RU1462883C

RU1462883C - Adapter for passing logging cable from drill string-borehole annulus to inside of drill string

Info

Publication number: RU1462883C
Authority: RU
Inventors: Д.А. Бернштейн; Ю.А. Дудин; И.М. Барский; И.Г. Жувагин; А.Д. Бернштейн
Original assignee: Научно-производственная фирма "Геофизика"
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: well logging. SUBSTANCE: adapter has body which consists of two threaded to each other parts made in form of nipple 1 and coupling 2. Connection is effected by taper tool joint 3. Coupling 2 has side opening in form of recess 4 for logging cable 5. Recess 4 is located on threaded surface of coupling 2 in plane of its symmetry axis and has depth shorter than distance between outer tops of profile of thread of coupling 2 and its outer surface, but larger than diameter of cable 5. Sealing unit is made in form of stepped bushing 7 with cylindrical ends 8 and 9. Bushing 7 has longitudinal recess 10 for cable 5 in the middle part. Installed on lower end of bushing 7 is sealing member 12 with hole for cable 5. Installed under member 12 is pressing split ring 15. Made on inner surfaces of coupling 2 and nipple 1 are steps for interaction with bushing 7 and ring 15. Nipple 1 has recess 24 for upper ends 8 of bushing 7. Arranged in recess is circular seal 25. During work, run inside pipes through coupling 2 and mounting coupling 19 on cable 5 is logging device. Mounted sealing unit is lowered inside coupling 2 up to stop of ring 21 by step 22. Upper end of bushing 7 enters recess 24 of nipple 1 and sealed with ring 25. EFFECT: increased reliability in operation and extended technological capabilities in well logging. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к технике для исследований бурящихся скважин и может быть использовано для передачи забойной информации на поверхность по проводному каналу связи. The invention relates to techniques for researching drilling wells and can be used to transmit downhole information to the surface via a wired communication channel.

Цель изобретения - повышение надежности в работе и расширение технологических возможностей при проведении исследований скважин. The purpose of the invention is to increase reliability in the work and the expansion of technological capabilities when conducting well research.

На фиг.1 изображен переходник, разрез по его продольной оси; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - уплотнительное кольцо; на 5 - нажимное кольцо уплотнительного узла переходника. Figure 1 shows the adapter, a cut along its longitudinal axis; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 - sealing ring; on 5 - the pressure ring of the adapter seal assembly.

Переходник содержит корпус, состоящий из двух сочленяемых на резьбе деталей - ниппеля 1 и муфты 2. Сочленение осуществлено с помощью замкового конического резьбового соединения 3. В муфте 2 выполнен продольный паз 4 для геофизического кабеля 5, с которым связан каротажный зонд или электрический разъем (на чертеже не показаны). Паз 4 имеет выход на резьбовую поверхность (поверхность сочленения) муфты 2 на всем своем протяжении и имеет глубину меньше, чем расстояние между вершинами резьбы на муфте и ее внешней поверхностью, но больше диаметра кабеля. За счет этого на всем протяжении резьбы и паза на муфте 2 имеется перемычка 6, вследствие чего муфта имеет сплошное кольцевое сечение, охватывающее ее резьбовую часть. Чтобы обеспечить достаточную высоту (толщину) перемычки, наружная поверхность муфты 2 имеет эксцентриситет относительно ее резьбовой части (см. фиг.2, 3). The adapter contains a housing consisting of two parts articulated on the thread - the nipple 1 and the coupling 2. The articulation is carried out using a tapered threaded joint 3. In the coupling 2 there is a longitudinal groove 4 for the geophysical cable 5, to which a logging probe or an electrical connector is connected (on not shown). The groove 4 has an exit to the threaded surface (articulation surface) of the sleeve 2 along its entire length and has a depth less than the distance between the vertices of the thread on the sleeve and its outer surface, but greater than the diameter of the cable. Due to this, throughout the thread and groove on the coupling 2 there is a jumper 6, as a result of which the coupling has a continuous annular cross section, covering its threaded part. To ensure sufficient height (thickness) of the jumper, the outer surface of the coupling 2 has an eccentricity relative to its threaded part (see figure 2, 3).

