Устройство для ориентирования скважинного перфоратора

Изобретение относится к области вторичного вскрытия продуктивных пластов в обсаженных скважинах, в частности к гидропескоструйным перфораторам. Устройство для ориентирования скважинного перфоратора включает блок ориентации, содержащий переводник с посадочным седлом, и блок контроля. Блок контроля состоит из пенала, опорного узла, блока датчиков, кабеля. Пенал включает корпус для размещения блока датчиков с соединительными элементами во внутреннем пространстве, крышку и копир для ориентации пенала с блоком датчиков относительно переводника. Опорный узел закреплен к корпусу пенала посредством резьбового соединения. Пенал подвижно соединен с кабелем, который с помощью вилки соединен с геофизической станцией. Блок датчиков включает бесплатформенную инерциальную навигационную систему на базе микроэлектромеханических систем и выключатель бесконтактный герконовый. Переводник состоит из корпуса и поворотного наконечника, соединенных с помощью разрезного зажимного кольца. В корпусе переводника размещена пробка с магнитом и два сменных пальца для поворота копира, при этом пробка с магнитом размещена таким образом, чтобы при установке бесконтактного герконового выключателя напротив магнита возникал электрический сигнал, передающийся на поверхность по геофизическому кабелю. Техническим результатом является повышение точности ориентации перфоратора в скважине, упрощение конструкции устройства и процесса ориентации перфоратора. 2 ил.

 

Изобретение относится к области вторичного вскрытия продуктивных пластов в обсаженных скважинах, в частности к гидропескоструйным перфораторам и предназначено для ориентирования перфораторов в скважине и проверку их ориентации.

Известна установка для ориентированной перфорации обсаженных скважин» (патент РФ №2569648 от 27.11.2015 г.), включающая устройство для ориентирования и устройство для перфорации. Устройство для ориентирования содержит последовательно смонтированные друг с другом ориентатор, устройство фиксации и отклонитель с переводником, причем ориентатор выполнен со смещенным центром тяжести для ориентирования отклонителя. Устройство для перфорации содержит последовательно соединенные стыковочный узел, прибор для контроля ориентации и сверлящий перфоратор с полым гибким валом и режущим инструментом. Стыковочный узел выполнен с возможностью соединения и взаимодействия с переводником отклонителя. Установка снабжена узлом для транспортировки, закрепленным на геофизическом кабеле с возможностью зацепления и расцепления с переводником отклонителя и перфоратором.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, отсутствие возможности корректировать ориентирование перфоратора и невозможность ориентации перфоратора по азимуту в интервалах скважины с малыми значениями зенитных углов (до 5 градусов), так как принцип ориентирования основывается на смещении центра тяжести ориентатора под действием гравитационной силы.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство обеспечения ориентации кумулятивного перфоратора, включающее перфоратор, устройство для азимутального ориентирования перфоратора, выполненного в виде патрубка с посадочным гнездом для измерительного прибора и скважинный инклинометрический прибор (ИОН-2. (патент РФ №2304702 от 20.08.2007 г.). Данное устройство принято за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения - блок ориентации, включающий переводник с посадочным седлом, и блок контроля.

Недостатком известного изобретения, принятого за прототип, является необходимость замерять угол между осью зарядов перфоратора и исходным положением измерительного прибора и высокая погрешность измерений азимутального угла в скважинах с зенитным углом менее 5 градусов.

