RU2501042C2 - Bore-hole implosive source of seismic vibrations - Google Patents

Bore-hole implosive source of seismic vibrations Download PDF

Info

Publication number
RU2501042C2
RU2501042C2 RU2010133207/28A RU2010133207A RU2501042C2 RU 2501042 C2 RU2501042 C2 RU 2501042C2 RU 2010133207/28 A RU2010133207/28 A RU 2010133207/28A RU 2010133207 A RU2010133207 A RU 2010133207A RU 2501042 C2 RU2501042 C2 RU 2501042C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
chamber
cleanup
sleeve
stripping
Prior art date
Application number
RU2010133207/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010133207A (en
Inventor
Николай Викторович Беляков
Сергей Петрович Пантилеев
Original Assignee
Николай Викторович Беляков
Сергей Петрович Пантилеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Викторович Беляков, Сергей Петрович Пантилеев filed Critical Николай Викторович Беляков
Priority to RU2010133207/28A priority Critical patent/RU2501042C2/en
Publication of RU2010133207A publication Critical patent/RU2010133207A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2501042C2 publication Critical patent/RU2501042C2/en

Links

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: source located in wells during their drilling during stops is used for allocation of objects in an area located in front of and around the well shaft being drilled at predicted reversed vertical seismic profiling or at borehole-to-borehole survey. A device includes a hollow housing, in the inner two-stage groove of which there installed with possibility of back-and-forth movement is an actuator piston with seals with a cleanup piston stock of implosive chamber. A cleanup piston return load is rigidly attached to upper end of the actuator piston stock. A movable sleeve with a piston and with seals is installed on the external two-stage groove so that it can move back and forth. An internal cavity under the sleeve is filled with oil and is connected in its upper part through holes and grooves to the below-piston cavity of the actuator piston of the cleanup piston. Longitudinal openings are made in lower part of the housing of reduced diameter. The chamber sleeve that is covered with a coupling from below, which is connected to the sleeve through a tight thread, is rigidly attached to the housing from below through the tight thread. A check valve preventing liquid penetration into the chamber is installed into an axial hole of the coupling. A lower load is rigidly attached to the coupling from below and provides as to the shape the vertical position of the chamber axis. Movable sleeve is rigidly attached from below to a compartment with a seismic receiver. The compartment is attached through a cable terminal to a load-carrying cable. The cleanup piston made so that it can move back and forth is sealed in the chamber sleeve and is rigidly attached with a seal from above to a hollow slide that is freely inserted and sealed in the hole of the shank rigidly fixed and sealed on the stock and restricted in axial movement with a lower flange of the shank. Inside the chamber under the cleanup piston there installed freely with a large radial gap is an anvil block that has an inner groove made in an axial hole and having the possibility of interacting with several spring-type grips rigidly fixed in lower part of the cleanup piston. Chamber openings are in an open position when the cleanup piston is in an upper extreme position. Working surface areas of the actuator piston of the cleanup piston and movable sleeve with a piston have been chosen so that pressure in an oil cavity at cable tension creates force on the cleanup piston, which exceeds force on it due to hydrostatic pressure. For this reason, at cable tension by means of a winch, first, cleanup of the chamber is performed, then, openings are opened, and hydraulic impact of liquid and anvil block against the coupling bottom takes place, and after that, the device is lifted above the working face. After the device is installed on the working face and cable weakness appears, the cleanup piston lowered to extreme lower position under action of the return load, where it is connected with spring grips to the anvil block. The compartment is provided with a seismic receiver that control the seismic station start as per the first obtained maximum signal, and after that, it transmits the reflected wave parameters received by it to the station.
EFFECT: achievement of seismic pulse repetition for many times at construction of wells during drilling breaks for performance of predicted reversed vertical seismic profiling or for borehole-to-borehole survey, at which allocations of objects are performed in the area located in front of and around the well shaft being drilled; everything is achieved without any additional work for lifting and lowering of a string using only an instrument winch; for its operation, the source does not require any supply to it of either electric energy, or hydraulic liquid.
1 dwg

Description

Суть изобретения.The essence of the invention.

Использование: для создания импульса ударной волны на больших глубинах моря и в скважинах. Источник в скважинах в процессе их бурения во время перерывов используется для выделения объектов в области, расположенной впереди и вокруг бурящегося ствола скважины при прогнозном обращенном ВСП или при межскважинном просвечивании.Usage: to create a shock wave at large depths of the sea and in wells. The source in the wells during their drilling during the breaks is used to highlight objects in the area located in front of and around the drilled wellbore with the predicted reverse VSP or with inter-well penetration.

