RU2274744C1

RU2274744C1 - Downhole instrument centering device

Info

Publication number: RU2274744C1
Application number: RU2004135776/03A
Authority: RU
Inventors: Тать на Сергеевна Белова (RU); Татьяна Сергеевна Белова; Марат Агзамович Сулейманов (RU); Марат Агзамович Сулейманов
Original assignee: Открытое акционерное общество НПФ "Геофизика"
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-04-20

Abstract

FIELD: well development survey, particularly downhole instruments used in cased wells.

SUBSTANCE: method involves coupling arch-shaped springs in pairs uniformly arranged along movable bush perimeter. Springs of each pair are connected to opposite movable bush ends and offset at least 600 mm one from another. Annular groove is formed on inner movable bush surface. Split ring is arranged in the annular groove. Through slots for rotary roller securing are formed on sliding surface of arc-shaped springs.

EFFECT: increased operational reliability of device usage in cased wells, increased efficiency of downhole instrument centering and reduced noise caused by downhole instrument movement along pipe string.

2 cl, 4 dwg

Description

Устройство для центрирования скважинных приборов относится к области промыслово-геофизических исследований скважин и может быть использовано в скважинных приборах, используемых в обсаженных скважинах.A device for centering downhole tools relates to the field of geophysical exploration of wells and can be used in downhole tools used in cased wells.

Известно устройство для центрирования скважинного прибора, содержащее бочкообразный блок центрирующих рессор и направляющие втулки с шарнирами (А.С. №426212, G 01 V 1/40, 1972 г.).A device for centering a downhole tool is known, comprising a barrel-shaped block of centering springs and guide bushings with hinges (AS No. 426212, G 01 V 1/40, 1972).

Известно устройство для центрирования скважинного прибора акустического каротажа, включающее бочкообразный блок центрирующих рессор и направляющие втулки с шарнирами и снабженное дополнительным блоком рессор, расположенных между рессорами основного блока и укрепленных с помощью шарниров, расположенных вторым ярусом на направляющих втулках основного блока, причем шарниры второго яруса смещены на каждой втулке вверх или вниз на равные расстояния относительно шарниров, крепящих рессоры основного блока (А.С. №717685, G 01 V 1/40, Е 21 В 47/00, 1980 г.).A device for centering a borehole acoustic logging tool, comprising a barrel-shaped block of centering springs and guide bushings with hinges and provided with an additional block of springs located between the springs of the main block and reinforced with hinges located on the guide bushings of the main block with a second tier, the hinges of the second tier on each sleeve up or down at equal distances relative to the hinges securing the springs of the main unit (AS No. 717685, G 01 V 1/40, E 21 V 47/00, 1980).

Недостатки известных устройств обусловлены конструкцией скважин, в которых трубы в муфтовых соединениях установлены с зазором равным по нормалям 27-56 мм, а учитывая разнотолщинность труб, в колонне труб, в местах муфтовых соединений, образуются разрывы глубиной, равной сумме толщин труб и глубине проточки под выход резьбы, выполненной в муфтах, и шириной 27-56 мм. Таким образом, количество рессор не влияет на надежность работы блоков, а их надежность ограничена ударами и резкими перегибами при прохождении мест муфтовых соединений, помимо чего, для приборов акустического каротажа, шумомеров и сейсмометров это еще и дополнительное шумовое сопровождение.The disadvantages of the known devices are due to the design of the wells in which the pipes in the sleeve joints are installed with a gap equal to 27-56 mm by the norm, and taking into account the thickness of the pipes, gaps are formed in the pipe string at the points of the sleeve joints equal to the sum of the pipe thicknesses and the groove depth under output threads made in couplings and a width of 27-56 mm Thus, the number of springs does not affect the reliability of the blocks, and their reliability is limited by impacts and sharp kinks when passing through the joints, in addition, for acoustic logging instruments, sound level meters and seismometers, this is also an additional noise accompaniment.

