RU2456641C2 - Скважинный имплозивный источник сейсмических колебаний - Google Patents
Скважинный имплозивный источник сейсмических колебаний Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456641C2 RU2456641C2 RU2009148982/28A RU2009148982A RU2456641C2 RU 2456641 C2 RU2456641 C2 RU 2456641C2 RU 2009148982/28 A RU2009148982/28 A RU 2009148982/28A RU 2009148982 A RU2009148982 A RU 2009148982A RU 2456641 C2 RU2456641 C2 RU 2456641C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- piston
- chamber
- drive
- drive shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сейсморазведки и может быть использовано при сейсмической разведке в процессе бурения.
Устройство содержит полый корпус, в верхней части которого выполнено осевое отверстие для прохода вала от винтового привода поршня зачистки имплозивной камеры. Камера жестко крепится в наружном открытом кармане корпуса. Поршень зачистки с уплотнением в гильзе и свободно насажен и уплотнен на штоке и ограничен в осевом перемещении двумя стопорными винтами. Внутри верхней полости корпуса к верхнему концу приводного вала жестко крепится выходной вал винтового гидравлического двигателя, который жестко крепится к корпусу. Подачу рабочей жидкости к двигателю обеспечивает пусковой клапан, управляемый отсеком привода и регистрации, В отсеке установлена автономная сейсмостанция с внутренними часами и блок управления. В корпусе также выполнено смещенное осевое отверстие для прохода рабочей жидкости.
Технический результат: достижение многократного повторения сейсмического импульса при строительстве наклонных и горизонтальных скважинах без дополнительных работ по подъему колоны и без остановки бурения. 3 ил.
Description
Суть изобретения
Использование: при строительстве и эксплуатации скважин и для возбуждения сейсмических волн из скважин при проведении сейсмической разведки в процессе бурения.
Устройство содержит: жестко закрепленный над забойным двигателем полый корпус со смещенным осевым отверстием и наружным открытым карманом, в верхней части которого выполнено осевое отверстие для прохода вала от винтового привода поршня зачистки имплозивной камеры. Камера жестко крепится в кармане. Поршень зачистки с возможностью возвратно-поступательного движения уплотнен в гильзе и свободно насажен и уплотнен на штоке и ограничен в осевом перемещении двумя стопорными винтами, завернутыми в шток, и продольными отверстиями в юбке поршня, в которых находятся головки стопорных винтов. Имплозивная камера снизу закрыта глухим дном с обратным клапаном, а в верхней части имеет четыре продольных открытых с торца окна. Шток поршня зачистки с внутренним осевым отверстием, в котором свободно установлен вал привода закрыт съемной боковой верхней крышкой, которая жестко крепится к нему и своими боковыми торцами прилегает к боковым стенкам кармана корпуса, чем предохраняет шток от проворачивания вокруг своей оси. Приводной вал, на котором выполнена бесконечная винтовая канавка с переходом с правой нарезки на левую в верхнем и нижнем ее концах, входит в зацепление с поводком, свободно установленным в радиальное отверстие в съемной крышке штока. Приводной вал своим верхним концом свободно на уплотнениях установлен в осевое отверстие, соединяющее карман с внутренней полостью корпуса, и от осевого смещения предохраняется упорными подшипниками, установленными над и под перегородкой и закрытыми уплотненными втулками при помощи стопорных гаек. Внутри камеры под поршнем зачистки свободно с большим радиальным зазором установлен боек, который выполнен с несколькими пружинными зацепами, расположенными в верхней его части с возможностью взаимодействовать с внутренней проточкой в осевом отверстии поршня зачистки. Окна камеры находятся в открытом положении, когда поршень зачистки находится в крайнем верхнем положении. Внутри верхней полости корпуса к верхнему концу приводного вала жестко крепится выходной вал винтового гидравлического двигателя, который жестко крепится к корпусу. Подачу рабочей жидкости к двигателю обеспечивает пусковой клапан, управляемый отсеком привода и регистрации, который при помощи автономного питания открывает и закрывает клапан подачи рабочей жидкости из общего канала в двигатель. В отсеке установлена автономная сейсмостанция с внутренними часами и блок управления, который проводит по команде, принятой от пульсатора управления, установленного на устье скважины, по гидравлическому каналу пуски и остановки записи получаемых станцией опорных сигналов одновременно с пуском и остановкой двигателя.
