Устройство для спуска и подъема скважинных приборов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПУСКА И ПОДЪЕМА СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ(73) Патентообладатель Республиканское научнопроизводственное унитарное предприятие Сейсмотехника(57) Устройство для спуска и подъема скважинных приборов, содержащее раму, на которой установлен спуско-подъемный агрегат с геофизическим кабелем, вышку с направляющим роликом, измерительное устройство, включающее расположенный между двумя щеками мерный ролик и установленный на основании вышки оттяжной ролик с корпусом, отличающееся тем, что измерительное устройство снабжено соединительным механизмом и ограничителем, при этом соединительный механизм выполнен в виде подпружиненной через упор балки, одним концом шарнирно связанной с корпусом оттяжного ролика, а другим - со щеками измерительного устройства с возможностью поворота последнего вокруг геометрической оси геофизического кабеля от оттяжного до направляющего роликов и взаимодействия через пружину с установленным на корпусе ограничителем. 3979 1 Изобретение относится к оборудованию для обслуживания скважин и может применяться в нефтегазодобывающей промышленности для спуска и подъема различных скважинных приборов и устройств при гидродинамических и геофизических исследованиях. Известно устройство для спуска и подъема скважинных приборов (см. Подъемная установка АЗИНМАШ-37 А ТУ 26-02-78-75), содержащее раму, на которой установлен спуско-подъемный агрегат с геофизическим кабелем, вышку с направляющим роликом, измерительное устройство, включающее расположенный между двумя щеками мерный ролик и установленный на основании вышки оттяжной ролик с корпусом. Измерительное устройство крепится на раме с помощью кронштейна, содержащего шарниры, обеспечивающие ориентацию измерительного устройства вдоль геофизического кабеля от оттяжного ролика до кабелеукладчика, которым снабжен спуско-подъемный агрегат. Устройство работает следующим образом. При спуске или подъеме скважинного прибора геофизический кабель проходит от спуско-подъемного агрегата через кабелеукладчик, измерительное устройство, оттяжной ролик. При достаточном натяжении кабеля он ориентирует измерительное устройство, преодолевая силы трения в шарнирах кронштейна, вдоль оси геофизического кабеля. Однако при слабом натяжении геофизического кабеля, когда не достаточно усилия для преодоления сил трения в шарнирах, измерительное устройство не будет расположено вдоль оси кабеля, что приведет к его изгибам и, как следствие, к износу. Этот недостаток является основным в данном устройстве. Известно также устройство для спуска и подъема скважинных приборов (см. Подъемник каротажный гидрофицированный ПКС-51, Паспорт АСЯ 2.950.030 ПС, 1987 г.), содержащее раму, на которой установлен спуско-подъемный агрегат с геофизическим кабелем, вышку с направляющим роликом, измерительное устройство, включающее расположенные между двумя щеками мерный ролик и установленный на основании вышки оттяжной ролик с корпусом. Измерительное устройство крепится на раме с помощью устройства,содержащего три поворотных узла, обеспечивающих ориентацию измерительного устройства по оси кабеля от оттяжного ролика до кабелеукладчика спуско-подъемного агрегата. Устройство работает следующим образом. При спуске или подъеме кабеля может возникнуть ситуация,при которой кабель будет ослаблен. При этом кабель от кабелеукладчика до оттяжного ролика будет расположен в прослабленном состоянии, что не исключает возможность трения его о щеки измерительного блока,и в конечном итоге приведет к его износу. Из известных устройств наиболее близким техническим решением предлагаемому является устройство для спуска и подъема скважинных приборов (см. авт. свид. СССР 1596098, М. кл. Е 21 В 47/00, опублик. 