Наиболее близким по технической сущности является принятое за прототип устройство для центрирования скважинных приборов, содержащее дугообразные рессоры, концы которых шарнирно связаны с двумя подвижными втулками, установленными на корпусе прибора, где, между втулками и корпусом прибора, установлены цилиндрические вкладыши, при этом на внутренней поверхности каждой из втулок выполнена кольцевая проточка, а на наружной поверхности вкладышей - две кольцевые проточки, расстояние между которыми равно длине втулки, причем в каждой кольцевой проточке установлено разрезное пружинное кольцо, вкладыши выполнены в виде двух полуколец, втулка жестко зафиксирована пружинными кольцами на вкладыше, а концы рессор связаны с пружинными кольцами, которые установлены в кольцевых проточках втулок (А.С. №1305322, Е 21 В 47/00, 1987 г.).The closest in technical essence is the device for centering downhole tools adopted as a prototype, containing arcuate springs, the ends of which are pivotally connected to two movable bushings mounted on the housing of the device, where, between the bushings and the housing of the device, cylindrical liners are installed, while on the inner surface each of the bushings is made an annular groove, and on the outer surface of the liners - two annular grooves, the distance between which is equal to the length of the sleeve, and in each ring A split groove is installed in the groove, the liners are made in the form of two half rings, the sleeve is rigidly fixed by the spring rings on the liner, and the ends of the springs are connected to the spring rings that are installed in the annular grooves of the bushings (AS No. 1305322, Е 21 В 47/00 , 1987).

Недостатки известного устройства аналогичны вышеизложенным и обусловлены конструкцией скважины.The disadvantages of the known device are similar to the foregoing and are due to the design of the well.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы устройства в условиях обсаженных скважин, повышение эффективности центрирования скважинных приборов и снижение уровня шума при движении скважинного прибора по колонне труб.The technical task of the invention is to increase the reliability of the device in cased hole conditions, to increase the centering efficiency of downhole tools and reduce noise when the downhole tool moves along the pipe string.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для центрирования скважинных приборов, содержащем дугообразные рессоры, концы которых шарнирно связаны с двумя подвижными втулками, на внутренней поверхности которых выполнена кольцевая проточка, в которой установлено разрезное кольцо-вкладыш, дугообразные рессоры объединены в пары и равномерно расположены по окружности подвижных втулок, а рессоры в паре закреплены на диаметрально противоположных концах подвижных втулок со смещением не менее чем на 60 мм относительно друг друга. This problem is achieved by the fact that in the device for centering downhole tools containing arcuate springs, the ends of which are pivotally connected to two movable bushings, on the inner surface of which an annular groove is made, in which a split insert ring is installed, the arcuate springs are paired and evenly spaced around the circumference of the movable bushings, and the springs in pair are fixed on the diametrically opposite ends of the movable bushings with an offset of at least 60 mm relative to each other.

Новыми признаками прибора является то, что:New features of the device is that:

дугообразные рессоры объединены в пары и равномерно расположены по окружности подвижных втулок, что обеспечивает распределение силовых реакций опор между двумя рессорами одновременно, следовательно, силовая характеристика рессор может быть слабее в два раза по сравнению с расчетной;the arcuate springs are paired and evenly spaced around the circumference of the movable bushings, which ensures the distribution of the force reactions of the supports between two springs at the same time, therefore, the power characteristic of the springs can be half as weak as compared to the calculated one;

рессоры в паре установлены на диаметрально противоположных концах подвижных втулок и смещены в продольном сечении подвижных втулок не менее чем на 60 мм относительно друг друга, что, при прохождении мест муфтовых соединений труб, гарантирует плавность прохода устройства в скважине за счет взаимосвязанного раскрытия рессор в паре, так как ни одна из рессор не сможет раскрыться в зазорах муфтовых соединений, поскольку опорная база пары рессор (более 60 мм) больше максимально допустимого зазора в стыке труб в муфтовых соединениях (56 мм.).springs in a pair are installed on diametrically opposite ends of the movable sleeves and are offset in the longitudinal section of the movable sleeves by at least 60 mm relative to each other, which, when passing through the places of the pipe coupling joints, ensures smooth passage of the device in the well due to the interconnected opening of the springs in the pair, since none of the springs can open in the clearances of the coupling joints, since the supporting base of the pair of springs (more than 60 mm) is greater than the maximum allowable clearance at the pipe joint in the coupling joints (56 mm).