Технический результат: достижение многократного повторения сейсмического импульса при строительстве наклонных и горизонтальных скважинах без дополнительных работ по подъему колоны и без остановки бурения и использования минимального объема памяти носителя записываемых параметров.
Описание изобретения
Предлагаемое изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических волн из скважин.
Известен скважинный источник патент РФ N 2166779, от 10.05.2001 (Классы патента G01V 1/135, G01V 1/52), выбранного за прототип, содержащий корпус, кабельный электрический ввод, управляемый клиновой прижим, приводной электродвигатель и силовозбудитель, выполнен в виде камеры с окнами в корпусе, которые перекрываются посредством кольцевого затвора, и снабжен поршнем возвратно-поступательного движения, причем привод перемещения поршня выполнен в виде ходового винта, подсоединенного через редуктор и управляемую муфту к валу электродвигателя, окна в корпусе размещены в нижней части камеры, а затвор, поджатый пружиной, зафиксирован защелкой, сопряженной с якорем спускового электромагнита, и над поршнем со стороны, противоположной рабочей камеры, размещена газовая полость. Это очень сложное механическое устройство, использующее электрический двигатель, редуктор, управляемую двухпозиционную муфту, электромагнитный способ включения источника в работу. Для работы с таким источником необходимо иметь грузонесущий кабель для подачи электрической энергии, что конструктивно при работе забойного двигателя, спущенного на трубах, почти неосуществимо или конструкция его выльется в очень сложный в изготовлении и эксплуатации агрегат.
Задачей изобретения является достижение производства многократного сейсмического импульса в сильно наклоненных и горизонтальных участках скважин при их строительстве без подъема на поверхность бурового инструмента и без остановки процесса бурения.
Положительный результат достигается тем, что устройство содержит: жестко закрепленный над забойным двигателем полый корпус со смещенным осевым отверстием и наружным карманом, в верхней части которого выполнено осевое отверстие для прохода вала от винтового привода поршня зачистки имплозивной камеры, которая жестко крепится в кармане корпуса. Поршень зачистки с возможностью возвратно-поступательного движения уплотнен в гильзе и свободно насажен и уплотнен на штоке, и ограничен в осевом перемещении двумя стопорными винтами, завернутыми в шток, и продольными отверстиями в юбке поршня, в которых находятся головки стопорных винтов. Имплозивная камера снизу закрыта глухим дном с обратным клапаном, а в верхней части имеет четыре продольных открытых с торца окна. Шток поршня зачистки с внутренним осевым отверстием, в котором свободно установлен вал привода, закрыт съемной боковой верхней крышкой, которая жестко крепится к нему и своими боковыми торцами прилегает к боковым стенкам кармана корпуса, чем предохраняет шток от проворачивания вокруг своей оси. Приводной вал, на котором выполнена бесконечная винтовая канавка с переходом с правой нарезки на левую в верхнем и нижнем ее концах, входит в зацепление с поводком, свободно установленным в радиальное отверстие в съемной крышке штока. Приводной вал своим верхним концом свободно на уплотнениях установлен в осевое отверстие, соединяющее карман с внутренней полостью корпуса, и от осевого смещения предохраняется упорными подшипниками, установленными над и под перегородкой и закрытыми уплотненными втулками при помощи стопорных гаек. Внутри камеры под поршнем зачистки свободно с большим радиальным зазором установлен боек, который выполнен с несколькими пружинными зацепами, расположенными в верхней его части с возможностью взаимодействовать с внутренней проточкой в осевом отверстии поршня зачистки. Окна камеры находятся в открытом положении, когда поршень зачистки находится в крайнем верхнем положении. Внутри верхней полости корпуса к верхнему концу приводного вала жестко крепится выходной вал винтового двигателя, который жестко крепится к корпусу. Подачу рабочей жидкости к двигателю обеспечивает пусковой клапан, управляемый отсеком привода и регистрации, который при помощи автономного питания открывает и закрывает клапан подачи рабочей жидкости из общего канала в двигатель. В отсеке установлена автономная сейсмостанция с внутренними часами и блок управления, который проводит по команде, принятой от пульсатора управления, установленного на устье скважины, по гидравлическому каналу пуска и остановки записи получаемых станцией опорных сигналов одновременно с пуском и остановкой двигателя.
