Устройство для контроля качества цементирования обсадных колонн скважин большого диаметра

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„13 4 4 А1

151> 4 Е 21 В 47/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

11 1,> Т»1, а

Lr

1 )(, с, .,, А

1.б»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1S

21

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3990627/22-03 (22) 17.12.85 (46) 07.01.88. Бюл. № 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) Д.А. Бернштейн, И.M. Барский, М.Н. Лосев, А.Б. Абдуллин и H.Â. Лаптев (53) 550.83.002:622.241(088.8) (56) Кривко Н.Н. и др. Промысловогеофизическая аппаратура и оборудование. — М.: Недра, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1004626, кл. Е 21 В 47/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

СКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА (57) Изобретение относится к области геофизических исследований скважин.

Цель изобретения — повншение надежI ности в работе. Устройство содержит корпус (К) I измерительные блоки 2, вращающиеся соосно относительно К 1, узел электрической связи для соединения блоков 2 и К I.è механизм вращения блоков 2. Последний выполнен в виде силового привода и узла многооборотного возвратно-вращательного

1364704 движения блоков 2. Узел электрической связи выполнен в виде изолированных проводов 21, уложенных внутри

К 1 в спираль Архимеда с возможностью переменного закручивания и раскручивания. В качестве силового привода используют реверсивный электродвигатель. Узел.многооборотного возвратно-вращательного движения блоков

2 включает счетчик 5 оборотов и переИзобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для контроля качества цементирования обсадных колонн скважин большого диаметра. 5

Цель изобретения — повышение надежности в работе.

На чертеже показано устройство, общий вид.

Устройство содержит корпус 1 и установленные с возможностью соосного вращения относительно него измерительные блоки 2. В корпусе 1 размещены механизм вращения, выполненный

1Г в виде силового привода, в качестве которого применен реверсивный электродвигатель 3 с редуктором 4, узел многооборотного возвратно-поступательного движения измерительных блоков, включающий счетчик 5 оборотов измерительных блоков и переключатель

6 обмоток электродвигателя. К редуктору 4 подсоединен вращающийся вал

7, установленный в опорных подшипни25 ках 8 и 9..Корпус 1 уплотнен относительно вала 7 при помощи сальника 10.

Свободный объем внутри корпуса 1 заполнен маслом 11, и давление внутри корпуса поддерживается равным гидростатическому давлению скважинной жидкости 12 при помощи компенсатора 13 давления. Измерительные блоки 2 установлены шарнирно на кронштейнах 14, и шарнирно закреплены на верхней муфте 15 и на нижней муфте 16, размещен- 35 ных на валу 17 соосно с ним таким образом, что верхняя муфта 15 имеет возможность перемещаться вдоль вала ключатель 6 обмоток электродвигателя 3. Блоки 2 устанавливаются на небольшом расстоянии от стенок обсадной колонны, что обеспечивает им высокую чувствительность к изменению плотности вещества в затрубном пространстве и возможность вращения с минимальным усилием, определяемым гидросопротивлением скважинной жидкости.

1 з.п. ф-лы, 1 ил.

f

7, а нижняя муфта 16 жестко соединена с валом.

В каждом из измерительных блоков

2 размещены источник 17 гамма-излучения, детектор 18 гамма-излучения, окруженные свинцовым экраном 19 с коллимационными окнами для источника и детектора и электронный узел 20 для питания, детектора 18 и преобразования информации измерительного блока 2. Узел электрической связи для соединения измерительного блока

2 с неподвижным корпусом 1 выполнен в виде гибких изолированных проводов

21, проходящих через отверстие вала

7 в корпусе 1 к разъему приборной головки 22. Провода 21 уложены внутри корпуса 1 в спираль а для обеспечения попеременного закручивания и раскручивания.

Измерительные блоки 2 герметично соединены проводной связью с валом 7 при помощи гермовводов 23 и 24. Изолированные провода 21, предварительно уложенные в спираль Архимеда, обеспечивают возможность относительного вращения корпуса и измерительных блоков на несколько оборотов в любую сторону. Устройство центрируется относительно стенок колонны 25 при помощи центраторов 26 и 27. Верхний центратор 26 не может вращаться относительно корпуса 1 прибора и создает упор,корпуса на обсадную колонну

25, что предотвращает возможность закручивания геофизического кабеля, на котором прибор опускают в скважину. Нижний центратор 27 установлен з 1364 с возможностью свободного вращения относительно вращающегося вала 7.