Узел уплотнения переходника установлен во внутренних каналах ниппеля 1 и муфты 2 и имеет ступенчатую втулку 7 с цилиндрическими концами 8 и 9. На всей ее боковой поверхности в средней утолщенной части выполнен продольный паз 10 для кабеля 5 с цилиндрическим дном, соответствующим радиусу каротажного кабеля. В нижней части паза 10 врезан сухарь 11 с цилиндрической выемкой под кабель 5, закрывающий его в пазу 10 так, чтобы зазоры между кабелем 5, втулкой 7 и сухарем 11 были минимальными. Сухарь 11 верхним торцом упирается в вырез на втулке 7 (на чертеже не показан). На нижнем конце 9 втулки 7 установлен кольцевой резиновый уплотнительный элемент 12 с отверстием 13 (фиг.4) для пропуска кабеля 5. Элемент 12 имеет сквозной разрез 14 по отверстию 13. Под уплотнительным элементом установлено нажимное кольцо 15, состоящее из двух полуколец 16 (фиг.5), которые на стыке 17 имеют отверстие 18 для кабеля 5. Монтажная втулка 19 охватывает нажимное кольцо 15, уплотнительный элемент 12, частично ступенчатую втулку 7 и сухарь 11. Резьбовая гайка 20 на нижнем конце 9 ступенчатой втулки с помощью промежуточного кольца 21, имеющего на боковой поверхности паз для кабеля 5, удерживает элемент 12, кольцо 15, сухарь 11 и втулку 19 в сборе со ступенчатой втулкой 7. The adapter seal assembly is installed in the internal channels of the nipple 1 and the sleeve 2 and has a stepped sleeve 7 with cylindrical ends 8 and 9. A longitudinal groove 10 for cable 5 with a cylindrical bottom corresponding to the radius of the wireline cable is made on its entire lateral surface in the middle thickened part. A cracker 11 is inserted in the lower part of the groove 10 with a cylindrical recess for the cable 5, which covers it in the groove 10 so that the gaps between the cable 5, the sleeve 7 and the cracker 11 are minimal. Rusk 11 with the upper end abuts against the cutout on sleeve 7 (not shown in the drawing). At the lower end 9 of sleeve 7, an annular rubber sealing element 12 with an opening 13 (FIG. 4) is installed for cable passage 5. Element 12 has a through cut 14 through opening 13. A pressure ring 15 consisting of two half rings 16 is installed under the sealing element (FIG. .5), which at the junction 17 have an opening 18 for cable 5. The mounting sleeve 19 covers the pressure ring 15, the sealing element 12, the partially stepped sleeve 7 and the cracker 11. The threaded nut 20 at the lower end 9 of the stepped sleeve using the intermediate ring 21, having on the side the surface of the groove for the cable 5, holds the element 12, the ring 15, the cracker 11 and the sleeve 19 assembly with a stepped sleeve 7.