Устройство содержит: полый корпус, во внутренней двухступенчатой проточке которого с возможностью возвратно-поступательного движения установлен с уплотнениями поршень привода со штоком поршня зачистки имплозивной камеры. К верхнему концу штока поршня привода жестко крепится груз возврата поршня зачистки. На наружной двухступенчатой проточке с возможностью возвратно-поступательного движения установлена с уплотнениями подвижная гильза с поршнем. Внутренняя полость под гильзой заполнена маслом и в верхней своей части через отверстия и проточки связана с подпоршневой полостью поршня привода поршня зачистки. В нижней уменьшенного диаметра части корпуса выполнены продольные окна. Снизу к корпусу на герметичной резьбе жестко крепится гильза камеры, которая снизу закрыта муфтой, соединенной с гильзой на герметичной резьбе. В осевое отверстие муфты установлен обратный клапан, препятствующий попаданию жидкости в камеру. К муфте снизу жестко крепится нижний груз, по форме обеспечивающий вертикальное положение оси камеры. Подвижная гильза сверху жестко крепится к отсеку с сейсмическим приемником. Отсек через кабельный наконечник крепится к грузонесущему кабелю. Поршень зачистки с возможностью возвратно-поступательного движения уплотнен в гильзе камеры и сверху жестко закреплен с уплотнением к полому ползуну, который свободно вставлен и уплотнен в отверстии хвостовика, жестко закрепленного и уплотненного на штоке и ограниченого в осевом перемещении нижним буртом хвостовика. Внутри камеры под поршнем зачистки свободно с большим радиальным зазором установлен боек, который выполнен с внутренней проточкой в осевом отверстии, которая с возможностью взаимодействовать с несколькими пружинными зацепами, жестко закрепленными в нижней части поршня зачистки. Окна камеры находятся в открытом положении, когда поршень зачистки находится в крайнем верхнем положении. Рабочие площади поршня привода поршня зачистки и подвижной гильзы с поршнем подобраны так, что давление в масленой полости при натяжении кабеля создает усилие на поршне зачистки превышающее усилие на нем от гидростатического давления. По этой причине при натяжении кабеля при помощи лебедки в первый момент происходит зачистка камеры, потом открытие окон и гидравлический удар жидкости и бойка по дну муфты и только потом подъем устройства над забоем. При постановке устройства на забой и появления слабины в кабеле поршень зачистки под действием груза возврата опускается в крайнее нижнее положение, где пружинными захватами соединяется с бойком. В отсеке установлен сейсмический приемник, который по первому полученному максимальному сигналу управляет пускам сейсмостанции и передает в дальнейшем на станцию полученные им параметры отраженных волны.The device comprises: a hollow body, in the internal two-stage groove of which, with the possibility of reciprocating motion, the drive piston with the piston rod for cleaning the implosive chamber is installed with seals. A stripping piston return load is rigidly attached to the upper end of the actuator piston rod. On the outer two-stage groove with the possibility of reciprocating motion, a movable sleeve with a piston is installed with seals. The internal cavity under the sleeve is filled with oil and in its upper part through openings and grooves is connected with the piston cavity of the stripping piston drive piston. In the lower reduced diameter of the housing part, longitudinal windows are made. From the bottom to the body on a sealed thread, the camera sleeve is rigidly fixed, which is closed from below by a sleeve connected to the sleeve on a sealed thread. A check valve is installed in the axial bore of the coupling to prevent liquid from entering the chamber. The lower load is rigidly attached to the bottom coupling, which ensures the vertical position of the camera axis in shape. The movable sleeve on top is rigidly attached to the compartment with the seismic receiver. The compartment through the cable lug is attached to the load-carrying cable. A reciprocating stripping piston is sealed in the chamber sleeve and is rigidly fixed from above to the hollow slider, which is freely inserted and sealed in the shank hole, rigidly fixed and sealed on the rod and limited in axial movement by the lower shank of the shank. Inside the chamber under the stripping piston, a striker is installed freely with a large radial clearance, which is made with an internal groove in the axial hole, which can interact with several spring hooks rigidly fixed to the bottom of the stripping piston. The windows of the chamber are in the open position when the stripping piston is in its highest position. The working area of the stripping piston drive piston and the movable sleeve with the piston are selected so that the pressure in the oil cavity when the cable is tensioned creates a force on the stripping piston exceeding the force on it from hydrostatic pressure. For this reason, when the cable is pulled with a winch, the chamber is first stripped, then the windows open and a hydraulic shock of the fluid and the hammer hits the bottom of the coupling and only then lift the device above the bottom. When setting the device to the bottom and the appearance of slack in the cable, the stripping piston under the action of the return load drops to its lowest position, where it is connected to the striker by spring grippers. A seismic receiver is installed in the compartment, which, according to the first received maximum signal, controls the starts of the seismic station and subsequently transmits the parameters of the reflected waves it received to the station.