1990 г.), содержащее раму, на которой установлен спуско-подъемный агрегат с геофизическим кабелем,вышку с направляющим роликом, измерительное устройство, включающее расположенный между двумя щеками мерный ролик и установленный на основании вышки оттяжной ролик с корпусом. Измерительное устройство установлено на механизме, который крепится к раме и содержит два подшипниковых узла и ось, которой механизм непосредственно крепится к щекам измерительного устройства. Данная конструкция механизма позволяет устанавливаться вдоль оси геофизического кабеля от кабелеукладчика спуско-подъемного агрегата до оттяжного ролика. Устройство работает следующим образом. При движении кабеля он проходит от спуско-подъемного агрегата через кабелеукладчик, мерный ролик измерительного устройства и оттяжной ролик. При достаточном натяжении геофизического кабеля измерительное устройство устанавливается вдоль оси кабеля. Однако при спуске кабеля в скважину при заклинивании его может произойти его прослабление, при этом расположение измерительного устройства относительно кабеля и относительно оттяжного ролика будет произвольным. При падении кабеля после его заклинивания в скважине возникает дополнительная нагрузка, которая будет воздействовать на измерительное устройство ври занятии им положения вдоль оси кабеля и на сам кабель. Вое это приводит к износу кабеля. Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - устранение произвольного расположения геофизического кабеля от кабелеукладчика спуско-подъемного агрегата до оттяжного ролика. Для этого устройство для спуска и подъема скважинных приборов, содержащее раму, на которой установлен спуско-подъемный агрегат с геофизическим кабелем, вышку с направляющим роликом, измерительное устройство, включающее расположенный между двумя щеками мерный ролик и установленный на основании вышки оттяжной ролик с корпусом, снабжено соединительным механизмом и ограничителем, при этом соединительный механизм выполнен в виде подпружиненной через регулируемый упор балки, концами шарнирно связанной с корпусом оттяжного ролика и щеками измерительного устройства с возможностью поворота последнего вокруг геометрической оси геофизического кабеля от оттяжного до направляющего роликов и взаимодействия через пружину с установленным на корпусе ограничителем. Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены фиг. 1 - общий вид изделия фиг. 2 - выноска 1 на фиг. 1 в увеличенном масштабе фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 в увеличенном масштабе фиг. 4 - выноска П на фиг. 1 в увеличенном масштабе 2 3979 1 фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4 в увеличенном масштабе фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 4 в увеличенном масштабе фиг. 7 - сечение Г-Г на фиг. 4 в увеличенном масштабе. Устройство для спуска и подъема скважинных приборов (см. фиг. 1) содержит раму 1, расположенную в рабочем положении на гидродомкратах 2. На раме 1 смонтированы спуско-подъемный агрегат 3, гидросистема 4,кабина оператора 5, передняя 6 и задняя 7 опоры вышки 8. На устье скважины 9 установлена задвижка 10, на которой монтируется лубрикатор 11, содержащий превентор 12, приемную секцию 13 и уплотнитель 14. Спуско-подъемный агрегат 3 содержит привод 15, кинематически связанный с барабаном 16, кабелеукладчик 17 геофизического кабеля 18, оттяжной 19 и направляющий 20 ролики. Оттяжной ролик 19 корпусом 21, содержащим щеки 22, закреплен на амортизационном блоке 23, который кронштейном 24 закреплен на задней опоре 7 и кронштейном 25 на раме 1. Вышка 8 нижней своей частью связана с задней опорой 7, а с рамой - гидроцилиндром 26, предназначенным для установки ее в рабочее и транспортное положения. На направляющем ролике 20 в месте схода геофизического кабеля 18 в сторону оттяжного ролика условно принимается точка, названная точкой схода 27 геофизического кабеля 18 с ролика 20. Устройство также содержит измерительное устройство 28, содержащее расположенные между щеками 29 мерный 30 и направляющие 31 и 32 ролики. Измерительное устройство 28 соединено с оттяжным роликом 19 с помощью соединительного механизма 33, содержащего балку 34. Оттяжной ролик (см. фиг. 2) состоит из корпуса 21, в котором установлены подшипники 35. В подшипниках 35 устанавливается стойка 36 с возможностью поворота вокруг оси 37, совпадающей с осью 38 кабеля 18. В верхней части стойки 36 установлен калиброочиститель 39, отверстие 40 которого с конусом 41 расположено