfering factors.
  • traction links are equipped with electronic circuits with controllers for controlling engines, processing sensor readings and high-speed telemetry for communicating with the controller of the electronic unit.
  • 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 telemetry system, as well as information exchange using a low-speed telemetry communication system via a geophysical cable with an on-board computer ground logging system.
  • the device uses rolling centralizers with a low coefficient of friction, which provides significantly lower energy losses for movement.
  • sensors for measuring the diameter of the well and a wheel sensor for controlling the movement of the device are installed on the centralizers. Said sensors are configured to transmit a signal to an electronic control unit.
  • the device is equipped with a cable tension sensor to control the load on the lever device.
  • the lever device fixation unit which includes mechanisms containing movable levers with traction and clamping motors that provide movement of the body and wedging of the movable levers
  • the movable levers are made in the form of three levers connected in series, and the middle lever is connected to other levers, at least one elastic element.
  • the elastic element is made in the form of a band spring.
  • the middle lever has a corrugated or hard-alloy-coated surface.
  • the fixation unit of the device is made in the form of three levers connected in series, providing high-quality fixation of the device in the well.
  • the middle lever is connected to the remaining levers by at least one elastic element, which ensures stable compression and folding of the lever system
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) fixation node The accident rate is reduced by simplifying the design of the kinematics and reducing the number of movable levers of the fixation unit.
  • the method of controlling the movement of the lever device for delivering instruments and equipment to horizontal wells is carried out by means of a lever delivery device, consisting of an electronic unit, at least two connected lower and upper traction links, each of which contains a housing, fixing units and movements equipped with electric motors that ensure their fixation and movement of the body, using the appropriate commands of the built-in telemetric communication system with the ground logging system, they move, fixing the nodes of the traction links in turn and moving the body with the movement nodes, carry out stepping movement, while readings are recorded in the electronic unit temperature sensors, accelerometers and cable tension, according to the invention, the units for fixing and moving the traction links are equipped with executive electronic units, and the drives with electric motors that provide pressure and movement are equipped with they are equipped with position sensors of the rotor of electric motors, sensors of the pressing force or current of the supply of electric motors, with the help of which they provide control over the intervals of movement of the movement units and the fixation units of the traction links,
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) telemetry connecting the controller with the executive electronic units for fixing and moving the traction links, providing real-time control and using the program installed in the controller of the electronic unit, upon command from the onboard computer of the ground recording complex, the movement of the device is ensured as follows: first start the test mode, at which the motion parameters of each node are measured, while one motion cycle is performed, on the basis of these measurements, control intervals of the beginning and end of the movement are formed, which should be several percent of the ranges of movement of the nodes, measured in the number of engine revolutions, and the beginning and end of the movement are determined by increasing the current consumption of the motors, then the elements of the traction links are set to their original positions for movement, while the fixation nodes, depending on complicating situations, are completely folded or opened to the value of the inner diameter of the well allowed by the program, in the traction links, the fixation units are set to the lowest position along the axis of the device, then, at the command from the controller of the electronic unit to the
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) is returned to its original position, this cycle is repeated until the end of the intended interval of movement, while, if necessary, the reverse movement is carried out in the reverse order.
  • the lever device is equipped with electric motor rotor position sensors, sensors for measuring the pressing force or electric motor supply current to monitor the states and predict the response of the device to changes in factors interfering with movement.
  • the traction links are equipped with electronic units with controllers for controlling electric motors, processing sensor readings and high-speed telemetry for communicating with the controller of the electronic unit.
  • sensors for measuring the diameter of the well and a wheel sensor for controlling the movement of the device are installed on the front centralizer. Said sensors are configured to transmit a signal to an electronic unit.
  • the electronic unit controller contains programs based on algorithms for controlling the movement of electric motors of traction links, based on data obtained using a high-speed telemetry system, as well as information exchange using a low-speed telemetry communication system via a geophysical cable with an on-board computer ground logging system.
  • a cable tension sensor To control the load on the lever device, it is equipped with a cable tension sensor.
  • Fig. 1 schematically shows the proposed lever device for the delivery of tools and equipment in horizontal wells
  • fig. 2 schematically shows the traction link of the device
  • fig. 3 shows the location of the elements of the lever system in the plane of the borehole section.
  • fig. 4 shows a block diagram of the control algorithm for the movement of the lever device inside the well.
  • the lever device includes at least two rigidly connected traction links 1, each of which contains a cylindrical body 2, a displacement unit 3.1 (for the upper link), 3.2 (for the lower link) and a fixation unit 4.1 (for the upper link), 4.2 (for lower link) with a lever system 5 containing movable levers, as well as an electronic control unit 6.
  • Each movement unit 3.1, 3.2 contains an electric drive, including a power electric motor 7, on the shaft of which there is a position sensor (encoder) 8 of the fixation unit 4.1, 4.2, a gearbox and a screw pair 9, which are connected to the lever system 5 of each fixing unit 4.1, 4.2, with the possibility of its movement.
