RU175690U1

RU175690U1 - A device for conducting radioactive logging while drilling a well

Info

Publication number: RU175690U1
Application number: RU2017136728U
Authority: RU
Inventors: Владимир Германович Черменский; Александр Николаевич Воробьев; Олег Аркадьевич Истомин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ЭНЕРГИЯ"
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Полезная модель относится к области геофизических исследований в скважинах и может быть использована для проведения радиоактивного каротажа в процессе бурения скважины на нефть и газ. Прибор содержит корпус, выполненный с расположенными на торцах присоединительными резьбами, каналом для прохождения бурового раствора и с герметичным отсеком для размещения электрических плат, закрываемым крышкой, блок коллиматоров из тяжелого металла, предназначенный для размещения детекторов гамма-излучения, и съемные лопасти стабилизатора, выполненные с возможностью закрепления на корпусе посредством крепежных болтов. Корпус и съемные лопасти стабилизатора выполнены с кольцевыми канавками, в которые установлены герметизирующие резиновые кольца. Концентрично указанным канавкам внутри них выполнены выемки. При опускании прибора в скважину за счет разницы давлений возникает прижимающее усилие, которое снижает растягивающую нагрузку на крепежные винты и обеспечивает прижим лопастей стабилизатора к корпусу прибора. При этом число канавок и выемок выбрано из условия обеспечения указанного усилия при работе прибора в скважине. Обеспечивается надежное закрепление лопастей стабилизатора к корпусу прибора и безопасность его работы. 3 ил.The utility model relates to the field of geophysical research in wells and can be used to conduct radioactive logging while drilling wells for oil and gas. The device comprises a housing made with connecting threads located at the ends, a channel for passing the drilling fluid and with an airtight compartment for placing electric circuit boards closed by a lid, a block of collimators made of heavy metal designed to accommodate gamma radiation detectors, and removable stabilizer blades made with the possibility of fixing to the housing by means of fixing bolts. The body and removable stabilizer blades are made with annular grooves in which sealing rubber rings are installed. Concentric to said grooves, recesses are made inside them. When lowering the device into the well due to the pressure difference, a pressing force arises, which reduces the tensile load on the mounting screws and provides a clamp of the stabilizer blades to the device body. In this case, the number of grooves and recesses is selected from the condition of ensuring the specified effort during operation of the device in the well. It provides reliable fastening of the stabilizer blades to the device body and the safety of its operation. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области геофизических исследований в скважинах, а именно к приборам радиоактивного каротажа, и может быть использовано для повышения надежности аппаратуры, используемой в процессе бурения скважин на нефть и газ.The utility model relates to the field of geophysical research in wells, namely to radioactive logging tools, and can be used to increase the reliability of the equipment used in the process of drilling wells for oil and gas.

В современном процессе строительства скважины заметное место по временным затратам занимают геофизические исследования. Обычно такие исследования проводятся скважинными приборами, спускаемыми в интервал исследования на геофизическом кабеле, проволоке или буровых трубах, при проведении которых процесс бурения скважины останавливается, в связи с чем все чаще применяются методы геофизического исследования скважин, применяемые непосредственно в процессе бурения, позволяющие сократить время, затраченное на строительство скважины. Практически все такие приборы построены по единому принципу, важной отличительной особенностью которых является то, что в районе расположения они оснащены лопастями стабилизаторов, основное назначение которых заключается в обеспечении максимального приближения измерительного зонда к стенке скважины.In the modern process of well construction, a significant place in time costs is occupied by geophysical research. Typically, such studies are carried out by downhole tools that are lowered into the study interval on a geophysical cable, wire or drill pipe, during which the well drilling process is stopped, and therefore, methods of geophysical well research, which are used directly in the drilling process, are used to reduce the time, spent on well construction. Almost all of these devices are built on a single principle, an important distinguishing feature of which is that in the area they are equipped with stabilizer blades, the main purpose of which is to ensure the maximum proximity of the measuring probe to the well wall.