Сообразуясь с возможностью дальнейшего усовершенствования устройства, в дугообразных рессорах, на скользящей поверхности, могут быть выполнены сквозные пазы, в которых на опорах закреплены вращающиеся ролики.In accordance with the possibility of further improvement of the device, in the arcuate springs, on a sliding surface, through grooves can be made in which rotating rollers are fixed to the supports.

Дополнительными новыми признаками устройства является введение вращающихся роликов, что позволяет перевести работу рессор из режима скольжения опорной поверхности рессор в режим вращения опорных поверхностей вращающихся роликов, облегчая условия работы рессор, при этом диаметр роликов может быть сколь угодно мал, так как рессоры в паре работают одновременно и имеют опорную базу более 60 мм и по роликам тоже.An additional new feature of the device is the introduction of rotating rollers, which allows you to transfer the operation of the springs from the sliding mode of the bearing surface of the springs to the rotation mode of the supporting surfaces of the rotating rollers, facilitating the working conditions of the springs, while the diameter of the rollers can be arbitrarily small, since the springs in pair work simultaneously and have a support base of more than 60 mm and the rollers too.

Из анализа патентной и научно-технической литературы подобное решение проблемы не известно и использование в приборах, применяющих в качестве центраторов пары взаимосвязанных дугообразных рессор, установленных с гарантированным смещением по оси подвижной втулки, не обнаружено, что позволяет сделать вывод о «Новизне» и «Изобретательском уровне» предлагаемого устройства.From the analysis of patent and scientific and technical literature, such a solution to the problem is not known and the use of devices that use as centralizers a pair of interconnected arcuate springs installed with a guaranteed offset along the axis of the movable sleeve is not found, which allows us to conclude “Novelty” and “Inventive” level ”of the proposed device.

На фиг.1 представлен первый вариант конструкции предложенного технического решения устройства для центрирования скважинных приборов.Figure 1 presents the first design option of the proposed technical solution of the device for centering downhole tools.

Устройство для центрирования скважинных приборов (фиг.1) содержит дугообразные рессоры 1 и 2, соединенные в пары 3 и равномерно расположенные по окружности, подвижные втулки 4 и 5, на которых шарнирно закреплены или зажаты рессорные пары 3, разрезное кольцо-вкладыш 6, изготовленное из антифрикционного материала и установленное в кольцевой проточке подвижных втулок 4 и 5, рессоры 1 и 2 в паре 3 закреплены на диаметрально противоположных концах подвижных втулок 4 и 5 со смещением в продольном сечении подвижных втулок 4 и 5 не менее чем на 60 мм относительно друг друга. Для надежного центрирования прибора в скважине количество дугообразных пар в центраторе должно быть не менее трех.A device for centering downhole tools (Fig. 1) contains arched springs 1 and 2, connected in pairs 3 and evenly spaced around the circumference, movable bushings 4 and 5, on which spring pairs 3 are pivotally clamped or clamped, a split insert ring 6, made made of antifriction material and installed in the annular groove of the movable sleeves 4 and 5, the springs 1 and 2 in pair 3 are mounted on the diametrically opposite ends of the movable sleeves 4 and 5 with a displacement in the longitudinal section of the movable sleeves 4 and 5 of not less than 60 mm flax each other. For reliable centering of the device in the well, the number of arched pairs in the centralizer should be at least three.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Поскольку наружный диаметр рессорных пар 3 в исходном состоянии больше внутреннего диаметра скважины, то при нахождении в скважине рессоры пружинят и, отталкиваясь от стенок скважины, раздвигают подвижные втулки 4 и 5, обеспечивая центральное положение скважинного прибора. При этом кольцо-вкладыш 6 обеспечивает легкость скольжения втулок по направляющей или корпусу прибора. При прохождении прибора по колонне труб скважины рессоры 1 и 2 находятся в сжатом положении, при этом опорные усилия на рессоры равномерно распределены между рессорами 1 и 2 как в парах 3, так и между парами. При прохождении рессорной парой стыков скважинных труб, в местах муфтовых соединений, одна из рессор пары 3, например 1, будет находиться в области скважинной трубы, а другая, например 2,будет находиться в зазоре скважинных труб муфтовых соединений, однако первая рессора не даст сжаться рессоре 2, так как концы обеих рессор закреплены на одних и тех же подвижных втулках 4 и 5.Since the outer diameter of the spring pairs 3 in the initial state is larger than the inner diameter of the well, when springs are in the well, the springs spring and, pushing off from the walls of the well, move the movable sleeves 4 and 5, ensuring the central position of the downhole tool. In this case, the insert ring 6 provides ease of sliding of the bushings along the guide or the body of the device. When the device passes through the pipe string, the wells 1 and 2 are in a compressed position, while the supporting forces on the springs are evenly distributed between the springs 1 and 2 both in pairs 3 and between the pairs. When a spring pair of joints of the borehole pipes passes, in the places of the coupling joints, one of the springs of pair 3, for example 1, will be in the region of the borehole pipe, and the other, for example 2, will be in the gap of the borehole pipes of the coupling joints, however, the first spring will not allow it to compress spring 2, since the ends of both springs are fixed on the same movable bushings 4 and 5.