  • each movement unit 3.1, 3.2 contains a controller with a high-speed telemetry modem for receiving commands from the electronic unit 6 and processing data from the position sensor 8 for their subsequent transmission to the electronic unit 6, a temperature sensor for monitoring engine overheating, and a current consumption sensor for eliminating emergency mode, as well as a power driver for controlling engine operating modes.
  • Each fixation unit 4.1, 4.2 contains an electric drive, including a power motor 10 with an opening diameter sensor
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) or position (encoder) 11 of the rotor of the electric motor 10 and a sensor for measuring the pressing force or supply current 12 of the electric motor 10, a gearbox, a telescopic connection 13, designed to ensure freedom of movement of each fixation unit 4.1, 4.2 relative to the body 2 of the traction link 1 during rotation of the screw pair 14 by an electric motor 10. Free movement of each fixation unit 4.1, 4.2 relative to the body 2 provides compression and folding of the lever system 5. Additionally, the fixation unit 4.1, 4.2 contains an electronic unit that includes a controller with a high-speed telemetry modem for receiving, processing data from sensors 11 and 12 and subsequent transmission to the controller of the electronic unit 6, a power driver for controlling the operating modes of the electric motor.
  • the electronic unit 6 includes a controller and telemetry modems of the low-speed 21 kBaud communication system for communication via cable with the on-board computer of the ground logging system and high-speed 1.2 MBaud for real-time control of the engines of the traction links 1 and real-time reading of the readings of sensors 8, 11, 12 .
  • the controller of the electronic unit 6 contains programs based on algorithms for real-time control of the engines of the traction links 1 and lever systems 5, based on the signals received from the sensors 8, 11, 12 and recording the readings of all available sensors.
  • the device is equipped with a cable tension sensor 15 to control the load on the device.
  • the cable tension sensor 15 is a device with an elastic element equipped with a Hall sensor or strain gauge, which serves to measure the amount of its deformation proportional to the cable tension force.
  • the cable head 16 of the device is equipped with a fusible latch 17, which in an emergency melts when applied to
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) it, for example, a reverse polarity current feeding through one of the cable cores from a ground source, and releases the cable from the device. The release of the cable from the device will allow you to put the funnel of the fishing system on the device without complications.
  • the lever device is equipped with at least two centralizers 18, 19 to reduce friction forces when passing in the well 22.
  • the front centralizer 19 is equipped with rotary Hall sensors 20 for measuring the diameter of the well 22 and placed on one of the wheels of the centralizer 19 is a displacement control sensor 21, to identify cases of slippage of fixation units 4.1, 4.2 in case of their insufficient preload during wedging.
  • the wheel of the front centralizer 19, on which the displacement control sensor 21 is located is additionally spring-loaded, and its rolling surface is corrugated for better adhesion to the borehole wall 22.
  • the electronic unit 6 contains system power sources and a device for automatically folding the levers of the locking units in an emergency, for example, in case of failure of the control system.
  • Telemetric systems low-speed for communication via a geophysical cable with the on-board computer of the ground logging system, and high-speed for real-time control of traction link motors and reading sensor readings, namely, sensors for measuring clamping forces, opening diameters and position sensors of fixation units.
  • the device for automatic folding of the lever system includes a voltage converter with an autonomous power source, for example, a storage battery, and a controller with a program based on the algorithm for emergency folding of the lever system after a sufficient time after the power supply to the device fails.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The system is activated by the command of the electronic unit 6 before starting work.
  • the fixation unit 4.1, 4.2 of the lever device includes mechanisms containing movable levers 23, 24 with traction and clamping motors 7 and 10, providing movement of the body 2 and wedging of the movable levers.
  • the fixation unit 4.1, 4.2 is made in the form of three successive connected levers, with the middle lever 23 connected to the remaining levers 24 by at least one elastic element 25.
  • the middle lever 23 has a corrugated or hard-alloy-coated surface facing the borehole wall 22 to increase coupling with the well 22.
  • Movable articulated joints connect it with the rest of the levers 24, which in turn are connected through the hinges and screw pairs 9 and 14 with the corresponding electric motors 7 and 10.
  • the elastic element 25 which can be made in the form of a flexible band spring, creates efforts on the levers 24 and tends to straighten the lever system 5 of the fixation unit 4.1, 4.2, thereby ensuring the stability of the lever system 5 and helping to open the system from the folded (transport) position to the working position.
  • the location of the elements of the lever system 5 in the plane of the section of the well 22 is shown in Fig. 3.
  • the central lever 23 can be located at an angle relative to the axis of the device.