Технический результат: достижение многократного повторения сейсмического импульса при строительстве скважин во время перерывов в бурении для проведения прогнозного обращенного ВСП или для межскважинного просвечивания, при которых производятся выделения объектов в области, расположенной впереди и вокруг бурящегося ствола скважины. Это все достигается без дополнительных работ по подъему и спуску колонны с использованием только каротажной лебедки. Для работы источник не требует подачи на него ни электрической энергии, ни гидравлической жидкости.EFFECT: achievement of repeated repetition of a seismic impulse during well construction during breaks in drilling for conducting predicted reverse VSP or for interwell transmission, in which objects are selected in the area located in front of and around the well being drilled. This is all achieved without additional work on lifting and lowering the column using only a logging winch. For operation, the source does not require the supply of either electric energy or hydraulic fluid.

Описание изобретения:Description of the invention:

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических волн из скважин.The present invention relates to devices for exciting seismic waves from wells.

Известен скважинный источник патент РФ N2166779, 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 силовой кабель для подачи электрической энергииA well-known well source is RF patent N2166779, 05/10/2001 (Patent classes: G01V 1/135, G01V 1/52) selected for the prototype, comprising a housing, a cable electrical input, a controlled wedge clamp, a drive motor and a power exciter, made in the form of a camera with windows in the housing that overlap by means of an annular shutter, and is equipped with a reciprocating piston, the piston displacement drive being made as a spindle connected through a gearbox and a controlled coupling to the motor shaft, windows in the housing p located in the lower part of the chamber, and the shutter, preloaded by a spring, is fixed by a latch mated to the anchor of the trigger electromagnet, and a gas cavity is placed above the piston from the side opposite to the working chamber. This is a very complex mechanical device that uses an electric motor, a gearbox, a controlled on-off clutch, an electromagnetic way of turning the source on. To work with such a source, it is necessary to have a load-carrying power cable for supplying electrical energy

Задачей изобретения является достижение производства многократного сейсмического импульса в скважин при их строительстве в моменты перерыва в бурении при смене инструмента без использования электрического и гидравлического привода.The objective of the invention is to achieve the production of multiple seismic impulses in wells during their construction at the time of a break in drilling when changing tools without using an electric and hydraulic drive.

Положительный результат достигается тем, что устройство содержит полый корпус, во внутренней двухступенчатой проточке которого с возможностью возвратно-поступательного движения установлен с уплотнениями поршень привода со штоком поршня зачистки имплозивной камеры. К верхнему концу штока поршня привода жестко крепиться груз возврата поршня зачистки. На наружной двухступенчатой проточке с возможностью возвратно-поступательного движения установлена с уплотнениями подвижная гильза с поршнем. Внутренняя полость под гильзой заполнена маслом и в верхней своей части через отверстия и проточки связана с подпоршневой полостью поршня привода поршня зачистки. В нижней уменьшенного диаметра части корпуса выполнены продольные окна. К корпусу выше окон жестко крепится кожух, который образует вокруг камеры кольцевую полость поперечным сечением, равным площади внутреннего поперечного сечения камеры. Снизу к корпусу на герметичной резьбе жестко крепится гильза камеры, которая снизу закрыта муфтой, соединенной с гильзой на герметичной резьбе. В осевое отверстие муфты установлен обратный клапан, препятствующий попаданию жидкости в камеру. Причем выходные отверстия от обратного клапана выходят выше нижнего торца кожуха. Это позволяет работать устройству на чистой жидкости с меньшей плотностью, чем жидкость в скважине, например на масле, которое перед спуском заливается в камеру. К муфте снизу жестко крепится нижний груз по форме обеспечивающий вертикальное положение оси камеры. Величина груза должна обеспечивать давление в масляной полости, достаточное для перемещения поршня зачистки вверх без отрыва устройства с забоя. Для примера рассмотрим устройство с ходом поршня зачистки 0,4 м, работающее на глубине 500 м. Диаметр поршня зачистки dп=0,1411 м.A positive result is achieved by the fact that the device contains a hollow body, in the internal two-stage groove of which, with the possibility of reciprocating motion, the drive piston with the piston rod for cleaning the implosive chamber is installed with seals. A stripping piston return load is rigidly attached to the upper end of the actuator piston rod. On the outer two-stage groove with the possibility of reciprocating motion, a movable sleeve with a piston is installed with seals. The internal cavity under the sleeve is filled with oil and in its upper part through openings and grooves is connected with the piston cavity of the stripping piston drive piston. In the lower reduced diameter of the housing part, longitudinal windows are made. A casing is rigidly attached to the case above the windows, which forms an annular cavity around the camera with a cross section equal to the area of the internal cross section of the camera. From the bottom to the body on a sealed thread, the camera sleeve is rigidly fixed, which is closed from below by a sleeve connected to the sleeve on a sealed thread. A check valve is installed in the axial bore of the coupling to prevent liquid from entering the chamber. Moreover, the outlet openings from the non-return valve go above the lower end of the casing. This allows the device to work on clean fluid with a lower density than the fluid in the well, for example, oil, which is poured into the chamber before the descent. The lower load is rigidly attached to the bottom clutch in a shape that ensures the vertical position of the camera axis. The value of the load should provide a pressure in the oil cavity sufficient to move the stripping piston up without detaching the device from the bottom. As an example, consider a device with a stripping stroke of 0.4 m operating at a depth of 500 m. The diameter of the stripping piston is d p = 0.1411 m.