В процессе бурения, когда необходимо провести сейсмические исследования, с пульсатора на устье скважины по рабочей жидкости подается кодированный сигнал на открытие пускового клапана и начало записи параметров с автономной сейсмостанции в отсеке. Поршень зачистки в это время может находиться в любом положении. Вал привода, вращаясь, будет перемещать поршень зачистки из крайнего нижнего в крайнее верхнее положение или в противоположную сторону посредством поводка, который будет толкать шток то вверх, то вниз, поворачиваясь в крайних проточках, соединяющих винтовые канавки с правой и левой нарезкой на валу. Нагрузка на сухарь при движении вверх будет равна силе от гидростатического давления на поршне, при движении вниз она будет равна силе трения поршня о стенки камеры и вала о шток. При движении поршня из крайнего нижнего положения вверх он будет удерживать боек посредством пружинного захвата.
В момент, когда поршень зачистки начнет открывать окна, скважинная жидкость под давлением начнет врываться в полость между поршнем зачистки и бойком, и давлением потока отсоединит боек от поршня зачистки, и сдвинет поршень по штоку вверх, и резко откроет окна. Под поршнем зачистки будет разряжение, заполненное парами жидкости. Боек, толкаемый потоком жидкости с большой скоростью (на глубине 3000 м она примерно равна 147 м/с), вместе с потоком ударится о дно камеры. Поток жидкости резко остановится, произойдет гидравлический удар, кинетическая энергия потока жидкости перейдет в энергию ударного давления, для камеры из трубы диаметром 70 мм и толщиной стенки 7 мм это будет давление примерно равное 116 МПа. Использование бойка увеличивает силу удара примерно в 2 раза, так как его масса при принятых размерах примерно равна массе движущейся в камере жидкости. Заполнение камеры по времени занимает менее 0,01 с. Угловая скорость двигателя (порядка 3 об/с) при шаге винтовой канавки 30 мм обеспечит движение полного хода (порядка 300 мм) за 3,3 с. Далее поршень движется вниз и вытесняет из камеры жидкость через обратный клапан в дне крышке. В крайнем нижнем положении поршень захватит пружинным захватом боек и при обратном движении поднимет его вверх. Следующий сигнал произойдет при следующем открытии окон. Для остановки источника необходимо дать кодированный сигнал пульсатором на закрытие пускового клапана и остановку записи параметров с сейсмостанции. Для работы двигателя привода, к примеру для винтового ДТ-76.4/5.20, необходим расход 3 л/с, а расход жидкости, идущей на забойный двигатель, обеспечивающий бурение, идет порядка 30 л/с. Включение источника незначительно снизит скорость бурения, также время работы источника составляет не более 10 минут.
Данное устройство проще по своей конструкции и по управлению пуска и подготовки к следующему пуску по сравнению с известными аналогами, оно не требует подъема колоны труб с инструментом на поверхность, не требует остановки процесса бурения, может быть использовано на сильно наклоненных и на горизонтальных участках скважин. Также оно позволяет оптимально использовать весь объем памяти регистрирующих блоков.
На фиг.1 изображен продольный разрез устройства; на фиг.2 изображен поперечный разрез по окнам камеры; фиг.3 - поперечный разрез по оси поводка привода.