  • the simple design of the lever system 5 of the fixation unit 4.1, 4.2 allows you to adapt to the irregularities of the well, for example, an open hole, which ensures high-quality fixation of the lever device in the well, trouble-free passage of the device while maintaining uniformity of movement, and also expands the possibilities of using the device.
  • a test mode is started, in which the movement parameters of each node are measured, and one movement cycle is performed. Based on these measurements, control intervals of the beginning and end of movement are formed, which should be about 20% of the ranges of movement of the nodes.
  • the specified value determined empirically during the test, is an example of the invention and does not limit its implementation. Control intervals are measured by the number of revolutions of electric motors 7 and 10. The beginning and end of the movement is determined by the increase in the current consumption of electric motors 7 and 10.
  • the elements of the traction links 1 are set to their original positions for movement through the ground recording system.
  • the fixation units 4.1, 4.2 are set to their initial positions for movement, while, depending on complicating situations, they are completely folded or open to the value of the inner diameter of the well 22 allowed by the program.
  • the fixation units 4.1 and 4.2 are set to the lowest position along the axis of the device (Fig. 1, 2).
  • the device is lowered into the well.
  • the device is lowered into the well.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) which begins with the transition to the production string of a different diameter.
  • the movement of the device is provided as follows, on command from the controller of the electronic unit 6, the fixing unit 4.2 of the lower traction link 1 is pressed against the wall of the well 22 and its movement unit 3.2 begins to move the body 2, while the device is moved forward.
  • Electric motors 7 and 10 of the upper traction link 3.1 at this time are in standby mode, until the fixation unit 4.2 in the lower link 1 reaches the final control interval; when the fixation node 4.2 enters the control interval, with the help of the controller of the electronic unit 6, a signal is simultaneously applied to the clamp and moving forward of the upper fixation node 4.1; after controlling the pressing force of the fixation unit 4.1 of the upper link 1 using the power supply current sensor 12 of the motor 10, a command from the controller of the electronic unit 6 allows the extraction and movement to return the fixation unit 4.2 of the lower link 1, which during the movement of the node 4.1 of the upper link 1 is returned to its original position.
  • controllers of the driven motors 7 and 10 of each link 1 are equipped with an auto-regulation program that ensures smooth uniform movement at a given speed.
  • the controller of the electronic unit 6 ensures cycling until the end of the interval of movement. In the process of movement, the readings of sensors 8, 11, 12, sensors 20, 21 of the front centralizer 19, cable tension sensor 15 are analyzed and the optimal parameters of movement and pressing are automatically selected. If necessary, reverse movement
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) devices are carried out by repeating the cycle in reverse order.
  • movement is controlled using executive electronic units for fixing and moving traction links 1, as well as using acceleration sensors (accelerometers), a clutch locator, as well as a cable tension sensor 15 and a depth gauge on a logging winch in the electronic unit 6, a displacement control sensor 21 and a diameter measurement sensor 20 of the well 22 on the front centralizer 19.
  • thermometry which is mandatory when moving forward along a horizontal section using a delivery device, while the well fluid is not yet mixed by the passage of the equipment.
  • the design of the device has the ability to move non-stop in difficult sections of the well, cased or open wells, which reduces the dynamic loads on the elements of the device and the accident rate, increases the speed, and the possibility of uniform, jerk-free movement provides high-quality logging.

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

Изобретения относятся к нефтегазодобывающей промышленности. Для достижения равномерного безостановочного движения устройства с обеспечением безаварийного прохождения скважины тяговые звенья устройства оснащают датчиками и электронными узлами для контроля состояния устройства и выявления мешающих движению факторов. Также оснащают телеметрическими системами: низкоскоростной для связи с бортовой ЭВМ наземной каротажной системы, высокоскоростной для управления в реальном времени электродвигателями тяговых звеньев и считывания показаний датчиков. При этом узел фиксации устройства выполнен в виде трех последовательно соединенных рычагов, причем средний рычаг связан с остальными рычагами, по крайней мере, одним упругим элементом. Движение тяговых звеньев и прижатие узла фиксации осуществляют попеременным включением электродвигателей по команде контроллера электронного блока, с помощью которого осуществляют контроль прижатия тяговых звеньев посредством датчиков и контроль движения, определяемый контрольными интервалами начала и конца движения, измеряемыми числом оборотов электродвигателей.

Description

РЫЧАЖНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОСТАВКИ ПРИБОРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СКВАЖИНЫ, ЕГО УЗЕЛ ФИКСАЦИИ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ
РЫЧАЖНОГО УСТРОЙСТВА
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
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.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно рычажное устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину (патент РФ N° 2175374, МПК Е21В 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. Недостаток устройства заключается в низкой производительности, так как в процессе движения неизбежны постоянные остановки по завершению циклов движения, повышенная
1
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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.
Ближайшим аналогом заявленного рычажного устройства является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину на кабеле (патент РФ N° 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.
