устройство для спуска кабеля в скважину

Формула изобретения

Устройство для спуска кабеля в скважину, включающее соосно установленные корпус с цилиндром и цангой в верхней части, поршень с штоком, имеющим осевой канал, двухступенчатую переходную муфту с уплотнениями, манжету и соединительный узел в виде головки с буртиком, отличающееся тем, что корпус выполнен ступенчатым и имеет в нижней большей ступени отверстия, в которых свободно установлены штифты с уплотнениями, между нижней ступенью корпуса и манжетой размещена шайба, шток и поршень установлены внутри корпуса с возможностью осевого перемещения относительно друг друга, причем шток в верхней части имеет гайку и пластину, запирающую его осевой канал, в нижней - шлиц, верхняя ступень двухступенчатой переходной муфты имеет подпружиненный клапан с упорным кольцом, нижняя каретку с системой рычагов, крайние из которых шарнирно связаны с наконечником, средние с кареткой, кольцо с диаметральными отверстиями и размещенным в них шплинтом, цилиндрические пружины, одна из которых размещена между кареткой и верхней ступенью муфты, другая под кольцом в пределах наконечника с возможностью выхода из него, а головка имеет резьбу и выполнена сменной в двух вариантах, в одном из которых она имеет иглу и буртик большего диаметра для обеспечения его захвата в раздвинутом положении цанги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при проведении работ по исследованию нефтегазовых скважин.

Известно устройство для спуска кабеля в скважину, включающее соосно установленные корпус и поршень со штоком с осевым каналом, цангу [1] Недостатками данного устройства являются ненадежность и недолговечность его работы за счет износа кабеля при трении о сальник лубрикатора, малая скорость спуска кабеля за счет малого хода поршня за один цикл, необходимость регулярного переключения скважинного давления из-под поршня и над поршнем, что усложняет процесс спуска кабеля. Стравливание газа в процессе работы осуществляется в атмосферу, что загрязняет окружающую среду.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному решению является устройство для спуска кабеля в скважину, включающее соосно установленные корпус с цилиндром и цангой в верхней части, поршень со штоком с осевым каналом и двуступенчатую переходную муфту с уплотнениями, манжету и соединительный узел в виде головки с буртиком [2]

Недостатками данного устройства являются ненадежность и недолговечность его работы за счет износа кабеля при трении о сальник лубрикатора, невозможность работы в скважинах с высокими давлениями без специальных сложных по конструкции лубрикаторов и систем к ним, кроме того данное устройство может работать только в насосно-компрессорных трубах (НКТ) и не позволяет делать пластовые замеры, что сужает диапазон его возможностей.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности работы устройства, расширение диапазона его исследовательских возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для спуска кабеля в скважину, включающем соосно установленные корпус с цилиндром и цангой в верхней части, поршень со штоком с осевым каналом и двуступенчатую переходную муфту с уплотнениями, манжету и соединительный узел в виде головки с буртиком, корпус выполнен ступенчатым и имеет в нижней большей ступени отверстия, в которых свободно установлены штифты с уплотнениями, между нижней ступенью корпуса и манжетой размещена шайба, а шток и поршень установлены внутри корпуса с возможностью осевого перемещения относительно друг друга, причем шток в верхней части имеет гайку и пластину, запирающую его осевой канал, а в нижней шлицу, верхняя ступень двуступенчатой переходной муфты снабжена подпружиненным клапаном с упорным кольцом, а нижняя кареткой, системой рычагов, крайние из которых шарнирно связаны с наконечником, а средние с кареткой, кольцом с диаметральными отверстиями и размещенным в них шплинтом, цилиндрическими пружинами, одна из которых размещена между кареткой и верхней ступенью муфты, а другая под кольцом в пределах наконечника с возможностью выхода из него, а головка имеет резьбу и выполнена сменной в двух вариантах, в одном из которых она имеет иглу и буртик большего диаметра для обеспечения его захвата.

На фиг.1 показано устройство в продольном разрезе; на фиг.2 головка соединительного узла во втором варианте; на фиг.3 поперечный разрез устройства по сечению А-А; на фиг.4 продольный разрез устройства по сечению Б-Б.

Устройство содержит соосно установленные ступенчатый корпус 1 с цилиндром 2 и цангой 3 в верхней части, внутри которого установлены поршень 4 со штоком 5 с осевым каналом 6, двуступенчатая переходная муфта 7 с кареткой 8 на ее нижней ступени, манжета 9 и соединительный узел в виде головки 10 с буртиком 11 и резьбой 12, наконечник 13. Корпус 1 в нижней большей ступени имеет отверстия 14 под штифты 15. Между нижней ступенью корпуса 1 и манжетой 9 размещена шайба 16. Шток 5 в верхней части имеет гайку 17 и пластину 18, а в нижней шлицу 19. Устройство также содержит систему рычагов средних 20 и крайних 21 с осями 22, кольцо 23 с диаметральными отверстиями 24 и размещенным в них шплинтом 25, нижнюю 26 и верхнюю 27 цилиндрические пружины.