В сквозном внутреннем канале муфты 2 выполнен уступ 22 для упора через промежуточное кольцо 21 и втулку 19 в нажимное кольцо 15 узла уплотнения кабеля. В расточке муфты напротив втулки 19 установлено кольцевое резиновое уплотнение 23. Нижний торец ниппеля 1, который по сути является уступом на его внутреннем сквозном канале, упирается в верхний уступ на втулке 7, а в расточке 24 размещается верхний конец 8 ступенчатой втулки. В расточке 24 установлено кольцевое резиновое уплотнение 25. Ниппель 1 и муфта 2 снабжены стандартными замковыми резьбами для свинчивания их с бурильными трубами. In the through channel of the sleeve 2, a step 22 is made for abutment through the intermediate ring 21 and the sleeve 19 into the pressure ring 15 of the cable seal assembly. An annular rubber seal 23 is installed in the bore of the coupling opposite the sleeve 19. The lower end of the nipple 1, which is essentially a step on its internal through channel, abuts against the upper step on the sleeve 7, and the upper end 8 of the step sleeve is placed in the bore 24. An annular rubber seal 25 is installed in the bore 24. The nipple 1 and the coupling 2 are equipped with standard locking threads for screwing them with drill pipes.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В скважину спускают колонну бурильных труб так, чтобы ее хвостовик достиг начала исследуемого интервала. Затем на трубы навинчивают муфту 2 и устанавливают в ней на уступе 22 или специальном приспособлении монтажную втулку 19. С помощью каротажного подъемника спускают внутрь труб через муфту 2 и втулку 19 на кабеле 5 каротажный зонд и устанавливают его в хвостовике колонны. Осуществить эту операцию под действием массы зонда из-за большого отклонения оси скважины от вертикали не удается, зонд доставляют к хвостовику путем закачки в трубы буровой жидкости. Для этого на муфту 2 устанавливают специальный патрубок с разъемным уплотнением для кабеля, расположенным для удобства спуска параллельно оси труб, или используют штатный узел уплотнения кабеля, последовательность монтажа которого следующая. Узел уплотнения кабеля собирают над муфтой 2. Для этого кабель 5 заводят в паз 10 ступенчатой втулки 7; устанавливают на ее нижнем конце 9 уплотнительный элемент 12, заводя кабель 5 в отверстие 13 через разрез 14 (фиг. 4); под элементом 12 устанавливают нажимное кольцо 15, охватывая кабель 5 полукольцами 16 (фиг.5); в выемке втулки 7 монтируют сухарь 11, надевают монтажную втулку 19, охватывая ею детали 11, 12 и 15, и поджимают втулку 19 через промежуточное кольцо 21 гайкой 20 к втулке 7. Усилием затяжки гайки 20 деформируют резиновый элемент 12 так, чтобы оно выбрало все пустоты между кабелем 5, сухарем 11, втулками 7 и 19 и нажимным кольцом 15, обеспечивая в то же время перемещение кабеля относительно узла уплотнения под небольшим усилием. Смонтированный узел уплотнения спускают внутрь муфты 2 до упора кольца 21 в уступ 22. Затем кабель 5 отклоняют в сторону, так чтобы он лег в паз 4, и на муфту 2 навинчивают ниппель 1, так чтобы он коснулся своим нижним торцом верхнего уступа на втулке 7. При этом верхний конец втулки 7 входит в расточку 24 ниппеля 1 и уплотняется кольцевым уплотнением 25. A drill string is lowered into the well so that its liner reaches the beginning of the test interval. Then, the sleeve 2 is screwed onto the pipes and the mounting sleeve 19 is mounted on it on the ledge 22 or a special device. Using a logging hoist, a wire probe is lowered into the pipes through the sleeve 2 and the sleeve 19 on the cable 5 and installed in the shaft end of the column. Due to the large deviation of the axis of the well from the vertical, this operation cannot be performed under the action of the probe mass; the probe is delivered to the liner by pumping drilling fluid into the pipes. For this purpose, a special pipe with a detachable cable seal located for ease of descent parallel to the pipe axis is installed on the sleeve 2, or a standard cable seal assembly is used, the installation sequence of which is as follows. The cable seal assembly is assembled over the sleeve 2. For this, cable 5 is inserted into the groove 10 of the step sleeve 7; install at its lower end 9 a sealing element 12, leading the cable 5 into the hole 13 through the incision 14 (Fig. 4); under the element 12 set the pressure ring 15, covering the cable 5 with half rings 16 (figure 5); a cracker 11 is mounted in the recess of the sleeve 7, put on the mounting sleeve 19, covering parts 11, 12 and 15 with it, and press the sleeve 19 through the intermediate ring 21 with the nut 20 to the sleeve 7. The rubber element 12 is deformed by the tightening torque of the nut 20 so that it selects everything voids between the cable 5, the cracker 11, the bushings 7 and 19 and the pressure ring 15, while at the same time moving the cable relative to the seal assembly under little effort. The mounted seal assembly is lowered into the sleeve 2 until the ring 21 abuts against the ledge 22. Then the cable 5 is tilted to the side so that it lies in the groove 4 and the pin 1 is screwed onto the sleeve 2 so that it touches the lower ledge of the upper ledge on the sleeve 7 . At the same time, the upper end of the sleeve 7 enters the bore 24 of the nipple 1 and is sealed by an annular seal 25.