Известно устройство для проведения радиоактивного каротажа в процессе бурения скважины, раскрытое в патенте US 9243488 В2, 26.01.2016, в котором стабилизаторы выполнены из цельнометаллической заготовки и одеты на корпус прибора с последующей фиксацией, например, медным кольцом. В указанном решении стабилизаторы могут быть выполнены разного размера и использоваться в буровых скважинах разного размера. Однако данная конструкция не обеспечивает надежность крепления, трудоемка в изготовлении и установке на корпус прибора.A device for conducting radioactive logging while drilling a well is disclosed in US Pat. No. 9,243,488 B2, 01/26/2016, in which the stabilizers are made of an all-metal billet and are worn on the device body, followed by fixing, for example, with a copper ring. In this solution, the stabilizers can be made of different sizes and used in boreholes of different sizes. However, this design does not ensure the reliability of fastening, it is laborious to manufacture and install on the device body.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является прибор радиоактивного каротажа, предназначенный для работы в процессе бурения скважин и содержащий стабилизатор со съемными лопастями, закрепляемыми на корпусе прибора посредством крепежных болтов (см. В.А. Велижанин, А.В. Емельянов, В.Г. Черменский, Р.Т. Хаматдинов, А.Г. Тихонов. Каротажник, Выпуск 12 (210) История разработки и эксплуатации прибора радиоактивного каротажа в процессе бурения АПРК-MWD. Первый опыт, Тверь, Издательство АИС, 2011, с. 129-137). При относительной простоте конструкции недостатком этого технического решения является то, что под воздействием вибрационных и ударных нагрузок происходит раскручивание болтов и самопроизвольное снятие лопастей стабилизатора при прохождении скважинных испытаний и заклинивание буровой колонны. Это может привести к возникновению аварийной ситуации при строительстве скважины, а также к увеличению времени на последующий ремонт прибора или на его изготовление и сборку.Closest to the claimed technical solution is a radioactive logging tool designed to work in the process of drilling wells and containing a stabilizer with removable blades fixed to the device’s body by means of fixing bolts (see V.A. Velizhanin, A.V. Emelyanov, V.G. Chermensky, RT Khamatdinov, AG Tikhonov Logger, Issue 12 (210) History of the development and operation of a radioactive logging tool while drilling APRK-MWD. First experience, Tver, AIS Publishing House, 2011, p. 129- 137). With the relative simplicity of the design, the disadvantage of this technical solution is that under the influence of vibration and shock loads, the bolts unwind and spontaneously remove the stabilizer blades when passing the well tests and jam the drill string. This can lead to an emergency during the construction of the well, as well as to an increase in the time for subsequent repair of the device or for its manufacture and assembly.

В связи с изложенным, техническая проблема заключается в создании прибора радиоактивного каротажа, характеристики которого позволяют повысить надежность крепления лопастей стабилизатора к корпусу прибора, обеспечить его безотказную и безопасную работу в процессе бурения и прохождения скважинных испытаний, сократить время на изготовление, ремонт и сборку.In connection with the foregoing, the technical problem is to create a radioactive logging tool, the characteristics of which make it possible to increase the reliability of fastening of the stabilizer blades to the body of the device, to ensure its trouble-free and safe operation during drilling and undergoing well tests, and to reduce the time for manufacturing, repair and assembly.

Решение указанной технической проблемы обеспечивается при использовании заявленной полезной модели, которая позволяет устранить недостатки наиболее близкого аналога и получить технический результат, который заключается в повышении надежности крепления лопастей стабилизатора за счет создания дополнительной силы, прижимающей указанные лопасти стабилизатора к корпусу прибора.The solution to this technical problem is provided by using the claimed utility model, which allows to eliminate the shortcomings of the closest analogue and to obtain a technical result, which consists in increasing the reliability of fastening of the stabilizer blades due to the creation of additional force, pressing the specified stabilizer blades to the device body.