Задачей изобретения является повышение точности ориентации перфоратора в скважине, упрощение конструкции устройства и процесса ориентации перфоратора.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном устройстве для ориентирования скважинного перфоратора, включающем блок ориентации, содержащий переводник с посадочным седлом, и блок контроля, согласно изобретению блок контроля состоит из пенала, опорного узла, блока датчиков, кабеля, при этом пенал включает корпус для размещения блока датчиков с соединительными элементами во внутреннем пространстве, крышку и копир для ориентации пенала с блоком датчиков относительно переводника, опорный узел закреплен к корпусу пенала посредством резьбового соединения, на выходе опорного узла размещена вилка для стыковки с геофизической станцией, пенал подвижно соединен с кабелем, блок датчиков включает бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС) на базе микроэлектромеханических систем (МЭМС) и выключатель бесконтактный герконовый, а переводник состоит из корпуса и поворотного наконечника, соединенных с помощью разрезного зажимного кольца, в корпусе переводника размещена пробка с магнитом и два сменных пальца для поворота копира, при этом пробка с магнитом размещена таким образом, чтобы при установке бесконтактного герконового выключателя напротив магнита возникал электрический сигнал, передающийся на поверхность по геофизическому кабелю.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа - блок контроля состоит из пенала, опорного узла, блока датчиков, кабеля; пенал включает корпус для размещения блока датчиков с соединительными элементами во внутреннем пространстве, крышку и копир для ориентации пенала с блоком датчиков относительно переводника; опорный узел закреплен к корпусу пенала посредством резьбового соединения; на выходе опорного узла размещена вилка для стыковки с геофизической станцией; пенал подвижно соединен с кабелем; блок датчиков включает бесплатформенную инерциальную навигационную систему на базе микроэлектромеханических систем и выключатель бесконтактный герконовый; переводник состоит из корпуса и поворотного наконечника, соединенных с помощью разрезного зажимного кольца; в корпусе переводника размещена пробка с магнитом и два сменных пальца для поворота копира; пробка с магнитом размещена таким образом, чтобы при установке бесконтактного герконового выключателя напротив магнита возникал электрический сигнал, передающийся на поверхность по геофизическому кабелю.

Такая конструкция устройства для ориентирования скважинного перфоратора позволяет соединяться с перфоратором таким образом, что плоскость, проходящая через оси углублений в посадочном седле, всегда совпадает с плоскостью направления действия перфоратора, что исключает необходимость замерять угол между направлением действия перфоратора и магнитной меткой на ориентационном переводнике. Благодаря этому достигается заявленный технический результат: повышение точности ориентации перфоратора в скважине, упрощение конструкции устройства и процесса ориентации перфоратора.

Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков устройства для ориентирования перфоратора с получением указанного технического результата.

На фиг. 1 схематично представлен переводник (разрез сбоку).

На фиг. 2 схематично представлен блок контроля (разрез сбоку).

Устройство для ориентирования перфоратора включает блок ориентации, содержащий переводник с посадочным седлом и блок контроля. Переводник состоит (фиг. 1) из корпуса 1, разрезного зажимного кольца 2 и поворотного наконечника 3.

В переводнике выполнено отверстие для размещения посадочного седла, с которым при ориентировании стыкуется блок контроля.

Входное (верхнее) окончание корпуса содержит внутреннюю резьбу НКТ 73 по ГОСТ 633. В корпусе размещена пробка с магнитом (магнитная метка) таким образом, чтобы при установке датчика напротив магнита возникал электрический сигнал, передающийся на поверхность по геофизическому кабелю, и два сменных пальца для поворота копира. Места установки пробки и пальцев являются герметичными. Наружный диаметр корпуса 1 не превышает 104 мм. Корпус 1 изготовлен из немагнитного материала с магнитной проницаемостью 1,010 и отклонением магнитного поля 0,05 мкТл. Поворотный наконечник 3 имеет наружную резьбу НКТ 73 по ГОСТ 633 для соединения с опрессовочным клапаном или перфоратором и уплотнения резиновыми кольцами по внутреннему диаметру корпуса. Разрезное зажимное кольцо 2 надежно соединяет корпус 1 и наконечник 3.