Для осуществления операции доставки каротажного зонда к хвостовику между верхним торцом муфты 2 и уступом на ниппеле 1 оставляют небольшой, порядка 1 мм, зазор. Подсоединяют к ниппелю 1 насос и закачивают в трубы под сравнительно небольшим давлением буровую жидкость, проталкивая зонд к хвостовику. To carry out the operation of delivering a logging probe to the shank between the upper end of the coupling 2 and the ledge on the nipple 1, a small clearance of about 1 mm is left. Connect 1 pump to the nipple and pump drilling fluid into the pipes under comparatively low pressure, pushing the probe to the liner.

После установки зонда в хвостовике окончательно затягивают замковое соединение 3 до упора торца муфты 2 в уступ на ниппеле 1. При этом уплотнительный элемент 12 дополнительно деформируется, плотно облегает кабель 5, препятствуя утечке буровой жидкости через узел уплотнения при больших перепадах давления во время интенсивной промывки скважины. After installing the probe in the shank, the locking joint 3 is finally tightened until the end of the coupling 2 abuts against the ledge on the nipple 1. At the same time, the sealing element 12 is additionally deformed, tightly fits the cable 5, preventing leakage of drilling fluid through the seal assembly at high pressure drops during intensive flushing of the well .

Таким образом, после установки узла уплотнения в муфту 2 и затяжки замкового соединения 3 зона действия избыточного давления в переходнике локализуется внутренними диаметрами муфты 2, ниппеля 1, втулки 7, уплотнением 25, уплотнительным элементом 12 и уплотнением 23, оставаясь практически в пределах внутреннего диаметра бурильных труб, только намного превосходя его на коротком участке от уступа 22 до уплотнения 23 и элемента 12. Thus, after installing the seal assembly in the coupling 2 and tightening the lock connection 3, the overpressure zone in the adapter is localized by the internal diameters of the coupling 2, nipple 1, sleeve 7, seal 25, sealing element 12 and seal 23, remaining practically within the inner diameter of the drill pipes, only far surpassing it in a short section from the ledge 22 to the seal 23 and element 12.

Исследования скважин проводят традиционным путем во время движения каротажного зонда вдоль выбранного интервала за счет перемещения колонны бурильных труб, наращивая ее обычным способом. Кабель 5 при этом прокладывается в зазоре между стенкой скважины и трубами и защищается от механических повреждений с помощью специальных колец, устанавливаемых на замковых соединениях бурильных труб. Каротаж может осуществляться как при спуске, так и при подъеме труб. Well surveys are carried out in the traditional way while the logging tool moves along the selected interval by moving the drill pipe string, building it up in the usual way. The cable 5 is laid in the gap between the borehole wall and the pipes and is protected from mechanical damage with the help of special rings mounted on the drill pipe tool joints. Logging can be carried out both during descent and when lifting pipes.

Для смены каротажного зонда с целью проведения исследований скважины другими геофизическими методами колонну труб поднимают так, чтобы переходник для пропуска кабеля из затрубного пространства внутрь бурильных труб оказался на устье скважины. Кабель 5 отводят в сторону, отвинчивают ниппель 1, извлекают из муфты 2 узел уплотнения кабеля, демонтируют его, опускают втулку 19 на уступ 22 или устанавливают ее на специальном приспособлении и поднимают каротажный зонд из скважины с помощью подъемника. На кабеле 5 новый зонд устанавливают в хвостовик бурильных труб и проводят геофизические исследования скважины другими методами в той же последовательности, как и в предыдущем случае. To change the logging probe in order to conduct well research using other geophysical methods, the pipe string is raised so that the adapter for passing the cable from the annulus into the drill pipe is at the wellhead. Cable 5 is taken to the side, the nipple 1 is unscrewed, the cable seal assembly is removed from the coupling 2, dismantled, lower the sleeve 19 on the ledge 22 or install it on a special device and lift the logging probe from the well using a hoist. On cable 5, a new probe is installed in the shank of the drill pipe and geophysical studies of the well are carried out using other methods in the same sequence as in the previous case.