Площадь поршня зачистки составит fп=3,14dп2/4=0,0156 м2.Stripping piston area will be f n = 3,14d n 2/4 = 0.0156 m 2.

Необходимое усилие на поршне зачистки T=ΔP fп=78144 H.The required force on the piston stripping T = ΔP f p = 78144 H.

При использовании в качестве груза одной (10 м длиной) УБТ165,×57,2 с погонной массой 147,3 кг/м будем иметь вес неподвижных частей устройства порядка Gн=15000 H.When using as a load one (10 m long) UBT165, × 57.2 with a linear mass of 147.3 kg / m, we will have the weight of the stationary parts of the device of order G n = 15000 H.

Отношение площадей привода поршня зачистки должно быть больше T/Gн=5,2.The ratio of the areas of the drive of the stripping piston should be greater than T / G n = 5.2.

Принимаем с запасом 5,5.Accepted with a margin of 5.5.

Диаметр приводного внутреннего штока примем dш1=0,03 м.The diameter of the drive inner rod take d W1 = 0.03 m

Диаметр внутренней приводной гильзы примем dг1=0,128 м.The diameter of the inner drive sleeve take d g1 = 0,128 m

Площадь приводного сечения поршня зачистки будет Δfп1=3,14(dп12/4п12-dш2/4)=0,01215 м2.Sectional area of the drive piston will sweep Δf n1 = 3,14 (d n1 2/4 2 n1 -d w 2/4) = 0.01215 m 2.

Площадь приводного сечения наружного ползуна будет Δfп2=fп1/5,5=0,0022 м2.The drive cross-sectional area of the outer slider will be Δf p2 = f p1 / 5.5 = 0.0022 m 2 .

Диаметр приводного наружного штока примем dш2=0,146 м.The diameter of the drive outer rod we take d W2 = 0,146 m

Площадь сечения приводного наружного штока fш2=3,14ш22/4=0,0167 м2.Sectional area of the outer drive rod f w2 w2 = 3.14 2/4 = 0.0167 m 2.

Площадь сечения приводной наружной гильзы fг2=fш2+Δfп2=0,0189 м2.The cross-sectional area of the drive outer sleeve f g2 = f W2 + Δf p2 = 0,0189 m 2 .

Диаметр наружной приводной гильзы примем dг2=2(fг2/3,14)0,5=0,155 м.The diameter of the outer drive sleeve will take d g2 = 2 (f g2 / 3,14) 0,5 = 0,155 m

Давление в масляной полости Pм=Gн/Δfп2=6,8 МПа.The pressure in the oil cavity P m = G n / Δf p2 = 6.8 MPa.

Ударное давление Pуд=41,1 МПа.Impact pressure P beats = 41.1 MPa.

На глубине 1000 м для обеспечения работоспособности источника груз должен быть в 2 раза больше, то есть необходимо будет использовать 2 трубы (по 10 м длиной) УБТ165,×57,2 общей массой 3000 кг.At a depth of 1000 m, to ensure the operability of the source, the load should be 2 times more, that is, it will be necessary to use 2 pipes (10 m long) UBT165 × 57.2 with a total weight of 3000 kg.

На глубине 1000 м будет: необходимое усилие на поршне зачистки T=ΔP fп=156287 H;At a depth of 1000 m will be: the required force on the stripping piston T = ΔP f p = 156287 H;

давление в масляной полости Pм=Gн/Δfп2=13,6 МПа; ударное давление Pуд=41,1 МПа.the pressure in the oil cavity P m = G n / Δf p2 = 13.6 MPa; shock pressure P beats = 41.1 MPa.