Пружина 27 размещена между кареткой 8 и верхней ступенью муфты 7, а пружина 26 в пределах наконечника 13. Головка 10, поршень 4 и корпус 1 имеют соответственно уплотнения 28,29,30 и 31,32. Цанга 3 снабжена кольцевой пружиной 33. Верхняя ступень муфты 7 имеет отверстие 34 под клапан 35 с пружиной 36, упорным кольцом 37 и шплинтом 38. Головка выполнена сменной в двух вариантах, в одном из которых она имеет иглу 39 и буртик 11 большего диаметра для обеспечения его захвата в раздвинутом положении цанги 3 после изъятия шаблона 40.

По другому варианту головка выполнена обычно без иглы и с меньшим диаметром для обеспечения захвата буртика в изначальном нераскрытом положении цанги 3.

Устройство работает следующим образом. Перед спуском в НКТ 41 устройство на поверхности соединяют с шаблоном 40 посредством головки 10, один конец которой ввинчивается в шаблон, а другой вводится в цангу 3. Затем производят спуск шаблона с устройством в НКТ 41 и вывод их в обсадную колонну. Для этого устройство с шаблоном опускают в НКТ через лубрикатор на проволоке (на чертеже не показана). При этом проволока, имеющая меньший, чем у кабеля диаметр и гладкую поверхность, плотно и герметично обхватывается сальником лубрикатора (на чертеже не показаны) и скользит вниз с наименьшим трением. Давление на проволоку в несколько раз меньше, чем на кабель. При спуске крайние рычаги 21 устройства скользят по поверхности НКТ, а при выходе устройства из НКТ перестают контактировать со стенками НКТ и под действием разжатия верхней пружины 27, которая через каретку 8 давит на рычаги 20, опускаются таким образом, чтобы не произошло открытие клапана 35 и при последующем подъеме вверх устройства они не вошли в НКТ, а уперлись бы в их торец.

Далее начинают пакеровку НКТ. Для этого устройство с шаблоном поднимают вверх. При входе их в НКТ рычаги 21 опускаются до упора в торец НКТ и поджимаются снизу наконечником 13 устройства, принимая горизонтальное положение. При этом они тянут за собой каретку 8, которая упирается в кольцо 23 и срезает шплинт 25. Кольцо 23 опускается вниз и сжимает нижнюю пружину 26 настолько, чтобы в дальнейшем при разжатии ее силы хватили для того, чтобы отжать рычаги 21 от стенок НКТ, прекратив полностью их контакт. Одновременно при опускании каретки 8 она упирается в упорное кольцо 37 клапана 35, тянет его вниз и открывает. Скважинная жидкость попадает в подпоршневую полость и перемещает поршень 4 вверх. Последний давит на штифты 15, а они на шайбу 16. Она сжимает резину манжеты 9, которая перекрывает внутреннее пространство НКТ. Одновременно шток 5 посредством гайки 17 раздвигает конус цанги 3, освобождая головку 10. Производят изъятие шаблона с головкой 10 из скважины.

Далее на поверхности соединяют измерительный прибор (на чертеже не показан, соединение аналогично с шаблоном 40) с головкой 10, выполненной по второму варианту с буртиком 11 большего диаметра и иглой 39. После чего производят спуск их на кабеле (на чертеже не показан) через лубрикатор в НКТ. При этом кабель с наименьшим сопротивлением и трением о сальник проходит в НКТ, т.к. давление в них практически отсутствует после пакеровки. Головка 10 стыкуется с устройством и ее буртик 11 захватывается цангой 3, одновременно прокалывая иглой 39 пластину 18, которая может быть выполнена, например, из фольги. При этом скважинная жидкость проходит по каналу 6 и шлице 19 в пространство под поршнем 4. Под действием скважинного давления резина манжеты 9 разжимается, принимая первоначальное положение.

После этого устройство с измерительным прибором опускают в обсадную колонну для осуществления скважинных измерений. Причем при выходе из НКТ нижняя пружина 26 разжимается, давит на кольцо 23 и каретку 8, последняя тянет за собой средние рычаги 20, которые увлекают за собой крайние рычаги 21, убирая их таким образом, чтобы не препятствовать дальнейшему подъему устройства с прибором из НКТ. После замеров подъем прибора с устройством происходит обычным порядком через НКТ и лубрикатор на поверхность.

Таким образом, преимущества изобретения заключаются в следующем:

надежность и долговечность работы за счет минимального износа кабеля при трении его сальник лубрикатора. Это обеспечивается тем, что первоначально, когда в НКТ существует скважинное давление, шаблон с устройством опускают в НКТ на проволоке, которая легко скользит через сальник лубрикатора в НКТ, а спуск измерительного прибора в НКТ на кабеле производится после их пакеровки, т.е. когда давление над пакером незначительное и кабель без сопротивлений спускается в НКТ;

по вышеуказанной причине устройство может работать в скважинах с высокими давлениями и при этом не требуется необходимых в этом случае сложных по конструкции лубрикаторов и систем к ним;

благодаря предлагаемому устройству измерительный прибор может делать замеры не только в НКТ, но и за их пределами.