Патент на изобретение №2170323

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ ВЛИЯНИЯ СКВАЖИННЫХ ФАКТОРОВ НА ПРИБОР, УСТАНОВЛЕННЫЙ НА НКТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к горному делу, а именно к технике исключения влияния скважинных факторов, вызывающих удлинение НКТ, на прибор. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит элементы, воспринимающие влияние скважинных факторов и не передающие его на прибор, в котором элементы выполнены в виде цилиндра с установленным на нем прибором, глухого дна и крышки из двух разнесенных фланцев, установленных на НКТ герметично с возможностью осевого перемещения по ней; на НКТ закреплен третий фланец, установленный с образованием двух камер между разнесенными фланцами крышки герметично относительно внутренней поверхности цилиндра с возможностью осевого перемещения по нему, при этом в верхней камере выполнено отверстие в стенке НКТ для подвода нагнетаемой жидкости, а в нижней – отверстие в стенке цилиндра для подвода скважинной жидкости; внутренние площади разнесенных фланцев, на которые воздействует нагнетаемая жидкость, выполнены равными между собой и в сумме равными внутренней площади глухого дна, а наружные площади разнесенных фланцев, на которые воздействует скважинная жидкость, выполнены в сумме равными наружной площади глухого дна. Изобретение обеспечивает надежное и нетрудоемкое предотвращение влияния скважинных факторов, вызывающих удлинение НКТ и перемещение прибора, установленного на ней. 1 ил.

Изобретение относится к области горного дела, а более конкретно к технике исключения влияния скважинных факторов на прибор, спускаемый в скважину на НКТ.

Известна техника борьбы с влиянием различных скважинных факторов (например, давления нагнетаемой и скважинной жидкостей, температуры, перемещения и веса НКТ и др.), вызывающих удлинение НКТ и, соответственно, перемещение прибора, установленного на ней. Данная техника включает геофизические приборы, фиксирующие это удлинение, которое затем учитывается в технологическом процессе и в расчетах (см. Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник под ред. Л.Я.Фридляндера, М., Недра, 1990, с. 177; К.В.Иогансен. Спутник буровика. Справочник. Под ред. А.Е. Сарояна, М., Недра, 1987, с. 134, 140).

Однако, неактивная форма учета влияния различных скважинных факторов не всегда позволяет выполнить технологический процесс. Существуют технологии, в которых перемещение прибора вследствие удлинения НКТ не допустимо. Примером служат технологии, использующие давление прокачиваемой жидкости, – отбор проб, перфорация колонны, фрезерование окон в колонне и др. Для таких технологий требуется устройство, устраняющее влияние удлинения НКТ от действия скважинных факторов.

Известно устройство для исключения влияния скважинных факторов на прибор, установленный на НКТ, принятое за прототип. Устройство содержит элементы, установленные на приборе, работающем от давления нагнетаемой жидкости; элементы воспринимают давление этой жидкости и удлинение ПКТ (П.С. Варламов. Испытатели пластов многоциклового действия, М., Недра, 1982, с. 139). В качестве приборов используются пробоотборники, перфораторы, фрезы, приборы для забора флюидов и т.п. В качестве элементов, воспринимающих давление прокачиваемой жидкости и удлинение НКТ, используются специальные якоря, расклинивающиеся в колонну под действием давления жидкости, поворотного кулачка, конуса, расположенного на стержне, упирающегося в дно зумфа, и т.п. Якорь воспринимает удлинение НКТ и выдерживает его, не передавая нагрузку на прибор.

Однако, при больших давлениях нагнетаемой жидкости возможно столь значительное удлинение труб, что якоря проскальзывают, в результате чего удлинение и усилия передаются на приборы, вызывая их перемещение в скважине и повреждение. Кроме того, процесс монтажа якорей является весьма трудоемким.

Задача заявляемого изобретения – создать устройство, обеспечивающее надежное и нетрудоемкое предотвращение влияния скважинных факторов, вызывающих удлинение НКТ и перемещение прибора, установленного на ней.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для исключения влияния скважинных факторов на прибор, установленный на НКТ, содержащем элементы, воспринимающие действие скважинных факторов и не передающие его на прибор, согласно изобретению, элементы выполнены в виде цилиндра с установленным на нем прибором, глухого дна и крышки из двух разнесенных фланцев, установленных на НКТ герметично с возможностью осевого перемещения по ней; на НКТ закреплен третий фланец, установленный с образованием двух камер между разнесенными фланцами крышки герметично относительно внутренней поверхности цилиндра с возможностью осевого перемещения по нему, при этом в верхней камере выполнено отверстие в стенке НКТ для подвода нагнетаемой жидкости, а в нижней – отверстие в стенке цилиндра для подвода скважинной жидкости; внутренние площади разнесенных фланцев, на которые воздействует нагнетаемая жидкость, выполнены равными между собой и в сумме равными внутренней площади глухого дна, а наружные площади разнесенных фланцев, на которые воздействует скважинная жидкость, выполнены в сумме равными наружной площади глухого дна.