Таким образом, работая в паре, рессоры 1 и 2 реагировать на зазоры в местах муфтовых соединений скважинных труб не будут.Thus, working in pairs, the springs 1 and 2 will not respond to gaps in the places of the coupling joints of the downhole pipes.

На фиг.2 представлен дополнительный вариант конструкции предложенного технического решения устройства для центрирования скважинных приборов, снабженный вращающимися роликами 7, закрепленными на опорах 8 в сквозных пазах, выполненных на скользящей поверхности дугообразных рессор 1 и 2.Figure 2 presents an additional design option of the proposed technical solution of the device for centering downhole tools, equipped with rotating rollers 7, mounted on supports 8 in through grooves made on the sliding surface of the arcuate springs 1 and 2.

Устройство работает аналогично вышеописанному устройству, при этом скольжение рессор 1 и 2 по скважинным трубам заменено на вращение роликов 7, величина которых может быть сколь угодно мала в связи с одновременной работой рессор 1 и 2 в парах 3 и невозможностью проваливания роликов в зазоры скважинных труб в муфтовых соединениях.The device operates similarly to the device described above, while the sliding of the springs 1 and 2 along the borehole pipes is replaced by the rotation of the rollers 7, the value of which can be arbitrarily small due to the simultaneous operation of the springs 1 and 2 in pairs 3 and the impossibility of the rollers falling into the gaps of the borehole pipes in coupling connections.

Предлагаемое устройство планируется реализовать при разработке и выпуске скважинных приборов акустического каротажа скважин и в приборах радиоактивного каротажа малого диаметра.The proposed device is planned to be implemented in the development and production of borehole acoustic logging tools and in small diameter radioactive logging tools.

Таким образом, устройство для центрирования скважинных приборов позволяет повысить эффективность центрирования приборов в скважинах и снизить уровень шума центраторов, возникающий при прохождении прибором мест стыка скважинных труб в местах муфтовых соединений, в результате чего, достигается технический эффект, заключающийся в повышении надежности работы рессорных центраторов в условиях исследования обсаженных скважин, что в конечном итоге ведет к повышению экологической безопасности разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений.Thus, the device for centering downhole tools can improve the efficiency of centering devices in wells and reduce the noise level of centralizers that occurs when the device passes the junction of the borehole pipes in places of coupling joints, resulting in a technical effect, which consists in increasing the reliability of spring centralizers in conditions for cased hole research, which ultimately leads to increased environmental safety in the development and operation of oil and gas fields of births.

Claims

1. A device for centering downhole tools containing arcuate springs, the ends of which are pivotally connected to two movable bushings, on the inner surface of which an annular groove is made, in which a split insert ring is installed, characterized in that the arcuate springs are paired and evenly spaced the circumference of the movable bushings, and the springs in a pair are fixed on the diametrically opposite ends of the movable bushings with an offset of at least 60 mm relative to each other.

2. The device according to claim 1, characterized in that through the grooves are made on the sliding surface of the arcuate springs, in which rotating rollers are fixed on the supports.