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
2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) рычагами узлов фиксации для обеспечения процесса движения. Низкая скорость движения, за счет вынужденных остановок в циклах движения.
Известен также узел фиксации рычажного устройства для перемещения по ровным и неровным поверхностям скважины (патент РФ N° 2287058, МПК Е21В 23/14, публ. 20.11.2004), состоящий из шести основных рычагов, пять из которых являются подвижными и объединены для образования рычажного механизма, который автоматически приспосабливается к общей конфигурации внутренней поверхности ствола скважины и, таким образом, содействует эффективному прохождению устройства в стволе.
Наиболее близким аналогом является узел фиксации рычажного устройства (патент РФ N° 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.
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.
Известен способ доставки геофизических приборов и оборудования в горизонтальные скважины, реализованный с помощью рычажного устройства (патент РФ N° 2175374, МПК Е21В 23/14, публ. 27.10.2001), в
3
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) процессе которого устройство соединяют со спускаемым прибором и каротажным кабелем соединяют с наземным пультом с помощью которого управляют работой. Передвижение устройства осуществляют попеременным включением двигателей и сменой направлений их вращения.
Недостаток способа передвижения заключается в низкой производительности, так как в процессе движения неизбежны постоянные остановки по завершению циклов движения, повышенная аварийность и низкая надежность вследствие невозможности прогнозирования предстоящих осложнений движению. Невозможность осуществления равномерного движения для проведения каротажных работ.
Ближайшим аналогом заявленному способу является способ доставки приборов в горизонтальную скважину, реализованный с помощью устройства для доставки приборов в горизонтальную скважину (патент РФ N° 2515141, МПК Е21В 23/14, публ. 10.05.2014), содержащего не менее двух звеньев, каждое из которых содержит узел перемещения, снабженный электродвигателем, шариковинтовой парой и тяговым элементом, и узел фиксации, снабженный фиксирующими платформами и шарнирными рычагами. Корпуса звеньев связаны 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. Устройство доставляют к горизонтальному участку скважины в транспортном положении со сложенными узлами фиксации всех звеньев. Управление устройством осуществляют от наземной аппаратуры через каротажный кабель, соединенный с устройством для обеспечения его доставки к горизонтальному интервалу. В дальнейшем, устройство передвигают, поочередно поджимая и передвигая с помощью электродвигателей узлов фиксации, обеспечивая необходимое тянущее усилие для перемещения пассажирских геофизических приборов и кабеля.
4
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Недостатками данного способа являются: невозможность равномерного движения для обеспечения качественного каротажа, повышенные динамические нагрузки на элементы приводов, 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. Низкая скорость движения, за счет вынужденных остановок в циклах движения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности, долговечности и эксплуатационной безопасности устройства.
Технический результат заключается в равномерном безостановочном движении рычажного устройства доставки приборов и оборудования в горизонтальные и сильнонаклонные участки обсаженных и необсаженных скважин с обеспечением безаварийного прохождения скважины и увеличения скорости движения.
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, узлы фиксации и перемещения 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 тока питания электродвигателя узлов фиксации и датчиками положения ротора
5
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) электродвигателей узлов фиксации и перемещения, 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 упомянутых датчиков узлов фиксации и перемещения, 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.
Особенностью заявленного изобретения является то, что в конструкции рычажного устройства используется электронный блок управления, выполненный с возможностью считывания и обработки сигналов с помощью 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.
6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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.
Кроме того, устройство оснащено датчиком натяжения кабеля для контроля нагрузки на рычажное устройство.
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.
При этом согласно изобретению , упругий элемент выполнен в виде ленточной пружины.
При этом согласно изобретению , средний рычаг имеет рифленую или покрытую твердосплавными зубьями поверхность.
Для уменьшения аварийности с соблюдением равномерности движения узел фиксации устройства выполнен в виде трех последовательно соединенных рычагов, обеспечивающих качественную фиксацию устройства в скважине. Для обеспечения устойчивости узла фиксации на поверхности скважины в процессе работы средний рычаг связан с остальными рычагами, по крайней мере, одним упругим элементом, обеспечивающим устойчивое поджатие и складывание рычажной системы
7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) узла фиксации. Аварийность уменьшается за счет упрощения конструкции кинематики и уменьшения числа подвижных рычагов узла фиксации.
