устройство доставки приборов в нефтяную или газовую скважину с большим давлением

Формула изобретения

Устройство доставки приборов в нефтяную или газовую скважину с большим давлением, содержащее установленные на приборах грузы, отличающееся тем, что грузы выполнены с внутренней полостью, в нижней части грузов установлены заглушки со срезными проволочными фиксаторами равного или разного диаметров, срабатывающими при достижении расчетного давления скважинной жидкости, отверстия под заглушки выполнены из условия раздельного для одного груза или суммарного для всех грузов равенства или превышения произведения сечения отверстия или суммы отверстий на величину скважинного давления над разницей между выталкивающей силой и массой сборки, при этом для выхода воздуха из полости каждого груза в его верхней части установлены заглушки, передвигаемые давлением жидкости, вошедшей в полость груза, и выполнены сквозные отверстия, открываемые заглушкой при ее передвижении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в скважинах высокого давления при исследованиях приборами, спускаемыми в них.

Известно устройство для введения геофизического прибора с грузом в скважину, содержащее установленные на приборах грузы (SU 1724860 А1, опуб. 07.04.1992, бюл. 13, кл. Е 21 В 47/01).

Недостатком прототипа является то, что масса грузов ограничена размерами лубрикатора и высотой расположения крюковой подвески, вследствие чего при определенных давлениях наступает момент, когда приборы не идут в скважину даже при наличии грузов.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка и создание устройства, позволяющего доставлять приборы в скважины с высоким давлением жидкости или газа.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является утяжеление грузов в момент выхода приборов из лубрикатора в скважину и обеспечение входа приборов в нее.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве доставки приборов в нефтяные или газовые скважины с большим давлением, с установленными на приборах грузами, согласно изобретению грузы выполнены пустотелыми, в нижней части грузов установлены заглушки со срезными проволочными фиксаторами равного или разного диаметров, срабатывающими при достижении расчетного давления скважинной жидкости, отверстия под заглушки выполнены из условия раздельного для одного груза или суммарного для всех грузов равенства или превышения произведения сечения отверстия или суммы отверстий на величину скважинного давления над разницей между выталкивающей силой и весом сборки, при этом для выхода воздуха из полости каждого груза в его верхней части установлены заглушки, передвигаемые давлением жидкости, вошедшей в полость груза, и выполнены сквозные отверстия, открываемые заглушкой при ее передвижении.

Утяжеление грузов на приборах в момент открытия задвижки позволяет сборке из прибора (или приборов) и грузов выйти через задвижки в скважину, а дальше перемещаться под воздействием струи жидкости, подаваемой сверху, например, при закачке воды в нагнетательные скважины, при промывке скважины, при гидроразрыве пласта, при бурении и т.п.

Выполнение грузов пустотелыми с воздухом внутри, уплотнение их заглушками, открываемыми давлением жидкости при срезании фиксатора, позволяет жидкости входить внутрь грузов и компенсировать в момент входа площадь сечения кабеля площадью сечения отверстия. В результате этого выталкивающая сила, действующая на кабель, уменьшается, а при равенстве (или превышении) площадей сечения кабеля и отверстия выталкивающая сила скомпенсирована (или даже превышена силой, утяжеляющей грузы).

При учете массы приборов и груза сечение отверстия выполнено из расчета равенства (или превышения) его произведения на давление жидкости разнице между выталкивающей силой и массой сборки. В этом случае выталкивающая сила также скомпенсирована (или превышена силой, утяжеляющей грузы).

Следовательно, достигается утяжеление грузов, компенсирующее и даже превышающее выталкивающую силу, возникающую от действия давления жидкости на не скомпенсированную площадь, равную площади поперечного сечения кабеля.

Компенсация выталкивающей силы и ее превышение силой, направленной противоположно, позволяет сборке из приборов и грузов оперативно перейти из лубрикатора в скважину через задвижки.

Компенсация выталкивающей силы имеет место в короткий промежуток времени входа жидкости в полость внутри грузов (поочередно или параллельно). Однако этого времени достаточно для преодоления выталкивающей силы и входа сборки в скважину.

Оборудование грузов полостями внутри, заглушками, фиксаторами, вторыми заглушками, сквозными отверстиями для выхода воздуха из полости грузов как раз и обеспечивает показанную компенсацию выталкивающей силы за счет обеспечения возможности жидкости под давлением заходить внутрь полости груза и заполнять ее, вытесняя воздух.

Предложенное устройство показано на чертеже, где изображен его продольный разрез.

Устройство содержит приборы 1, установленные на них грузы 2, расположенные на кабеле 3. Грузы 2 выполнены с внутренней полостью 4, в нижней части грузов 2 установлены заглушки 5 со срезными проволочными фиксаторами 6, равного или разного диаметров, срабатывающими при достижении расчетного давления скважинной жидкости. Отверстия под заглушки 5 выполнены из условия раздельного для одного груза 2 или суммарного для всех грузов 2 равенства или превышения произведения сечения отверстия или суммы отверстий на величину скважинного давления над разницей между выталкивающей силой и массой сборки, при этом для выхода воздуха из полости 4 каждого груза 2 в его верхней части установлены заглушки 7, передвигаемые давлением жидкости, вошедшей в полость 4 грузов 2, и выполнены сквозные отверстия 8, открываемые заглушкой 7 при ее передвижении.

Устройство работает следующим образом.

После размещения устройства в лубрикаторе 9 лубрикатор закрывают. Открывают задвижку, соединяющую лубрикатор 9 со скважиной. Жидкость в скважине, находящаяся под давлением, устремляется в лубрикатор 9, постепенно поднимая давление в нем. Давление жидкости воздействует через заглушку 5 на проволочный фиксатор 6, который срезается при критическом давлении. Давлением заглушка перемещается во внутреннюю полость 4, и жидкость из лубрикатора 9 тоже устремляется в эту же полость 4. В период входа жидкости, когда давление жидкости еще не действует на противоположное дно полости 4 и на заплечики в зоне заглушки 5 во внутренней полости 4, наружное давление действует на площадь сверху грузов 2 и на меньшую площадь (на величину площади сечения отверстия под заглушку 5) снизу грузов 2. Груз как бы утяжеляется на величину силы, равной произведению давления жидкости на площадь отверстия под заглушку. Площадь отверстия рассчитывают из условия, чтобы выталкивающая сила, равная произведению давления на площадь кабеля в его поперечном сечении, была равна или меньше суммы масс груза и указанной утяжеляющей силы. Таким образом, выталкивающая сила компенсируется, и даже появляется дополнительная противоположно направленная сила, и грузы имеют возможность перемещать сборку (из приборов 1 и грузов 2) в скважину. Расчет площади отверстия под заглушку 5 может быть также выполнен из условия одновременного включения в работу всех отверстий в грузах 2. Но наиболее приемлемым является вариант, когда площадь отверстия под заглушку 5 выполнена достаточной для компенсации выталкивающей силы каждым отдельным грузом. В этом случае в работу включают внутренние полости 4 грузов 2 поочередно. Достигается это тем, что проволочные фиксаторы 6 имеют разные расчетные диаметры на каждом грузе 2. Воздух из полости 4 выходит в период перемещения давлением заглушки 7, открывающей отверстие 8. При достаточном количестве грузов 2 суммарный период поочередной работы внутренних полостей 4 составит несколько минут, что будет достаточным для входа сборки в скважину.

После входа в скважину прибор и грузы движутся дальше под действием динамического давления подаваемой в скважину жидкости.

Таким образом выталкивающая сила скомпенсирована на несколько минут, достаточных для входа исследовательских приборов в скважину.