Подвижная гильза сверху жестко крепится к отсеку с сейсмическим приемником. Отсек через кабельный наконечник крепится к грузонесущему кабелю. Поршень зачистки с возможностью возвратно-поступательного движения уплотнен в гильзе камеры и сверху жестко закреплен с уплотнением к полому ползуну, который свободно вставлен и уплотнен в отверстии хвостовика, жестко закрепленного и уплотненного на штоке, и ограничен в осевом перемещении нижним буртом хвостовика. Внутри камеры под поршнем зачистки свободно с большим радиальным зазором установлен боек, который выполнен с внутренней проточкой в осевом отверстии, которая с возможностью взаимодействовать с несколькими пружинными зацепами, жестко закрепленными в нижней части поршня зачистки. Окна камеры находятся в открытом положении, когда поршень зачистки находится в крайнем верхнем положении. Рабочие площади поршня привода поршня зачистки и подвижной гильзы с поршнем подобраны так, что давление в масленой полости при натяжении кабеля создает усилие на поршне зачистки превышающее усилие на нем от гидростатического давления. По этой причине при натяжении кабеля при помощи лебедки в первый момент происходит зачистка камеры, потом открытие окон и гидравлический удар жидкости и бойка по дну муфты и только потом подъем устройства над забоем. При постановке устройства на забой и появления слабины в кабеле поршень зачистки под действием груза возврата опускается в крайнее нижнее положение, где пружинными захватами соединяется с бойком. В отсеке установлен сейсмический приемник, который по первому полученному максимальному сигналу управляет пускам сейсмостанции, установленной на устье скважины, и передает в дальнейшем на станцию полученные им параметры отраженных волны.The movable sleeve on top is rigidly attached to the compartment with the seismic receiver. The compartment through the cable lug is attached to the load-carrying cable. A reciprocating stripping piston is sealed in the chamber sleeve and is rigidly fixed from above to the hollow slider, which is freely inserted and sealed in the hole of the shank, rigidly fixed and sealed on the rod, and is limited in axial movement by the lower shoulder of the shank. Inside the chamber under the stripping piston, a striker is installed freely with a large radial clearance, which is made with an internal groove in the axial hole, which can interact with several spring hooks rigidly fixed to the bottom of the stripping piston. The windows of the chamber are in the open position when the stripping piston is in its highest position. The working area of the stripping piston drive piston and the movable sleeve with the piston are selected so that the pressure in the oil cavity when the cable is tensioned creates a force on the stripping piston exceeding the force on it from hydrostatic pressure. For this reason, when the cable is pulled with a winch, the chamber is first stripped, then the windows open and a hydraulic shock of the fluid and the hammer hits the bottom of the coupling and only then lift the device above the bottom. When setting the device to the bottom and the appearance of slack in the cable, the stripping piston under the action of the return load drops to its lowest position, where it is connected to the striker by spring grippers. A seismic receiver is installed in the compartment, which, according to the first received maximum signal, controls the starts of the seismic station installed at the wellhead and subsequently transmits the parameters of the reflected waves received by it to the station.

В процессе бурения при подъеме инструмента для замены, когда необходимо провести сейсмические прогнозные исследования прискважинной зоны ниже и сбоку от забоя, устройство на кабеле спускается на забой. При спуске поршень зачистки под действием веса основного груза через гидравлическую связь в полостях, заполненных маслом, находится в крайнем верхнем положении. При постановке устройства на забой и появления слабины в кабеле поршень зачистки под действием груза возврата опускается в крайнее нижнее положение, где пружинными захватами соединяется с бойком. При этом жидкость из камеры будет выдавливаться в кольцевую полость между камерой и кожухом. Для пуска устройства необходимо с максимальной скоростью начать выбирать лебедкой кабель. При этом в масляной полости будет создаваться давление, которое начнет двигать поршень зачистки вверх. 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 зачистки вместе с ползуном относительно хвостовика и штока вверх и резко откроет окна. Под бойком будет разряжение, заполненное парами жидкости. Боек, толкаемый потоком жидкости с большой скоростью (на глубине 500 м она примерно равна 60 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 выше описанного примера это будет давление примерно равное 41,1 МПа. Использование бойка увеличивает силу удара примерно в несколько раз, так как плотность стали почти в 7,85 раз больше плотности воды. Заполнение камеры по времени занимает менее 0,01 с. Гидравлический удар происходит еще до момента прихода штока в крайнее верхнее положение, что гарантированно защищает кабель от воздействия динамических нагрузок от гидравлического удара. Для следующего пуска устройства необходимо его поставить на забой, как описано выше. Наличие кожуха, образующего кольцевую полость с площадью поперечного сечения равной площади внутреннего сечения камеры увеличивает массу движущегося потока, что увеличивает энергию воздействия. Также кожух и верхнее положение окон камеры под ним позволяет работать устройству на чистой жидкости, так как рабочая жидкость будет из камеры попадать под кожух и затем обратно, что облегчит условия работы устройства.During drilling, when lifting a tool for replacement, when it is necessary to conduct seismic predictive studies of the borehole zone below and to the side of the bottom, the device on the cable descends to the bottom. During the descent, the stripping piston under the action of the weight of the main load through a hydraulic connection in the cavities filled with oil is in its highest position. When setting the device to the bottom and the appearance of slack in the cable, the stripping piston under the action of the return load drops to its lowest position, where it is connected to the striker by spring grippers. In this case, the liquid from the chamber will be extruded into the annular cavity between the chamber and the casing. To start the device, it is necessary to start choosing a cable with a winch at maximum speed. In this case, pressure will be created in the oil cavity, which will begin to move the stripping piston up. When the piston moves from its lowest position upwards, it will hold the hammer by means of a spring grip. At the moment when the stripping piston starts to open the windows, the well fluid under pressure will burst into the cavity between the stripping piston and the striker and the flow pressure will disconnect the striker from the stripping piston and move the stripping piston together with the slider relative to the shank and the rod upward and open the windows sharply. Under the striker there will be a vacuum filled with liquid vapor. The firing pin, pushed by the fluid stream at high speed (at a depth of 500 m, it is approximately equal to 60 m / s), together with the stream will hit the bottom of the chamber. The fluid flow will stop abruptly, a hydraulic shock will occur, the kinetic energy of the fluid flow will be converted to the energy of the shock pressure, for the chamber of the above example, this will be a pressure of approximately 41.1 MPa. Using a striker increases the force of impact by several times, since the density of steel is almost 7.85 times higher than the density of water. It takes less than 0.01 s to fill the chamber in time. Water hammer occurs before the rod comes to its highest position, which guarantees the cable is protected from dynamic stress from water hammer. For the next start-up of the device, it is necessary to put it on the face, as described above. The presence of a casing, forming an annular cavity with a cross-sectional area equal to the area of the inner section of the chamber increases the mass of the moving stream, which increases the energy of exposure. Also, the casing and the upper position of the camera windows under it allows the device to work on clean liquid, since the working fluid will fall from the camera under the casing and then back, which will facilitate the working conditions of the device.