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением исследований в скважине муфту 15 перемещают вдоль вала 7 и устанавливают таким образом, чтобы диаметр прибора по наружной части измерительных блоков 2 был на 10

5-8 мм меньше минимального проходного диаметра исследуемой части колонны, после чего устройство опускают ,в скважину. При достижении заданного для исследований интервала по сигналу с наземного пульта подают питание в измерительные блоки 2 и включают электродвигатель 3 силового привода, который через редуктор 4 приводит во вращение вал 7 и жестко связанные с ним измерительные блоки 2. Детекторы 18 при этом регистрируют рассеянное гамма-излучение от источника

17, сканируя внутреннюю поверхность колонны по периметру. В случае продоль- 25 ного перемещения прибора вдоль ствола скважины сканируется внутренняя поверхность колонны по винтовой линии, При угловой скорости перемещения измерительных блоков и =5 об/мин 30 и скорости проведения измерений V=

1200 м/ч, шаг винтовой линии составляет L=4 м.

Получаемая информация анализируется и преобразуется в электронных узлах 20 измерительных блоков 2 и передается по проводам 21 к разъему приборной головки 22. Провода 21 имеют возможность свободного закручивания и раскручивания на несколько оборо- 4р тов, для чего они уложены в корпусе

1 в спираль Архжчеда. При этом легко может быть достигнута возможность совершать большое количество обороТоВ В одну сторону (п ?0) После со 46 вершения заданного количества оборотов, подсчет которых обеспечивает счетчик 5 оборотов, подается сигнал на реверс вращения электродвигателя

3, который осуществляется переключа- 5О телем 6. 3а время одного цикла движения измерительных блоков (вращение их в одну сторону и в другую) устройство проходит в скважине при указанных выше условиях около 160 и и для исследования всей обсадной колонныкондуктора длиной 2000 м потребуется

12,5 циклов вращения измерительных блоков. При исследовании одним прибо704 ром около 100 скважин в течение срока. службы прибора — 6 лет — измерительными блоками совершается около

7500 циклов вращения, при которых провода 21 узла электрической связи подвергаются механической деформации изгиба. При большом количестве витков спирали (около 200) угол изгиба проводов небольшой и устройство может быть реализовано, так как промышленностью выпускаются провода, допус6 кающие до 10 изгибов.

В зависимости от числа измерительных блоков прибором регистрируются несколько кривых изменения плотности вещества в затрубном пространстве в функции глубины скважины.

Замена вращательного движения измерительных блоков 2 относительно стенок скважины на их колебательное движение по окружности, центр которой лежит на оси скважины, позволяет выполнить узел электрической связи между неподвижным корпусом 1 и вращающимися относительно него измерительными блоками 2 в виде проводной связи, обладающей высокой экономичностью и надежностью. При передаче необходимой энергии в измерительные блоки 2 и полезного сигнала из блоков потери электрической мощности составляют не более 0,0025 .

Колебательное движение измерительных блоков 2 обеспечивается механизмом вращения при помощи реверса вращения после выполнения заданного числа оборотов измерительных блоков в одну сторону. Измерительные блоки 2 устанавливаются на небольшом расстоянии от стенок обсадной колонны, что обеспечивает им высокую чувствительность к изменению плотности вещества в затрубном пространстве и возможность вращения с минимальным усилием, определяемым гидросопротивлением скважинной жидкости. Поскольку механизм вращения измерительных блоков и опорные подшипники, на которых они установлены, защищены от воздействия агрессивной среды (скважинной жидФ кости), это обеспечивает высокую надежность работы системы вращения измерительных блоков.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для контроля качества цементирования обсадных колонн

13б4704

Составитель Н. Кривко

Техред М.Дидык

Редактор Л. Лангазо

Корректор В. Гирняк

Заказ 6593/23 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 скважин большого диаметра, содержа-. щее корпус, измерительные блоки, установленные с возможностью соосного вращения относительно корпуса, узел

5 электрической связи для соединения измерительных блоков и корпуса и механизм вращения измерительных блоков, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности 1р в работе, механизм вращения выполнен в виде силового привода и узла многооборотного возвратно-вращательного движения измерительных блоков, а узел электрической связи выполнен в виде изолированных проводов, уложенных внутри корпуса в спираль Архи1 меда с возможностью попеременного закручивания и раскручивания.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в качестве силового привода применен реверсивный электродвигатель, а узел многооборотного возвратно-вращательного движения измерительных блоков включает счетчик оборотов и переключатель обмоток электродвигателя.