Указанный технический результат достигается тем, что способ управления движением рычажного устройства доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины осуществляется посредством рычажного устройства доставки, состоящего из электронного блока, по крайней мере, двух соединенных нижнего и верхнего тяговых звеньев, каждое из которых содержит корпус, узлы фиксации и перемещения, снабженные электродвигателями, обеспечивающими их фиксацию и перемещение корпуса, с помощью соответствующих команд встроенной телеметрической системы связи с наземной каротажной системой производят движение, поочередно фиксируя узлы тяговых звеньев и передвигая корпус узлами перемещения, осуществляют шаговое движение, при этом в электронном блоке регистрируют показания датчиков температуры, акселерометров и натяжения кабеля, согласно изобретению, узлы фиксации и перемещения тяговых звеньев оснащают исполнительными электронными узлами, а привода с электродвигателями, обеспечивающими прижим и движение, оснащают датчиками положения ротора электродвигателей, датчиками усилия прижатия или тока питания электродвигателей, с помощью которых обеспечивают контроль за интервалами передвижения узлов перемещения и узлов фиксации тяговых звеньев, а также возникающими усилиями при их перемещении, по крайней мере, двумя центраторами, при этом передний центратор оснащают датчиком измерения диаметра скважины, датчиком контроля перемещения и исполнительным электронным узлом, с помощью которых анализируют предстоящие осложнения движению, выявляют и исключают случаи проскальзывания узлов фиксации при недостаточном их поджатии к стенке скважины, при этом контроль движения осуществляют с помощью контроллера, установленного в электронный блок через высокоскоростную
8
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) телеметрию, связывающую контроллер с исполнительными электронными узлами фиксации и перемещения тяговых звеньев, обеспечивающую управление в реальном времени и с помощью программы, установленной в контроллере электронного блока, по команде с бортовой ЭВМ наземного регистрирующего комплекса, обеспечивают движение устройства следующим образом: сначала запускают тестовый режим, при котором измеряют параметры движения каждого узла, при этом совершают один цикл движения, на основе этих измерений, формируют контрольные интервалы начала и конца движения, которые должны составлять несколько процентов от диапазонов перемещений узлов, измеряемых в количестве оборотов двигателей, а начало и конец движения определяют по увеличению тока потребления двигателей, затем элементы тяговых звеньев устанавливают в исходные для движения положения, узлы фиксации при этом, в зависимости от осложняющих ситуаций, полностью складывают или открывают на допустимую программой величину внутреннего диаметра скважины, в тяговых звеньях устанавливают узлы фиксации в крайнее нижнее положение по оси устройства, далее по команде из контроллера электронного блока в исполнительный электронный узел узла фиксации, узел фиксации нижнего тягового звена поджимают к стенке скважины и его узлом перемещения в это время начинают перемещать корпус, при этом двигают устройство вперед, верхнее тяговое звено в это время находится в режиме ожидания, до тех пор, пока в нижнем звене узел фиксации не дойдет до конечного контрольного интервала, и при вхождении узла фиксации нижнего звена в контрольный интервал, по сигналу из контроллера электронного блока поджимают узел фиксации верхнего звена и одновременно с прижимом, двигают вперед верхнее звено, после контроля усилия прижатия узла фиксации верхнего звена, командой из контроллера электронного блока разрешают отжим и движение на возврат узла фиксации нижнего звена, который во время движения узла фиксации верхнего звена
9
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) возвращают в исходное положение, этот цикл повторяют до конца намеченного интервала движения, при этом, в случае необходимости реверсивное движение осуществляют в обратном порядке.
Для реализации заявленного способа рычажное устройство оснащают датчиками положения ротора электродвигателей, датчиками измерения усилия прижатия или тока питания электродвигателей для обеспечения контроля состояний и прогнозирования реакции устройства на изменения мешающих движению факторов. При этом тяговые звенья оснащают электронными узлами с контроллерами для управления электродвигателями, обработки показаний датчиков и высокоскоростной телеметрией для связи с контроллером электронного блока. Также с целью обеспечения возможности оперативного реагирования (для выявления случаев проскальзывания узлов фиксации в случае недостаточного их поджатия при расклинивании) и автоматизации процесса перемещения на переднем центраторе установлены датчики измерения диаметра скважины и колесный датчик контроля перемещения устройства. Упомянутые датчики выполнены с возможностью передачи сигнала на электронный блок.
Контролер электронного блока содержит программы, основанные на алгоритмах управления движением электродвигателей тяговых звеньев, 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. Для контроля нагрузки на рычажное устройство оно оснащено датчиком натяжения кабеля.
Таким образом реализуется безаварийное безостановочное движение устройства, которое обеспечивает качественный материал каротажа. Кроме того, исключение остановок в циклах движения позволяет увеличить скорость движения устройства.
10
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Изобретения поясняются описанием конкретного примера выполнения и прилагаемыми графическими материалами, где на: фиг. 1 схематично представлено предлагаемое рычажное устройство для доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины; фиг. 2 схематично представлено тяговое звено устройства; фиг. 3 показано расположение элементов рычажной системы в плоскости сечения скважины. фиг. 4 представлена блок-схема алгоритма управления движения рычажного устройства внутри скважины.
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.
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.