Данное устройство проще по своей конструкции и по управлению пуска и подготовки к следующему пуску по сравнению с известными аналогамиThis device is simpler in its design and in managing the start-up and preparation for the next start-up in comparison with well-known analogues

На фиг.1 изображен продольный разрез устройства в момент, когда оно стоит на забое при отсутствии натяжения в кабеле.Figure 1 shows a longitudinal section of the device at the time when it is on the bottom in the absence of tension in the cable.

Устройство содержит полый корпус 1, во внутренней двухступенчатой проточке 2 которого с возможностью возвратно-поступательного движения установлен с уплотнениями поршень 3 привода со штоком 4 поршня 5 зачистки имплозивной камеры 6. К верхнему концу штока 4 поршня 3 привода жестко крепиться груз 7 возврата поршня 5 зачистки. На наружной двухступенчатой проточке 8 с возможностью возвратно-поступательного движения установлена с уплотнениями подвижная гильза 9 с поршнем 10. Внутренняя полость 11 под гильзой 9 заполнена маслом и в верхней своей части через отверстия 12, 13, 14 и проточку 15 связана с подпоршневой полостью 16 поршня 3 привода поршня 5 зачистки. В нижней уменьшенного диаметра части 17 корпуса 1 выполнены продольные окна 18. К корпусу выше окон жестко крепится кожух 19, который образует вокруг камеры кольцевую полость 20. Снизу к корпусу 1 на герметичной резьбе жестко крепится гильза 21 камеры 6, которая снизу закрыта муфтой 22, соединенной с гильзой 21 на герметичной резьбе. В осевое отверстие муфты 22 установлен обратный клапан 23. Причем выходные отверстия 24 от обратного клапана 23 выходят выше нижнего торца кожуха 19. К муфте 22 снизу жестко крепится нижний груз 25. Подвижная гильза 9 сверху жестко крепится к отсеку 26 с сейсмическим приемником 27. Отсек 26 через кабельный наконечник 28 крепится к грузонесущему кабелю 29. Поршень 5 зачистки с возможностью возвратно-поступательного движения уплотнен в гильзе 21 камеры 6 и сверху жестко закреплен с уплотнением к полому ползуну 30, который свободно вставлен и уплотнен в отверстии хвостовика 31, жестко закрепленного и уплотненного на штоке 4, и ограничен в осевом перемещении нижним буртом 32 хвостовика 31. Внутри камеры под поршнем 5 зачистки свободно с большим радиальным зазором установлен боек 33, который выполнен с внутренней проточкой 34 в осевом отверстии, которая взаимодействует с несколькими пружинными зацепами 35, жестко закрепленными в нижней части поршня 5 зачистки.The device comprises a hollow body 1, in the internal two-stage groove 2 of which, with the possibility of reciprocating motion, the drive piston 3 with the piston rod 4 of the piston 5 for stripping the implosion chamber 6 is mounted with seals. The load 7 of the piston 5 for stripping 5 is rigidly fixed to the upper end of the rod 4 of the actuator . A movable sleeve 9 with a piston 10 is installed on the outer two-stage groove 8 with the possibility of reciprocating movement. The inner cavity 11 under the sleeve 9 is filled with oil and in its upper part through holes 12, 13, 14 and the groove 15 is connected to the piston cavity 16 of the piston 3 piston drive 5 stripping. In the lower reduced diameter of the part 17 of the housing 1, longitudinal windows 18 are made 18. A casing 19 is rigidly fixed to the housing above the windows, which forms an annular cavity 20 around the chamber 20. From the bottom to the housing 1, the sleeve 21 of the chamber 6 is rigidly attached to the seal, which is closed by the sleeve 22 from below, connected to the sleeve 21 on a sealed thread. A check valve 23 is installed in the axial bore of the sleeve 22. Moreover, the outlet openings 24 from the check valve 23 extend above the lower end of the casing 19. The lower load 25 is rigidly attached to the coupling 22 from below. The movable sleeve 9 is rigidly attached to the compartment 26 with the seismic receiver 27. Compartment 26 through the cable lug 28 is attached to the load-carrying cable 29. The stripping piston 5 is reciprocally sealed in the sleeve 21 of the chamber 6 and is rigidly fixed from above to the hollow slider 30, which is freely inserted and sealed in the hole shank 31, rigidly fixed and sealed on the rod 4, and limited in axial movement by the lower shoulder 32 of the shank 31. Inside the chamber under the stripping piston 5, a striker 33 is installed freely with a large radial clearance, which is made with an internal groove 34 in the axial hole that interacts with several spring hooks 35 rigidly fixed in the lower part of the stripping piston 5.