по оси 37. Диаметр отверстия 40 равен максимально допустимому по ГОСТ 6020-82 диаметру кабеля 18 данного типоразмера. Стойка 36 жестко соединена со щеками 22, в которых на оси 42 устанавливается блок 43. Амортизационный блок 23 содержит корпус 44, на котором установлены пальцы 45 и 46, на которых установлены соответственно двуплечие рычаги 47 и 48, которые выполнены одинаковыми и своими плечами 49 шарнирно соединены с корпусом 21 шарнирами 50 и 51. С корпусом 44 жестко связаны корпуса 52, в отверстиях 53 которых размещены упругие элементы 54. Причем упругие элементы 54 закрыты со стороны блока 43 накладками 55, также расположенными в отверстиях 53, а с противоположной стороны гайками 56, расположенными с возможностью регулирования жесткости упругих элементов 54. Причем, корпуса 52 с упругими элементами 54 установлены так, что они контактируют с торцевыми поверхностями 57 плеч 58 двуплечих рычагов 47 и 48,выполненных в виде эксцентриков. Кронштейны 24 и 25 соединены с корпусом 44 соответственно с помощью осей 59 и 60. Соотношение расстояний между шарнирами 50 и 51 и между пальцами 45 и 46 выбрано таким образом, что кабель 18 будет отклоняться на угол, вершина которого будет находиться в точке схода 27 геофизического кабеля 18 с направляющего ролика 20. Балка 34 (см. фиг. 3) шарнирно одним концом закреплена между щеками 29 на оси 61, которая крепится шайбой 62 и шплинтом 63. Другим концом (см. фиг. 4, 5) балка 34 установлена на оси 64 между щеками 22. Соединительный механизм 33 снабжен пружиной 65, один конец которой жестко связан с балкой 34, а другой расположен в окне 66 упора 67. Пружина 65 расположена с возможностью взаимодействия своей поверхностью 68 с поверхностью 69 окна 66, а также поверхностью 70 с ограничителем 71. Ограничитель 71 (см. фиг. 6), выполненный в виде пальца, крепится шайбой 72 и шплинтом 73. Ось 64 (см. фиг. 7) крепится шайбой 74 и шплинтом 75. Устройство работает следующим образом. Предварительно гайки 56 устанавливают в корпусах 52 таким образом, чтобы обеспечить контакт накладок 55 с торцевыми поверхностями 57 плеч 58 двуплечих рычагов 47 и 48 и придать необходимую жесткость упругим элементам 54. Устройство устанавливается вблизи устья скважины 9. Затем включают гидросистему 4, устанавливают раму 1 на гидродомкраты 2. Гидроцилиндрами 26 вышку 8 снимают с передней опоры 6 и устанавливают на заднюю опору 7 в рабочее вертикальное положение. Затем свободный конец кабеля 18 пропускают через расположенный вблизи устья скважины 9 на подставках (на фиг. не показаны) лубрикатор 11 и закрепляют к нему прибор (на фиг. не показан). Затем из кабины оператора 5 включают спуско-подъемный агрегат 3, привод 15 которого связан с барабаном 16, на котором намотан геофизический кабель 18, и, наматывая кабель 18, пропускают прибор внутрь лубрикатора 11. Затем на устье скважины 9 устанавливают превентор 12 и на него лубрикатор 11, включающий приемную секцию 13 и уплотнитель 14. Затем последовательно открывают задвижку 10 и превентор 12. Устройство готово к работе. Затем из кабины оператора 5 включают привод 15 спуско-подъемного агрегата 3 в положение Спуск и геофизический кабель 18, проходя через кабелеукладчик 17, расположенные между двумя щеками 29 измерительного устройства 28 направляющий ролик 31, измерительный ролик 30, направляющий ролик 32, оттяжной 19 и направляющий 20 ролики, опускается в скважину. По мере разматывания геофизического кабеля 18 за счет его веса увеличивается нагрузка, действующая на направляющий 20, оттяжной 19 ролики, барабан 16 и в целом на все узлы устройства. Блок 43 оттяжного ролика 19, воспринимая эту нагрузку, передает ее через ось 42, щеки 22 на стойку 36, которая поворачивается в подшипниках 35, установленных в корпусе 21, отслеживая движение кабелеукладчика 17. 