Каждый узел фиксации 4.1, 4.2 содержит электропривод, включающий силовой электродвигатель 10 с датчиком диаметра раскрытия
11
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) или положения (энко дером) 11 ротора электродвигателя 10 и датчиком измерения усилия прижатия или тока питания 12 электродвигателя 10, 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 электронный узел, включающий 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 электродвигателя.
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.
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.
При этом кабельная головка 16 устройства оснащена легкоплавким фиксатором 17, который в аварийной ситуации расплавляется при подаче на
12
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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.
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.
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.
13
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Система активируется командой электронного блока 6 перед началом проведения работ.
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.
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.
14
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) В процессе работы устройства реализуется способ управления движением рычажного устройства внутри скважины, который проиллюстрирован представленной блок-схемой (фиг. 4).
На дневной поверхности находится силовой высоковольтный источник питания устройства, наземная регистрирующая система с бортовым компьютером для обеспечения связи и управления устройством и каротажная лебедка с геофизическим кабелем.
После того как устройство присоединено с пассажирским геофизическим прибором и геофизическим кабелем, запускают тестовый режим, при котором измеряют параметры движения каждого узла, при этом совершается один цикл движения. На основе этих измерений формируются контрольные интервалы начала и конца движения, которые должны составлять около 20 % от диапазонов перемещения узлов. Указанное значение, определенное опытным путем в процессе испытаний, является примером осуществления изобретения и не ограничивает его осуществление. Контрольные интервалы измеряются количеством оборотов электродвигателей 7 и 10. Начало и конец движения определяется по увеличению тока потребления электродвигателей 7 и 10.
Затем элементы тяговых звеньев 1 устанавливают в исходные для движения положения через наземную регистрирующую систему. 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 (фиг. 1, 2).
С помощью каротажной лебедки, производится опускание устройства в скважину. Как правило, до осложнений движению, обычно - до вхождения в горизонтальный или сильнонаклонный участок скважины,
15
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) который начинается с переходом на эксплуатационную колонну другого диаметра.
При вхождении в сильнонаклонной или горизонтальной части скважины по команде с бортовой ЭВМ наземного регистрирующего комплекса, движение устройства обеспечивается следующим образом по команде из контроллера электронного блока 6, фиксирующий узел 4.2 нижнего тягового звена 1 поджимают к стенке скважины 22 и его узлом перемещения 3.2 начинают перемещать корпус 2, при этом устройство двигают вперед. Электродвигатели 7 и 10 верхнего тягового звена 3.1 в это время пребывают в режиме ожидания, до тех пор, пока в нижнем звене 1 узел фиксации 4.2 не дойдет до конечного контрольного интервала; при вхождении узла фиксации 4.2 в контрольный интервал, с помощью контроллера электронного блока 6 подают одновременно сигнал на прижим и перемещение вперед верхнего узла фиксации 4.1; после контроля усилия прижатия узла фиксации 4.1 верхнего звена 1 с помощью датчика тока питания 12 двигателя 10, командой из контроллера электронного блока 6 разрешают отжим и движение на возврат узла фиксации 4.2 нижнего звена 1, который во время движения узла 4.1 верхнего звена 1 возвращают в исходное положение.
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 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 прижатия. В случае необходимости реверсивное движение
16
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устройства осуществляют путем повторения цикла в обратном порядке. При этом контроль движения осуществляется с помощью исполнительных электронных узлов фиксации и перемещения тяговых звеньев 1, а также с помощью датчиков ускорения (акселерометров), локатора муфт, а также датчика натяжения 15 кабеля и глубиномера на каротажной лебедке в электронном блоке 6, датчика контроля перемещения 21 и датчика измерения диаметра 20 скважины 22 на переднем центраторе 19.
Режим безостановочного 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 настоящее время завершена 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.
Таким образом, по сравнению с известными аналогами, конструкция устройства обладает возможностью безостановочного передвижения в осложненных участках скважины, обсаженных или необсаженных скважинах, что снижает динамические нагрузки на элементы устройства и аварийность, увеличивает скорость, а возможность равномерного, без рывков движения обеспечивает качественный каротаж.
17
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Рычажное устройство для доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины, включающее, по крайней мере два соединенных тяговых звена, каждое из которых содержит корпус, узлы фиксации и перемещения с механизмами, содержащими подвижные рычаги с электродвигателями, обеспечивающими перемещение корпуса и расклинивание подвижных рычагов, и, по крайней мере, два центратора отличающееся тем, что 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 прижатия или тока питания электродвигателя, датчиками диаметра раскрытия или положения ротора электродвигателя 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 всех упомянутых датчиков, при этом тяговые звенья оснащаются электронными узлами с контроллерами для управления электродвигателями и обработки показаний упомянутых датчиков, а также высокоскоростной телеметрической системой для связи с контроллером электронного блока.