Указанный технический результат достигается совокупностью существенных признаков полезной модели, характеризующей прибор для проведения радиоактивного каротажа в процессе бурения скважины, содержащий корпус, выполненный с расположенными на торцах присоединительными резьбами, каналом для прохождения бурового раствора и с герметичным отсеком для размещения электрических плат, закрываемым крышкой, блок коллиматоров из тяжелого металла, предназначенный для размещения детекторов гамма-излучения, и съемными лопастями стабилизатора, выполненными с возможностью закрепления на корпусе посредством крепежных болтов, при этом на контактирующих поверхностях корпуса и съемных лопастей стабилизатора выполнены кольцевые канавки, в которые установлены герметизирующие резиновые кольца, и выемки, расположенные концентрично внутри указанных канавок, при этом число канавок и выемок выбрано из условия снижения растягивающей нагрузки на крепежные болты и обеспечения прижима лопастей стабилизатора к корпусу при работе прибора в скважине.The specified technical result is achieved by a set of essential features of a utility model characterizing a device for conducting radioactive logging while drilling a well, comprising a housing made with connecting threads located at the ends, a channel for drilling fluid passage and with a sealed compartment for accommodating electrical boards covered by a cover, block heavy metal collimators designed to accommodate gamma-ray detectors, and removable stabilizer blades, in filled with the possibility of fixing on the housing by means of fixing bolts, while annular grooves are made on the contacting surfaces of the housing and the removable stabilizer blades, in which sealing rubber rings are mounted, and recesses are located concentrically inside these grooves, while the number of grooves and recesses is selected from a reduction condition tensile load on the mounting bolts and ensure that the stabilizer blades are pressed against the body when the device is operating in the well.

Заявленный прибор для проведения радиоактивного каротажа в процессе бурения скважины поясняется чертежами, на которых:The claimed device for conducting radioactive logging during drilling is illustrated by drawings, in which:

- на фиг. 1 показан внешний вид заявленного прибора;- in FIG. 1 shows the appearance of the claimed device;

- на фиг. 2 показано выполнение кольцевых канавок и выемок на контактирующих поверхностях корпуса и лопастей стабилизатора с установленными в канавки герметизирующими резиновыми кольцами;- in FIG. 2 shows the implementation of the annular grooves and recesses on the contacting surfaces of the housing and the stabilizer blades with sealing rubber rings installed in the grooves;

- на фиг. 3 показано 3D-изображение выполнения указанных канавок и выемок в корпусе прибора.- in FIG. 3 shows a 3D image of the implementation of these grooves and recesses in the housing of the device.

Прибор содержит корпус 1, заканчивающийся с обеих сторон присоединительными резьбами 2. Внутри корпуса проходит канал 3 для прохождения бурового раствора. Герметичный отсек 4 закрывается крышкой 5 и предназначен для размещения в нем электрических плат. Блок коллиматоров 6 прибора выполнен из тяжелого металла и предназначен для размещения детекторов гамма-излучения (фиг. 1). Лопасти 7 стабилизатора выполнены с возможностью закрепления их на корпусе посредством крепежных болтов 8 (фиг. 1, 2). Для создания дополнительной силы, прижимающей съемные лопасти 7 стабилизатора к корпусу 1 прибора, на контактирующих соединительных поверхностях корпуса 1 и съемных лопастей 7 стабилизатора выполнены кольцевые канавки 9 (фиг. 1), в которые установлены герметизирующие резиновые кольца 10 (фиг. 2, 3). Внутри указанных канавок 9 концентрично им расположены выемки 11 (фиг. 3). Число выполненных канавок и выемок выбирают исходя из условий, обеспечивающих снижение растягивающей нагрузки на крепежные болты, которая возникает при работе прибора в скважине.The device includes a housing 1, ending on both sides with connecting threads 2. Inside the housing passes a channel 3 for the passage of drilling fluid. The sealed compartment 4 is closed by a cover 5 and is designed to accommodate electrical boards. The block of collimators 6 of the device is made of heavy metal and is designed to accommodate gamma-ray detectors (Fig. 1). The stabilizer blades 7 are made with the possibility of fixing them on the housing by means of fixing bolts 8 (Fig. 1, 2). To create additional force, pressing the removable blades 7 of the stabilizer to the housing 1 of the device, on the contacting connecting surfaces of the housing 1 and the removable blades 7 of the stabilizer, annular grooves 9 are made (Fig. 1), in which sealing rubber rings 10 are installed (Fig. 2, 3) . Inside these grooves 9, recesses 11 are concentrically disposed to them (FIG. 3). The number of grooves and grooves made is selected on the basis of conditions ensuring a decrease in the tensile load on the mounting bolts that occurs when the device is operating in the well.

