Устройство для перфорации и геофизических исследований скважин

 

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) Я 0 (11) (1) 4 Е 2! В 47/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е (21) 382823!/24-25 (22) 27.11.84 .(46) 23.04.86. Бюл, 119 15 (7!) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) И.М.Барский, Д.А.Бернштейн, С.С.Миронов, К.З.Галиев и Б,С.Крупнов (53) 550.83 (088.8) (56) Барский И.М.,:Бернштейн Д.А., Макаров В.Н. и др. Аппаратура контpons перфорации. -В кн:. Повышение качества геофизических измерений, Уфа, 1981, с. 15-23.

Патент США !1) 3019841, кл. 166531; опублик. 1960. (54) УСТРОЙСТВО .ДЛЯ ПЕРФОРАЦИИ И

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН (54)Изобретение относится к области промысловой геофизики и может быть использовано при проведении простре- лочно-взрывных работ одновременно с исследованием скважины. Устройство обеспечивает повышение надежности совместной работы по геофизическому исследованию и перфорации скважины.

Для этого соединитель, сочленяющий геофизический прибор и перфоратор, выполнен в виде полого цилиндра с наклонными отверстиями в его стенках и шаровыми седлами на концах, внутри которого размещены шаровые опоры, своими пальцами жестко соединенные с перфоратором и геофиэическим прибором, а шаровые опоры соединены пружиной, концы которой жестко закреплены на шарах. 1 ил. С:

1 12258

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано при проведении прострелочновзрывных работ одновременно с иссле дованием скважины, в частности, для совместной работы перфоратора и локатора муфт.

При проведении прострелочно-взрывных работ в скважине возникает ряд задач, требующих одновременного спус- 10 ка в скважину перфоратора и геофизического прибора, например точная установка перфоратора в заданном интервале, контроль за местоположением интервала прострела и качеством вскрытия пластов перфорацией. Кроме того, совместная работа перфораторов с геофизическими приборами дает возможность уменьшить число спускоподъемных операций при проведении геофизических работ в скважине, что обеспечивает повышение производительности геофизических исследований, уменьшает простой скважины.

2S

Целью изобретения является повышение надежности проведения простре-: лочно»взрывных работ совместно с геофизическим исследованием скважины.

Надежность работы геофизического прибора, опускаемого в скважину од30 новременно с перфоратором, повьппается за счет уменьшения ударного воздействия на прибор, вследствие передачи части энергии перфоратора соединителю и скважинкой жидкости, Отсутствие жесткой связи между прибором и перфоратором приводит к:тому, что значительная часть кинематической энергии перфоратора после его срабатывания передается скважинной жидкос-О ти, дросселируемой через наклонные отверстия в корпусе соединителя, а реактивная сила истекающих иэ отверстий струй толкает геофизический прибор в сторону, противоположную движению перфоратора, и уменьшает тем самым его перемещение вверх после взаимодействия с перфоратором.

Для бескорпусных перфораторов удельный импульс, получаемый перфоратором на единицу поверхности от отраженной от забоя ударной волны, составляет 3,0-4,0 кгс-с/смг. При площади поперечного сечения хвостовика перфоратора 50 см величина полу- 5$ ченного им имлульса составляет (1,52,0) 10 кгс м/с. Принимая массу перЭ форатора равной 50 кг, получаем ско97 2 рость перфоратора после гидроудара

Ч 30-40 м/с.

Кинетическая . энергия перфоратора (без учета вязкости скважинной жидкости) затрачивается на совершение работы против сил тяжести, сообщение жидкости, вытесняемой из отверстий корпуса соединителя, кинематической энергии и кинетической энергии системы перфоратор — соединитель— геоФизический прибор.

1 г; ° 2 щх + — — +-—

2 " 2 2 где x — перемещение перфоратора до соударения с прибором;

И вЂ” масса системы пер-; форатор — соединитель — геофизический прибор;

V — скорость системы перфоратор - соединитель — геофизический прибор после соударения перфоратора с прибором;

m р S-x — масса жидкости, вытесняемой перйо" ратором; плотность

5 — площадь внутреннего поперечного се" чения соединителя;

S Ч+Ч, — средняя скорость чP S, 2 жидкости, вытесняемой из отверстий соединителя;

$ — площадь отверстий в корпусе соединителя.

Если считать, что перфоратор останавливается до соударения с прибором Ч, = 0 и, если пренебречь работой против сил тяжести, то шЧ S S г г

2 — — - - — >(--) Ч

2 8 S

Длина соединителя 1, при которой перфоратор останавливается до соударения с прибором (L > х), при этом равна

О /S г

pS(— ) So

Если длина соединителя L меньше перемещения перфоратора x(L(L ), 1225897

ИЧ, --- - +

mv+ v,) .2

v = ч

М х

+ о (2) а а

R.

1 М х

+ о э то энергия перфоратора полностью не гасится и передается геофизическому прибору.