3 3979 1 Так как корпус 21 шарнирно связан с помощью шарниров 50, 51 и пальцев 45, 46 двуплечими рычагами 47 и 48 с корпусом 44, который, в свою очередь, с помощью осей 59, 60 и кронштейнов 24, 25 неподвижно связан с задней опорой 7 и рамой 1, то под действием нагрузки, прикладываемой к блоку 43, происходит его перемещение относительно пальцев 45 и 46, находящихся в неподвижном положении относительно рамы 1. При этом торцевые поверхности 57 плеч 58 двуплечих рычагов 47 и 48, выполненные в виде эксцентриков, перемещают накладки 55 и сжимают упругие элементы 54 в отверстиях 53. В связи с тем, что расстояния между пальцами 46, 47 и шарнирами 50, 51 подобраны таким образом, что ось 42 блока 43 перемещается таким образом, что геофизический кабель 18 отклоняется на угол, вершина которого находится в точке схода 27 геофизического кабеля 18 с направляющего ролика 20, ось 38 кабеля 18 и ось 37 поворота стойки 36 при любых отклонениях блока 43 будут находиться на одной линии. Это исключает возможность излома кабеля 18 при прохождении его через отверстие 40 калибра-очистителя 39, а также предотвратит скручивание кабеля 18 на блоке 43. При опускании кабеля 18 в скважину калибр-очиститель 39 калибрует кабель 18 и тем самым обеспечивает его проход через уплотнитель 14. Подъем прибора с кабелем 18 из скважины производится путем переключения из кабины оператора 5 привода 15 спуско-подъемного агрегата 3 в положение подъем. При подъеме кабеля 18 калибр-очиститель 39 служит как очиститель перед укладкой кабеля 18 на барабан 16. По мере подъема прибора из скважины уменьшается вес кабеля 18, находящегося в скважине, и соответственно нагрузка, действующая на оттяжной ролик 19, который под действием упругих элементов 53 плавно возвращается в первоначальное положение. При спуске прибора в скважину может произойти его заклинивание, а в дальнейшем падение под собственным весом в скважину, аналогичная ситуация может сложиться при подъеме прибора из скважины, т.е. его внезапное заклинивание. В этом случае упругие элементы 54 амортизационного блока 23, взаимодействуя с торцевыми поверхностями 57 плеч 58 двуплечих рычагов 47 и 48, сгладят эти нагрузки и предотвратят внезапные динамические удары. Так как оттяжной ролик 19 через щеки 22 с помощью оси 64 с шайбой 74 и шплинтом 75 с помощью балки 34 соединительного механизма через ось 61 с шайбой 62 и шплинтом 63 соединен со щеками 22 измерительного устройства 28, то и на него не будут передаваться динамические нагрузки. Рассмотрим положение измерительного устройства 28 в вертикальной плоскости от начала спуска прибора до конца спуска. При отсутствии нагрузки от кабеля 18 на измерительное устройство 28 пружина 65 находится в прямолинейном положении. При таком положении пружины 65 измерительное устройство 28 находится в таком положении, что в начальный момент спуска кабель 18 на участке от барабана 16 до направляющего ролика 31 и от направляющего ролика 30 до оттяжного ролика 19 находится на одной линии. То есть пружина 65, взаимодействуя поверхностью 70 с ограничителем 71, закрепленным в щеках 22 с помощью шайбы 72 и шплинта 73, удерживает измерительное устройство 28 в верхнем положении. По мере спуска прибора в скважину увеличивается нагрузка на геофизический кабель 18 и на ограничитель 71 через пружину 65, которая прогибается по мере уменьшения количества кабеля 18 на барабане 16. Пружина 65 прогибается за счет взаимодействия поверхности 68 с поверхностью 69 окна 66, выполненного в упоре 67, а также за счет взаимодействия поверхности 70 с ограничителем 71. Таким образом масса измерительного устройства 28 не действует на кабель 18, так как в свободном состоянии измерительное устройство 28 под действием пружины 65 находится в верхнем положении. При перемещении кабелеукладчика 17 вдоль барабана 16 при спуске или подъеме кабеля оттяжной ролик 19 поворачивается вокруг оси 37, отслеживая положение кабелеукладчика 17. Так как балка 34 расположена между щеками 22 оттяжного ролика 19 и между щеками 29 измерительного устройства 28, то последнее будет поворачиваться относительно оси 37 вместе с роликом 19. Такая связь оттяжного ролика 19 с измерительным устройством 28 даже при слабом натяжении кабеля 18 исключает дополнительные нагрузки на геофизический кабель 18 от измерительного устройства 28. После завершения спуско-подъемных операций демонтаж устройства производится в обратной последовательности. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.