При опускании заявленного прибора в скважину для проведения исследований наружное давление (давление снаружи герметичного резинового кольца 11) повышается и становится равным давлению в скважине, а внутри выемки 3 давление существенно ниже. За счет разницы давлений возникает прижимающее усилие, которое прижимает съемные лопасти 7 к корпусу 1 и снижает растягивающую нагрузку на крепежные болты, то есть каждое резиновое кольцо работает по типу «присоски», прижимая контактирующие поверхности друг к другу.When lowering the claimed device into the well for research, the external pressure (pressure outside the sealed rubber ring 11) rises and becomes equal to the pressure in the well, and inside the recess 3, the pressure is significantly lower. Due to the pressure difference, a pressing force arises that presses the removable blades 7 against the housing 1 and reduces the tensile load on the mounting bolts, that is, each rubber ring works as a “suction cup”, pressing the contacting surfaces against each other.

К примеру, давление снаружи герметичного резинового кольца 2 равно 400 атм, а внутри в выемке 3 давление составляет 1 атм. Такая разница давлений обеспечивает создание дополнительной прижимающей силы, благодаря чему повышается надежность крепления лопастей стабилизатора к корпусу прибора и снижается вероятность «раскручивания» крепежных болтов от возникающих усилий, что повышает безопасность работы прибором в целом.For example, the pressure outside the sealed rubber ring 2 is 400 atm, and inside the recess 3 the pressure is 1 atm. Such a pressure difference provides the creation of additional clamping force, which increases the reliability of the stabilizer blades fastening to the device body and reduces the likelihood of "unscrewing" the mounting bolts from the forces that arise, which increases the safety of the device as a whole.

В частности, в разработанном авторами приборе может быть установлено по 10 герметизирующих резиновых колец площадью 3,14 см², что при глубине 2000 м обеспечивает усилие порядка 75кН при плотности бурового раствора 1,2 г/см³. Очевидно, что при таком сжимающем усилии обеспечивается существенное снижение нагрузки на крепежные болты.In particular, in the device developed by the authors, 10 sealing rubber rings with an area of 3.14 cm ² can be installed, which at a depth of 2000 m provides a force of about 75 kN with a drilling fluid density of 1.2 g / cm ³ . Obviously, with such compressive force, a significant reduction in the load on the mounting bolts is provided.

Таким образом, заявленный прибор для проведения радиоактивного каротажа обеспечивает решение указанной выше технической проблемы и получение при его использовании предусмотренного авторами технического результата.Thus, the claimed device for conducting radioactive logging provides a solution to the above technical problem and obtain when using it the technical result provided by the authors.

Claims

A device for conducting radioactive logging while drilling a well, comprising a housing made with connecting threads located at the ends, a channel for passing the drilling fluid and with a sealed compartment for accommodating electrical boards covered by a lid, a block of collimators made of heavy metal, designed to accommodate gamma detectors radiation, and removable stabilizer blades, made with the possibility of fixing on the housing by means of fixing bolts, characterized in that the contact annular grooves are made in their surfaces of the housing and removable stabilizer blades, in which sealing rubber rings are installed, and recesses are located concentrically inside these grooves, while the number of grooves and recesses is selected from the condition of reducing the tensile load on the mounting bolts and ensuring the stabilizer blades are pressed against the housing when the operation of the device in the well.