Оценим скорость перемещения геофизического прибора Ч после соударения с перфоратором (пренебрегая работой против сил тяжести) Из этого уравнения скорость геофизического прибора после соударения с перфоратором равна

1Я

Так как скорость прямо пропорциональна ускорению, которое испытывает геофизический прибор при соударении то где а — ускорение, действующее на перфоратор в момент воздействия ударной волны; а, — ускорение, действующее на re->> офизический прибор, В реальных условиях ускорение, действующее на перфоратор в момент воздействия ударной волны, составляет порядка 1000 g. Масса перфоратора и геофизического прибора примерно равны и составляют около 50 кг.

Подставив в формулу (1) и (2) реальные значения p = 1000 кг/см

S = 40 см, (S/8 ) 2 10,. М 2m

100 кг и а = à А,Д 150g — мак" симальное ударное ускорение, допустимое для большинства полупроводниковых приборов, определяем необходимую длину соединителя х = L = =0,6 м. Сое- динитель данной конструкции с длиной

0,6 м позволяет проводить совместную работу перфоратора и геофизического прибора без применения каких-либо мер по повышению ударопрочности узлов геофизического прибора.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит геофизический прибор 1 и перфоратор 2, оочлененные друг с другом при помощи соединителя, включающего корпус 3 с шаровыми седлами на концах, шаровые опоры 4 и 5, разделенные пружиной 6, жестко прикрепленной к шаровым опорам 4 и 5, палец 7, соединяюший шаровую опору 4 с геофизическим прибором, палец 8, соединяющий шаровую опору 5 с перфоратором, электрический кабель 9, обеспечивающий электрическое соединение перфоратора 2 и геофизического прибора 1. В корпусе 3 соединителя выполнены наклонные отверстия 10 для вытекания скважинной жидкости, направленные под острым углом-к геофизическому прибору.

Устройство работает следующим образом.

К наконечнику каротажного кабеля (не показан) подсоединяют геофизический прибор 1, к которому через соединитель крепится перфоратор 2.

Затем вся система опускается в скважину, с помощью геофизического прибора производится привязка предполагаемого интервала перфорации к геологическому разрезу и установка перфоратора в предполагаемый для прострела интервал.

Затем производится отстрел перфоратора. В момент взрыва в скважинной жидкости формируется ударная волна, продольная составляющая которой, отразившись от забоя скважины, воздействует на нижнюю часть перфоратора 2. От полученного гидроудара перфоратор приходит в движение и толкает палец 8 с шаровой опорой 5. Шаровая опора 5 начинает вытеснять из корпуса соединителя скважинную жидкость через наклонные отверстия 10. В начальный момент движения шаровой опоры 5 отношение площади внутреннего поперечного сечения корпуса соединителя к суммарной площади отверстий близко к единице, но с перемещением опоры 5 вверх, часть отверстий в корпусе 3 перекрывается опорой 5 и отношение указанных площадей увеличивается.

Это приводит к тому, что гидродинамическое сопротивление скважинной жидкости эа счет уменьшения площади ее истечения с перемещением опоры 5 вверх возрастает, что приводит к плавному гашению движения перфоратора.

1225897

Так как жидкость вытекает иэ отверстий под острым углом, направленным вверх, реактивная сила вытекающих струй жидкости толкает корпус соединителя, а значит и жестко связанный с ним геофизический прибор вниз, что приводит к натяжению кабеля и предотвращает перемещение прибора вверх.

С перемещением шаровой опоры 5 вверх пружина 6 сжимается и в момент, когда все отверстия 10 в корпусе 3 соединителя перекрыты, остаточная энергия движения перфоратора передается соединителю и геофизическому прибору. Причем энергия перфоратора будет значительно погашена по сравнению с начальным моментом воздействия ударной волны. Пружина 6 при этом предохраняет электрическое соединение между прибором и перфоратором от механического повреждЕния и препятствует взаимному провороту опор друг относительно друга. 25

Поскольку на каротажный кабель, закрепленный на геофизическом приборе, воздействует перфоратор со значительно погашенной по сравнению с начальным моментом времени кинетической энергией, кабель не испытывает больших перегрузок, перемещение его вверх ограничено и на нем не образуются петли и захлесты, что обеспечивает его надежную работу и повышает безопасность и безаварийность проведения прострелочно-взрывных работ в скважинах.

Таким образом, сниженное ударное воздействие на геофизический прибор в момент срабатывания перфоратора повышает надежность работы прибора в скважине и увеличивает средний срок

его службы, кроме того, не требуется значительное усложнение конструкции геофизического прибора для обеспечения условий его нормального функционирования при больших ударных ускорениях, возникающих при срабатывании перфоратора, Кроме того, значительно снижено ударное воздействие на каротажный кабель, что предотвращает его захлестывание, образование петель, повышает безопасность и безаварийность проведения прострелочно-взрывных работ в скважинах. формулаизобретения

Устройство для перфорации и геофизических исследований скважин, содержащее перфоратор, геофизический прибор и сочленяющий их соединитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в ра6оте, соединитель выполнен в виде полого цилиндра с наклонными отверстия-. ми в его стенках и шаровыми седлами на концах, внутри цилиндра размещены шаровые опоры, пальцы которых жестко соединены с перфоратором и геофизическим прибором, а шаровые опоры соединены пружиной, концы которой жестко закреплены на шаровых опорах.

1225897

Составитель H.Журавлева

Техред И.Попович Корректор:Л.Патай

Редактор Г.Волкова

Заказ 2106/20

Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4