2. Рычажное устройство по п.1 отличающееся тем, что кабельная головка содержит легкоплавкий фиксатор, выполненный с возможностью в аварийной ситуации освобождения кабеля при подаче тока на его термоэлемент.
3. Рычажное устройство по п.1 отличающееся тем, что электронный блок содержит преобразователь напряжения с автономным источником питания, при этом контроллер электронного блока содержит
18
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) программу, основанную на алгоритме аварийного складывания системы рычагов.
4. Узел фиксации рычажного устройства, включающий механизмы, содержащие подвижные рычаги с тяговым и прижимным электродвигателями, обеспечивающими перемещение корпуса и расклинивание подвижных рычагов, отличающийся тем, что подвижные рычаги выполнены в виде трех последовательно соединенных рычагов, причем средний рычаг связан с остальными рычагами, по крайней мере, одним упругим элементом.
5. Узел фиксации рычажного устройства по п.4, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен в виде ленточной пружины.
6. Узел фиксации рычажного устройства по п.4, отличающийся тем, что средний рычаг имеет рифленую или покрытую твердосплавными зубьями поверхность.
7. Способ управления движением рычажного устройства доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины, характеризующийся тем, что осуществляется посредством рычажного устройства доставки, состоящего из электронного блока, по крайней мере, двух соединенных нижнего и верхнего тяговых звеньев, каждое из которых содержит корпус, узлы фиксации и перемещения, снабженные электродвигателями, обеспечивающими их фиксацию и перемещение корпуса, с помощью соответствующих команд встроенной телеметрической системы связи с наземной каротажной системой производят движение, поочередно фиксируя узлы тяговых звеньев и передвигая корпус узлами перемещения, осуществляют шаговое движение, при этом в электронном блоке регистрируют показания датчиков температуры, акселерометров и натяжения кабеля, отличающееся тем, что узлы фиксации и перемещения тяговых звеньев оснащают исполнительными электронными узлами, а привода с электродвигателями, обеспечивающими прижим и движение, оснащают датчиками диаметра раскрытия или положения ротора
19
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) электродвигателей, датчиками усилия прижатия или тока питания электродвигателей, с помощью которых обеспечивают контроль за интервалами передвижения узлов перемещения и узлов фиксации тяговых звеньев, а также возникающими усилиями при их перемещении, по крайней мере, двумя центраторами, при этом передний центратор оснащают датчиком измерения диаметра скважины, датчиком контроля перемещения и исполнительным электронным узлом, с помощью которых анализируют предстоящие осложнения движению, выявляют и исключают случаи проскальзывания узлов фиксации при недостаточном их поджатии к стенке скважины, при этом контроль движения осуществляют с помощью контроллера, установленного в электронный блок через высокоскоростную телеметрию, связывающую контроллер с исполнительными электронными узлами фиксации и перемещения тяговых звеньев, обеспечивающую управление в реальном времени и с помощью программы, установленной в контроллере электронного блока, по команде с бортовой ЭВМ наземного регистрирующего комплекса, обеспечивают движение устройства следующим образом: сначала запускают тестовый режим, при котором измеряют параметры движения каждого узла, при этом совершают один цикл движения, на основе этих измерений, формируют контрольные интервалы начала и конца движения, которые должны составлять несколько процентов от диапазонов перемещений узлов, измеряемых в количестве оборотов двигателей, а начало и конец движения определяют по увеличению тока потребления двигателей, затем элементы тяговых звеньев устанавливают в исходные для движения положения, узлы фиксации при этом, в зависимости от осложняющих ситуаций, полностью складывают или открывают на допустимую программой величину внутреннего диаметра скважины, в тяговых звеньях устанавливают узлы фиксации в крайнее нижнее положение по оси устройства, далее по команде из контроллера электронного блока в исполнительный электронный узел узла фиксации, узел фиксации нижнего тягового звена поджимают к стенке скважины и его
20
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) узлом перемещения в это время начинают перемещать корпус, при этом двигают устройство вперед, верхнее тяговое звено в это время находится в режиме ожидания, до тех пор, пока в нижнем звене узел фиксации не дойдет до конечного контрольного интервала, и при вхождении узла фиксации нижнего звена в контрольный интервал, по сигналу из контроллера электронного блока поджимают узел фиксации верхнего звена и одновременно с прижимом, двигают вперед верхнее звено, после контроля усилия прижатия узла фиксации верхнего звена, командой из контроллера электронного блока разрешают отжим и движение на возврат узла фиксации нижнего звена, который во время движения узла фиксации верхнего звена возвращают в исходное положение, этот цикл повторяют до конца намеченного интервала движения, при этом, в случае необходимости реверсивное движение осуществляют в обратном порядке.
8. Способ управления движением рычажного устройства по п. 7, отличающийся тем, что для улучшения качества равномерного движения устройства, контроллеры приводных двигателей оснащают программой авторегулирования, которая обеспечит устройство возможностью плавного движения на заданной скорости.