Устройство содержит жестко закрепляемый над забойным двигателем полый корпус 1 со смещенным осевым отверстием 2 и наружным карманом 3, в верхней части которого выполнено осевое отверстие для прохода вала 4 от винтового привода поршня зачистки 5 имплозивной камеры 6. Камера 6 жестко крепится в кармане 3 корпуса 1 хвостовиком 7. Поршень зачистки 5 с возможностью возвратно-поступательного движения уплотнен в гильзе 8 и свободно насажен и уплотнен на штоке 9 и ограничен в осевом перемещении двумя стопорными винтами 10, завернутыми в шток 9, и продольными пазами 11 в юбке поршня 5, в которых находятся головки стопорных винтов 10. Имплозивная камера 6 снизу закрыта дном 12 с обратным клапаном 13, а в средней части имеет четыре продольных открытых с торца окна 14. Шток 9 поршня зачистки 5 своим верхним полым концом свободно надет на нижний конец приводного вала 4, на котором выполнена бесконечная винтовая канавка 15 с переходом с правой нарезки на левую в верхнем и нижнем ее концах. Канавка 15 входит в зацепление с поводком 16, свободно установленным в радиальном отверстии крышки 17, которая обхватывает вал 4 и жестко крепится к верхней части штока 9. Свободные сопряжения приводного вала 4 с отверстием в корпусе 1 поршня 5 с гильзой 8 уплотнены кольцами. Внутри камеры 6 под поршнем зачистки 5 свободно с большим радиальным зазором установлен боек 18, который выполнен с несколькими пружинными зацепами 19, расположенными в верхней его части с возможностью взаимодействовать с внутренней проточкой в осевом отверстии поршня зачистки 5. Окна 14 находятся в открытом положении, когда поршень зачистки 5 находится в крайнем верхнем положении. Вал 4 привода относительно корпуса 1 ограничен в осевом перемещении двумя упорными подшипниками 20, которые установлены на нем один под защитной втулкой 21 над буртом 22, а второй над стенкой корпуса 1 при помощи гаек 23 и защитной втулки 24. Внутри верхней полости 25 корпуса 1 к верхнему концу приводного вала 4 жестко крепится выходной вал 26 винтового двигателя 27 посредством муфты 28. Остов двигателя 27 жестко крепится к корпусу 1. Подачу рабочей жидкости к двигателю 27 обеспечивает пусковой клапан 29, управляемый аппаратурой отсека 30 привода и регистрации, который при помощи автономного питания открывает и закрывает пусковой клапан подачи рабочей жидкости из общего канала в двигатель 27. В отсеке установлена автономная сейсмостанция с внутренними часами и блок управления, который проводит по команде, принятой по гидравлическому каналу от пульсатора управления, установленного на устье скважины, пуски и остановки записи получаемых станцией опорных сигналов одновременно с пуском и остановкой двигателя 27. Выход рабочей жидкости из двигателя 27 производится в скважинное пространство через осевой канал 31 в валу 4 и радиальные каналы 32 в валу 4 и канал 33 в корпусе 1. Устройство крепится к колоне буровых труб 34.