В процессе бурения при подъеме инструмента для замены, когда необходимо провести сейсмические прогнозные исследования прискважинной зоны ниже и сбоку от забоя, устройство на кабеле 29 спускается на забой. При спуске поршень 5 зачистки под действием веса основного груза 25 через гидравлическую связь в полостях, заполненных маслом, находится в крайнем верхнем положении. При постановке устройства на забой и появления слабины в кабеле 25 поршень зачистки под действием груза 7 возврата опускается в крайнее нижнее положение, где пружинными захватами 35 соединяется с бойком 33. При этом жидкость из камеры 6 будет выдавливаться в кольцевую полость 20 между камерой 6 и кожухом 19. Положение, когда устройство стоит на забое или дне моря показано на чертеже. Для пуска устройства необходимо с максимальной скоростью начать выбирать лебедкой кабель 29. При этом в масляной полости будет создаваться давление, которое начнет двигать поршень 5 зачистки вверх при помощи поршня 3 привода. Вначале движения штока 4 вверх он сдвинется относительно ползуна 30 до момента, когда ползун 30 упрется в бурт 32. После этого начнется движение штока 4 с поршнем 5 и бойком 33 вверх. При движении поршня 5 из крайнего нижнего положения вверх, он будет удерживать боек 33 посредством пружинного захвата 35. Когда поршень 5 начнет открывать окна 18 скважинная жидкость под давлением начнет врываться в полость между поршнем 5 и бойком 33. Это давление потока отсоединит боек 33 от поршня 5, и реактивная сила потока сдвинет поршень 5 вместе с ползуном 30 относительно хвостовика 31 и штока 4 вверх и резко откроет окна. Под бойком 33 при движении его вместе с потоком жидкости вниз будет разрежение, заполненное парами жидкости. Боек 33, толкаемый потоком жидкости с большой скоростью, вместе с потоком ударится о дно камеры. Поток жидкости резко остановится, произойдет гидравлический удар, кинетическая энергия потока жидкости перейдет в энергию ударного давления Для следующего пуска устройства необходимо его поставить на забой, как описано выше.In the drilling process when lifting the tool for replacement, when it is necessary to conduct seismic predictive studies of the borehole zone below and to the side of the bottom, the device on cable 29 descends to the bottom. During descent, the stripping piston 5 under the influence of the weight of the main load 25 through a hydraulic connection in the cavities filled with oil, is in its highest position. When setting the device to the bottom and the appearance of slack in the cable 25, the stripping piston under the action of the return load 7 is lowered to its lowest position, where it is connected by spring grippers 35 to the striker 33. In this case, the liquid from the chamber 6 will be extruded into the annular cavity 20 between the chamber 6 and the casing 19. The position when the device is on the bottom or bottom of the sea is shown in the drawing. To start the device, it is necessary to start choosing cable 29 with a winch at maximum speed. In this case, pressure will be created in the oil cavity, which will begin to move the stripping piston 5 with the help of the drive piston 3. At the beginning of the movement of the rod 4 upward, it will move relative to the slider 30 until the moment when the slider 30 rests against the shoulder 32. After that, the movement of the rod 4 with the piston 5 and the striker 33 upward will begin. When the piston 5 moves from its extreme lower position upwards, it will hold the hammer 33 by means of a spring grip 35. When the piston 5 begins to open the windows 18, the well fluid under pressure will burst into the cavity between the piston 5 and the hammer 33. This flow pressure will disconnect the hammer 33 from the piston 5, and the reactive force of the flow will move the piston 5 together with the slider 30 relative to the shank 31 and the rod 4 upward and will open the windows sharply. Under the striker 33, when it moves along with the liquid flow downward, there will be a vacuum filled with liquid vapor. The hammer 33, pushed by the fluid stream at high speed, will hit the bottom of the chamber along with the stream. The fluid flow will stop abruptly, a hydraulic shock will occur, the kinetic energy of the fluid flow will be converted to the energy of the shock pressure. For the next start-up of the device, it must be put to the bottom, as described above.