Блок контроля состоит (фиг. 2) из пенала 4, опорного узла 5, блока датчиков 6, кабеля 7. Пенал 4 состоит из корпуса для размещения блока датчиков 6 с соединительными элементами во внутреннем пространстве, крышки и копира для ориентации пенала с блоком датчиков 6 относительно переводника. Крышка крепится к корпусу винтами и закрывает внутреннее пространство корпуса. Герметизацию стыка обеспечивает резиновое кольцо. Корпус обеспечивает изоляцию блока датчиков 6 от влияния внешних факторов. Корпус и крышка изготовлены из немагнитного материала. Пенал 4 подвижно соединен с кабелем 7. На выходе опорного узла 5 размещена вилка для стыковки с геофизической станцией. Кабель 7 с помощью вилки соединен с геофизической станцией.

Опорный узел 5 воспринимает осевые нагрузки от геофизического кабеля 7. Опорный узел 5 закреплен к пеналу 4 посредством резьбового соединения.

Блок датчиков 6 включает бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС) на базе микроэлектромеханических систем (МЭМС) GL-SVG-02 и выключатель бесконтактный герконовый.

Основой БИНС является блок чувствительных элементов, состоящий из трех ортогонально расположенных гироскопов и трех ортогонально расположенных акселерометров.

Кабель 7 соединяет электрический блок датчиков с геофизической станцией и передает электрические сигналы.

Устройство работает следующим образом.

В переводник блока ориентации в специальные отверстия вкручиваются пробка с магнитом (магнитная метка) и два сменных пальца. Данная магнитная метка совпадает с направлением действия перфоратора. Проверяется надежность крепления наконечника 3 к корпусу 1 переводника блока ориентации путем протяжки фиксирующих винтов. Далее производят сборку и подготовку к работе скважинного перфоратора. После сборки скважинного перфоратора к нему через муфтовый переводник присоединяется переводник блока ориентации. Переводник блока ориентации верхним концом соединяется через резьбовое соединение с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ). Осуществляется спуск перфоратора и переводника блока ориентации на колонне НКТ в скважину в заданный интервал. Осуществляют привязку скважинного перфоратора по глубине в скважине, опрессовывают спущенное оборудование и обвязывают затрубное пространство. Затем в колонну НКТ на геофизическом кабеле опускают блок контроля до помещения его в посадочном отверстии переводника блока ориентации. При посадке блока контроля под действием магнитного поля от магнитной метки срабатывает бесконтактный герконовый выключатель и блок контроля производит снятие замеров. Результаты замеров передаются на поверхность по геофизическому кабелю и выводятся на монитор.

После этого на устье скважины поворотом колонны НКТ с одновременным снятием показаний с блока контроля добиваются расположения плоскости действия перфоратора в необходимом, заранее определенном направлении до получения показаний блока контроля, соответствующих требуемому направлению плоскости действия перфоратора. После этого блок контроля извлекают из скважины и производят перфорацию стенок скважины.

Устройство для ориентирования скважинного перфоратора, включающее блок ориентации, содержащий переводник с посадочным седлом, и блок контроля, отличающееся тем, что блок контроля состоит из пенала, опорного узла, блока датчиков, кабеля, при этом пенал включает корпус для размещения блока датчиков с соединительными элементами во внутреннем пространстве, крышку и копир для ориентации пенала с блоком датчиков относительно переводника, опорный узел закреплен к корпусу пенала посредством резьбового соединения, на выходе опорного узла размещена вилка для стыковки с геофизической станцией, пенал подвижно соединен с кабелем, блок датчиков включает бесплатформенную инерциальную навигационную систему на базе микроэлектромеханических систем и выключатель бесконтактный герконовый, а переводник состоит из корпуса и поворотного наконечника, соединенных с помощью разрезного зажимного кольца, в корпусе переводника размещена пробка с магнитом и два сменных пальца для поворота копира, при этом пробка с магнитом размещена таким образом, чтобы при установке бесконтактного герконового выключателя напротив магнита возникал электрический сигнал, передающийся на поверхность по геофизическому кабелю.