В исходном состоянии, как изображено на чертежах, внутренняя полость камеры 6 заполнена скважинной жидкостью через зазоры между бойком 18 и гильзой 8. В процессе бурения, когда необходимо провести сейсмические исследования прилегающих к скважине пластов, пульсатором на устье скважины по рабочей жидкости подается кодированная команда на открытие пускового клапана 29 и на начало записи параметров с автономной сейсмостанции в отсеке 30. Вал 26 двигателя 27 совместно с валом 4, вращаясь, будут перемещать поршень зачистки 5 из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение посредством поводка 16, опираясь на который своей канавкой 15 вал 4 будет толкать шток 9 с поршнем 5. При движении вниз поршень 5 перекроет окна 14 в гильзе 8 и начнет выдавливать жидкость из камеры 6 через обратный клапан 13 в скважинное пространство. Дойдя до крайнего нижнего положения, шток 9 начнет движение вверх, так как поводок 16 перейдет на обратную канавку 17. В начальный момент движения шток 9 вверх будет двигаться относительно поршня 5, пока не упрется винтами 10 в торцы пазов 11. При движении поршня 5 из крайнего нижнего положения вверх, он будет удерживать боек 18 посредством пружинного захвата 19. В момент, когда поршень зачистки 5 начнет открывать окна 14, скважинная жидкость под давлением начнет врываться в полость между поршнем зачистки 5 и бойком 18, и своим потоком отсоединит боек 18 от поршня зачистки 5, и сдвинет поршень 5 по штоку 9 вверх, и резко откроет окна 14. Под поршнем зачистки 5 будет разряжение, заполненное парами жидкости. Боек 18, толкаемый потоком жидкости, вместе с потоком ударится о дно 12 камеры 6. Поток жидкости резко остановится, произойдет гидравлический удар, кинетическая энергия потока жидкости перейдет в энергию ударного давления. Ударная волна несколько раз пройдет по гильзе 8 и по жидкости, прежде чем полностью погаснет. Заполнение камеры 6 и сам сигнал по времени занимают очень короткий промежуток и потому шток 9 начнет движение вниз уже после сигнала. Далее поршень 5 при движении вниз вытеснит из камеры жидкость через обратный клапан 13 в дне 12. В крайнем нижнем положении поршень 5 захватит пружинным захватом 19 боек 18 и при обратном движении поднимет его вверх. Следующий сигнал произойдет при следующем открытии окон 14. Для остановки работы источника необходимо дать кодированную команду пульсатором на закрытие пускового клапана 29 и остановку записи параметров с сейсмостанции.
Claims (1)
- Скважинный источник, содержащий корпус, имплозивную камеру с окнами, привод поршня зачистки, отличающийся тем, что в корпусе выполнен внешний карман, в который установлена имплозивная камера с поршнем зачистки и удерживаемым на нем при помощи пружинного захвата бойком, внутри отверстия корпуса крепится гидравлический двигатель с пусковым клапаном, управляемый по гидравлическому каналу от команды с пульсатора, расположенного на устье скважины, при помощи привода из отсека с автономным питанием, с внутренними часами и внутренней сейсмической станцией, в корпусе выполнено смещенное отверстие для прохода рабочей жидкости к забойному двигателю; в нижнем дне имплозивной камеры размещен обратный клапан, обеспечивающий выход жидкости из камеры; поршень зачистки свободно с уплотнениями установлен на шток и ограничен в осевом перемещении двумя стопорными винтами и пазами на юбке поршня; шток от поворота в кармане ограничен боковыми стенками съемной крышки, жестко закрепленной к верхней части штока; гильза камеры жестко крепится к корпусу своим нижним дном; шток поршня зачистки своим верхним концом, в котором выполнено осевое отверстие, свободно надет на нижний конец приводного вала с бесконечной винтовой канавкой, в которой правая нарезка переходит на левую в верхнем и нижнем ее концах; винтовая канавка входит в зацепление с поводком, свободно установленным в радиальное отверстие съемной крышки штока; свободное сопряжение приводного вала с корпусом уплотнено кольцами; вал привода относительно корпуса ограничен в осевом перемещении двумя упорными подшипниками, которые установлены на нем один под верхней защитной втулкой и над упорным буртом, а второй над стенкой корпуса при помощи гаек; в верхней части приводного вала выполнены каналы, соединяющие внутреннюю полость вала двигателя через каналы в корпусе со скважинным пространством.