Конструктивное выполнение устройства позволяет уравновесить воздействие факторов на НКТ и прибор следующим образом. Силы, действующие на дно и крышку устройства от давления нагнетаемой и скважинной жидкостей, уравновешиваются равенством площадей и действующих на них давлений, что устраняет причины смещения прибора вверх или вниз вдоль оси. Возможные перемещения (удлинения и укорочения) НКТ от действия температурных факторов, собственного веса, давлений жидкостей и пр. не оказывают влияния на положение зафиксированного прибора, т. к. устройство имеет возможность свободного осевого перемещения относительно НКТ и не передает возникающих силовых нагрузок на прибор при его фиксации и осевом перемещении НКТ.

На чертеже представлен продольный разрез устройства с прокалывающим перфоратором в качестве прибора, установленного на НКТ.

Устройство содержит прибор 1 (прокалывающий перфоратор), спускаемый в скважину на НКТ 2, цилиндр 3 с установленным на нем прибором 1 и закрепленные с двух сторон цилиндра 3 глухое дно 4 и крышку 5, выполненную в виде двух разнесенных фланцев. Элементы 4 и 5 установлены на НКТ 2 герметично с возможностью осевого перемещения по ней. На НКТ 2 закреплен фланец 7, который разделяет полость между двумя фланцами крышки 5 на камеры – верхнюю 8 и нижнюю 9. Фланец 7 установлен герметично относительно внутренней поверхности 10 цилиндра 3 и имеет возможность перемещаться вдоль оси 6 цилиндра 3 и НКТ 2. В верхней камере 8 выполнено отверстие 11 в стенке НКТ 2, а в нижней камере 9 выполнено отверстие 12 в стенке цилиндра 3.

Площади фланцев крышки 5 S₁ и S₂ равны между собой и в сумме составляют внутреннюю площадь S₃ глухого дна 4 (S₃ = S₁+ S₂). Площади (S₁+ S₂) и S₃ воспринимают давление нагнетаемой жидкости в противоположных относительно продольной оси направлениях.

Площади фланцев крышки 5 S₄ и S₅ в сумме равны наружной площади S₆ глухого дна 4 (S₆ = S₄ + S₅).

Устройство работает следующим образом. Нагнетаемая по НКТ 2 жидкость воздействует на прибор 1, обеспечивая его работу, и одновременно воздействует на элементы 4 и 5: с одной стороны на них действует давление скважинной жидкости (на S₄, S₅ и S₆), а с другой – давление нагнетаемой жидкости (на S₁, S₂, S₃). Так как площади находятся в соотношении S₃ = S₁ + S₂, а давления на них одинаковые, то сила P₃, возникающая от давления нагнетаемой жидкости на площадь S₃, будет равна сумме сил P₁ и P₂, возникающих от давления нагнетаемой жидкости на площади S₁ и S₂: P₃ = P₁ + P₂.

Так как силы P₃ и (P₁ + P₂) направлены в разные стороны, они компенсируют друг друга, в результате элементы 3, 4, 5 и прибор 1 остаются без движения.

Подобно этому, на площади S₄, S₅, S₆ действует одинаковое скважинное давление, а поскольку S₆ = S₄ + S₅, то соблюдается равенство: P₆ = P₄ + P₅. Но силы P₆ и (P₄ + P₅) направлены в разные стороны и, следовательно, компенсируют друг друга. Элементы 3, 4, 5 и прибор остаются без движения.

Удлинения или укорочения НКТ 2 от действия различных факторов не передаются на элементы 3, 4 и 5, т.к. НКТ имеет возможность перемещения вдоль своей оси без передачи усилий на элементы 3, 4 и 5.

Таким образом, влияние скважинных факторов исключается автоматически без использования сложного оборудования, при любой величине давления нагнетаемой жидкости и независимо от каких-либо других факторов, т.е. надежно и нетрудоемко.

Формула изобретения

Устройство для исключения влияния скважинных факторов на прибор, установленный на НКТ, содержащее элементы, воспринимающие влияние скважинных факторов и не передающие его на прибор, отличающееся тем, что элементы выполнены в виде цилиндра с установленным на нем прибором, глухого дна и крышки из двух разнесенных фланцев, установленных на НКТ герметично с возможностью осевого перемещения по ней; на НКТ закреплен третий фланец, установленный с образованием двух камер между разнесенными фланцами крышки герметично относительно внутренней поверхности цилиндра с возможностью осевого перемещения по нему, при этом в верхней камере выполнено отверстие в стенке НКТ для подвода нагнетаемой жидкости, а в нижней – отверстие в стенке цилиндра для подвода скважинной жидкости; внутренние площади разнесенных фланцев, на которые воздействует нагнетаемая жидкость, выполнены равными между собой и в сумме равными внутренней площади глухого дна, а наружные площади разнесенных фланцев, на которые воздействует скважинная жидкость, выполнены в сумме равными наружной площади глухого дна.

РИСУНКИ