21
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2021/050205 2020-07-13 2021-07-06 Устройство и способ доставки приборов в горизонтальные скважины WO2022015206A1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123218 2020-07-13
RU2020123218A RU2742922C1 (ru) 2020-07-13 2020-07-13 Рычажное устройство для доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины и его узел фиксации
RU2020123880A RU2739781C1 (ru) 2020-07-19 2020-07-19 Способ управления движением рычажного устройства доставки приборов и оборудования в горизонтальные и сильнонаклонные участки обсаженных и необсаженных скважин
RU2020123880 2020-07-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022015206A1 true WO2022015206A1 (ru) 2022-01-20

Family

ID=79555778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/050205 WO2022015206A1 (ru) 2020-07-13 2021-07-06 Устройство и способ доставки приборов в горизонтальные скважины

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022015206A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5947213A (en) * 1996-12-02 1999-09-07 Intelligent Inspection Corporation Downhole tools using artificial intelligence based control
US6629568B2 (en) * 2001-08-03 2003-10-07 Schlumberger Technology Corporation Bi-directional grip mechanism for a wide range of bore sizes
RU2287058C2 (ru) * 2002-04-02 2006-11-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Рычажный механизм для протягивания по ровным и неровным поверхностям скважины (варианты)
RU2299969C2 (ru) * 2002-03-13 2007-05-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Исполнительный механизм, действующий с постоянной силой
EP2494136A1 (en) * 2009-10-30 2012-09-05 Maersk Oil Qatar A/S A device and a system and a method of moving in a tubular channel
RU2515141C1 (ru) * 2013-02-22 2014-05-10 Михаил Львович Трубников Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5947213A (en) * 1996-12-02 1999-09-07 Intelligent Inspection Corporation Downhole tools using artificial intelligence based control
US6629568B2 (en) * 2001-08-03 2003-10-07 Schlumberger Technology Corporation Bi-directional grip mechanism for a wide range of bore sizes
RU2299969C2 (ru) * 2002-03-13 2007-05-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Исполнительный механизм, действующий с постоянной силой
RU2287058C2 (ru) * 2002-04-02 2006-11-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Рычажный механизм для протягивания по ровным и неровным поверхностям скважины (варианты)
EP2494136A1 (en) * 2009-10-30 2012-09-05 Maersk Oil Qatar A/S A device and a system and a method of moving in a tubular channel
RU2515141C1 (ru) * 2013-02-22 2014-05-10 Михаил Львович Трубников Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2742922C1 (ru) Рычажное устройство для доставки приборов и оборудования в горизонтальные скважины и его узел фиксации
CA1077827A (en) Anchoring apparatus for tools used in determining the stuck point of a conduit in a borehole
WO2019040470A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR TOOL POSITIONING FOR DRILLING WELLS
BRPI0808954A2 (pt) Aparelho e método para controlar a tração em um cabo de perfuração, embarcação, e, método para controlar a tração em um cabo de um sistema de cabeamento.
CN103195405B (zh) 指向式旋转导向执行机构心轴位移矢量控制系统及方法
DE102013221792A1 (de) Intelligentes Nietsetzgerät
CN112943136A (zh) 一种取芯机构及取芯方法
RU2739781C1 (ru) Способ управления движением рычажного устройства доставки приборов и оборудования в горизонтальные и сильнонаклонные участки обсаженных и необсаженных скважин
WO2022015206A1 (ru) Устройство и способ доставки приборов в горизонтальные скважины
DE60103457T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Messen im Bohrloch
CN111379519A (zh) 用于水下环境的连续管钻机系统
KR101826343B1 (ko) 다축센서를 이용한 거동 측정 및 유지보수 방법
WO2022093078A1 (ru) Устройство для доставки оборудования в горизонтальные участки обсаженных скважин
JP5138228B2 (ja) 引張要素駆動装置のための自動プレテンション機構
CN106978804A (zh) 大扭矩桩机
US20240318538A1 (en) Horizontal directional drilling system with drill string breakout monitoring
RU2745495C1 (ru) Устройство для доставки приборов и оборудования в обсаженные скважины
RU2745496C1 (ru) Способ управления движением колесного устройства доставки приборов и оборудования в горизонтальные участки обсаженных скважин
CN209855772U (zh) 一种4-3/4英寸集成随钻测井系统
CN206887943U (zh) 大扭矩桩机
US20130025885A1 (en) Downhole Line Tool Assembly and Method for Use Thereof
CN202090863U (zh) 带式刹车自动送钻装置
CN213743372U (zh) 一种基于井底钻压的水平井自动送钻装置
CN203347720U (zh) 智能测井畅通器
CN101323421A (zh) 绞车智能控制排绳方法及数字智能控制排绳装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21841626

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21841626

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1