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009148982/28A RU2456641C2 (ru) | 2009-12-28 | 2009-12-28 | Скважинный имплозивный источник сейсмических колебаний |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009148982/28A RU2456641C2 (ru) | 2009-12-28 | 2009-12-28 | Скважинный имплозивный источник сейсмических колебаний |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009148982A RU2009148982A (ru) | 2011-07-10 |
RU2456641C2 true RU2456641C2 (ru) | 2012-07-20 |
Family
ID=44739910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009148982/28A RU2456641C2 (ru) | 2009-12-28 | 2009-12-28 | Скважинный имплозивный источник сейсмических колебаний |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2456641C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107544088B (zh) * | 2017-11-02 | 2024-01-23 | 西南石油大学 | 一种气体钻井井下可控震源短节 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4252210A (en) * | 1978-10-25 | 1981-02-24 | Sodich Ernest O | Methods of and apparatus for generating seismic waves |
US4815557A (en) * | 1987-06-25 | 1989-03-28 | Seismograph Service Corporation | Down hole seismographic source |
RU2107930C1 (ru) * | 1996-09-17 | 1998-03-27 | Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии СО РАН | Скважинный сейсмический вибратор |
RU2166779C1 (ru) * | 2000-02-03 | 2001-05-10 | Томский политехнический университет | Скважинный источник сейсмических импульсов |
-
2009
- 2009-12-28 RU RU2009148982/28A patent/RU2456641C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4252210A (en) * | 1978-10-25 | 1981-02-24 | Sodich Ernest O | Methods of and apparatus for generating seismic waves |
US4815557A (en) * | 1987-06-25 | 1989-03-28 | Seismograph Service Corporation | Down hole seismographic source |
RU2107930C1 (ru) * | 1996-09-17 | 1998-03-27 | Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии СО РАН | Скважинный сейсмический вибратор |
RU2166779C1 (ru) * | 2000-02-03 | 2001-05-10 | Томский политехнический университет | Скважинный источник сейсмических импульсов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009148982A (ru) | 2011-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9790755B2 (en) | Positive displacement dump bailer and method of operation | |
GB2562089A (en) | Improvements in or relating to well abandonment and slot recovery | |
RU162846U1 (ru) | Устройство для разбуривания уплотненной пробки в скважине | |
WO2021159620A1 (zh) | 双液驱动旋冲钻井冲击器及双液驱动旋冲钻进方法 | |
US20190100965A1 (en) | Down-Hole Vibrational Oscillator | |
NO822917L (no) | Fremgangsmaate for aa forhindre fluidumringstroemmer | |
US3327790A (en) | Liquid percussion motor | |
CN109736774A (zh) | 井下震源 | |
US5495902A (en) | Coil tubing hydraulic jar device | |
US2507585A (en) | Percussion tool for wells | |
RU2456641C2 (ru) | Скважинный имплозивный источник сейсмических колебаний | |
CN108699897A (zh) | 用于井压控制设备的压力辅助马达操作的冲头致动器 | |
RU2005111036A (ru) | Пакер импульсный механический для скважины с одним или несколькими пластами | |
CN105765155B (zh) | 操控工具及其使用方法以及用于与该操控工具一起使用的适配器 | |
US3167136A (en) | Fluid-actuated drilling tool | |
US20170175475A1 (en) | Jarring using controllable powered bidirectional mechanical jar | |
US3154153A (en) | Percussion drilling apparatus | |
NO335354B1 (no) | Høyfrekvent væskedrevet borhammer for perkusjonsboring i harde formasjoner | |
US9228418B2 (en) | Wave stimulation | |
CN112943142B (zh) | 一种偏心振动解封节流器的装置及方法 | |
RU2607843C2 (ru) | Высокочастотный бурильный молоток с гидравлическим приводом, предназначенный для ударного бурения твердых пород | |
RU2447462C2 (ru) | Скважинный имплозивный источник сейсмических колебаний | |
RU2488143C2 (ru) | Имплозивный источник для подводного профилирования | |
RU2501042C2 (ru) | Скважинный имплозивный источник сейсмических колебаний | |
CN105649546A (zh) | 压力脉冲实现稳定冲击作用的井下工具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141229 |