Изготовление корпуса переходника из двух сочленяющихся деталей (1 и 2) и выполнение бокового отверстия для кабеля в виде паза 4 на поверхности сочленения одной из деталей позволяет беспрепятственно пропускать в бурильные трубы каротажные зонды любой длины и максимально возможного диаметра (определяется внутренним диаметром труб) при минимальном размере бокового отверстия переходника, сечение которого определяется диаметром кабеля. Малые размеры отверстия для кабеля и выполнение его в виде паза на одной из деталей корпуса позволяет сохранить высокую прочность переходника, а следовательно, и высокую надежность работы под действием растягивающих нагрузок без существенного увеличения его наружного диаметра. Возможность пропуска через предлагаемое устройство каротажных зондов, максимального диаметра и длины при сохранении достаточной прочности переходника, позволяет расширить по сравнению с прототипом технологические возможности при проведении геофизических исследований скважин за счет быстрой смены каротажных зондов без подъема всей колонны бурильных труб на поверхность. The manufacture of the adapter housing from two mating parts (1 and 2) and the lateral hole for the cable in the form of a groove 4 on the joint surface of one of the parts allows logging probes of any length and maximum possible diameter to be freely passed into the drill pipes (determined by the inner diameter of the pipes) with a minimum the size of the side opening of the adapter, the cross section of which is determined by the diameter of the cable. The small size of the hole for the cable and making it in the form of a groove on one of the housing parts allows you to maintain high adapter strength, and therefore, high reliability under tensile loads without a significant increase in its outer diameter. The ability to pass through the proposed device logging probes, the maximum diameter and length while maintaining sufficient strength of the adapter, allows you to expand the technological capabilities compared to the prototype when conducting geophysical surveys of wells due to the rapid change of logging probes without lifting the entire string of drill pipes to the surface.

Размещение узла уплотнения кабеля во внутреннем канале переходника и наличие в нем ступенчатой втулки 7 с продольным пазом 10 для кабеля на ее средней утолщенной части позволяет ограничить зону действия перепада давления диаметром внутреннего канала переходника и, таким образом, свести к минимуму действующие на него гидравлические нагрузки, а также повысить качество сборки узла уплотнения за счет предварительного монтажа вне переходника, что в итоге повышает надежность его работы при совместном действии осевой и гидравлической нагрузок. Placing the cable seal assembly in the inner channel of the adapter and the presence of a stepped sleeve 7 with a longitudinal groove 10 for the cable on its middle thickened part allows to limit the pressure drop to the diameter of the inner channel of the adapter and, thus, minimize the hydraulic loads acting on it, and also improve the assembly quality of the seal assembly due to preliminary installation outside the adapter, which ultimately increases the reliability of its operation under the combined action of axial and hydraulic loads to.

Claims

1. ADAPTER FOR PASSING A GEOPHYSICAL CABLE FROM AN EXTERNAL SPACE INSIDE A DRILL PIPE, comprising a housing with a through channel and a side hole for the cable and a cable sealing assembly, characterized in that, in order to increase operational reliability and expand technological capabilities when conducting well research, the housing the adapter is made of two parts articulated on the thread, the side hole is made on one of them in the form of a groove having an exit along the entire length to the surface of the articulation of the parts.

2. The adapter according to claim 1, characterized in that the mating parts are made in the form of a coupling and a nipple with tapered lock threads, the groove is located on the threaded surface of the coupling in the plane of its axis of symmetry and has a depth less than the distance between the outer peaks of the thread profile of the coupling and its outer surface, but larger than the diameter of the cable.

3. The adapter according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the seal assembly is made in the form of a stepped sleeve with two cylindrical ends and a longitudinal groove for the cable on its middle thickened part, a split ring sealing element with a hole for the cable and a pressure split ring with a hole for the cable, The inner surface of the coupling and the nipple are ledges for interaction with the stepped sleeve and the pressure ring, the nipple is made bore under the upper cylindrical end of the sleeve, in which the ring seal is placed.