Claims (1)

Скважинный источник, содержащий корпус, кабельный ввод, имплозивную камеру с окнами, привод поршня зачистки, отличающийся тем, что в полый корпус, во внутреннюю двухступенчатую проточку которого с возможностью возвратно-поступательного движения установлен с уплотнениями поршень привода со штоком поршня зачистки имплозивной камеры; к верхнему концу штока поршня привода жестко крепиться груз возврата поршня зачистки; на наружной двухступенчатой проточке корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения установлена с уплотнениями подвижная гильза с поршнем; внутренняя полость под гильзой заполнена маслом и в верхней своей части через радиальные отверстия и внутреннюю проточку высотой более хода поршня зачистки связана с подпоршневой полостью поршня привода поршня зачистки; причем рабочие площади приводного поршня и подвижной гильзы соотносятся так, что давление в масляной полости, создаваемое натяжением кабеля, создает усилие на поршне зачистки больше чем усилие на нем от гидравлического давления при нахождении источника на забое; в нижней уменьшенного диаметра части корпуса выполнены продольные окна; к корпусу выше окон жестко крепиться кожух, который образует вокруг камеры кольцевую полость с площадью поперечного сечения, равной площади внутреннего сечения камеры; снизу к корпусу на герметичной резьбе жестко крепится гильза камеры, которая снизу закрыта муфтой, соединенной с гильзой на герметичной резьбе; в осевое отверстие муфты установлен обратный клапан, причем выходные отверстия от обратного клапана выходят выше нижнего торца кожуха; к муфте снизу жестко крепится нижний груз; сверху к подвижной гильзе жестко крепится к отсеку с сейсмическим приемником, который через кабельный наконечник подсоединяется к грузонесущему кабелю; поршень зачистки с возможностью возвратно-поступательного движения установлен и уплотнен в гильзе камеры и сверху жестко закреплен с уплотнением к полому ползуну, который свободно вставлен и уплотнен в отверстии хвостовика, жестко закрепленного и уплотненного на штоке, и ограниченного в осевом перемещении нижним буртом хвостовика; внутри камеры под поршнем зачистки свободно с большим радиальным зазором установлен боек, который выполнен с внутренней проточкой в осевом глухом отверстии, которая взаимодействует с несколькими пружинными зацепами, жестко закрепленными в нижней части поршня зачистки. A downhole source comprising a housing, a cable entry, an implosive chamber with windows, a stripping piston drive, characterized in that a drive piston with seals of the stripping piston of the implosive chamber is sealed with seals with the possibility of reciprocating movement into the hollow body, into the two-stage groove of the piston; to the upper end of the piston rod of the drive, the stripping piston return load is rigidly fixed; on the outer two-stage groove of the housing with the possibility of reciprocating motion mounted with seals movable sleeve with a piston; the internal cavity under the liner is filled with oil and in its upper part through radial holes and an internal groove with a height greater than the stroke of the stripping piston is connected with the sub-piston cavity of the stripping piston drive; moreover, the working areas of the drive piston and the movable sleeve are correlated so that the pressure in the oil cavity created by the cable tension creates a force on the stripping piston more than the force on it from the hydraulic pressure when the source is on the bottom; longitudinal windows are made in the lower reduced diameter of the housing part; a casing is rigidly fixed to the case above the windows, which forms an annular cavity around the camera with a cross-sectional area equal to the internal section of the chamber; from the bottom to the body on a sealed thread, the camera sleeve is rigidly fixed, which is closed from below by a sleeve connected to the sleeve on a sealed thread; a check valve is installed in the axial hole of the coupling, and the outlet openings from the check valve extend above the lower end of the casing; the lower load is rigidly attached to the bottom coupling; the top of the movable sleeve is rigidly attached to the compartment with the seismic receiver, which is connected via a cable lug to the load-carrying cable; a stripping piston with the possibility of reciprocating motion is installed and sealed in the chamber sleeve and rigidly fixed on top with a seal to the hollow slider, which is freely inserted and sealed in the hole of the shank, rigidly fixed and sealed on the rod, and limited in axial movement by the lower shoulder of the shank; inside the chamber under the stripping piston, a striker is installed freely with a large radial clearance, which is made with an internal groove in an axial blind hole that interacts with several spring hooks rigidly fixed to the bottom of the stripping piston.
RU2010133207/28A 2010-08-06 2010-08-06 Bore-hole implosive source of seismic vibrations RU2501042C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010133207/28A RU2501042C2 (en) 2010-08-06 2010-08-06 Bore-hole implosive source of seismic vibrations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010133207/28A RU2501042C2 (en) 2010-08-06 2010-08-06 Bore-hole implosive source of seismic vibrations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010133207A RU2010133207A (en) 2012-02-20
RU2501042C2 true RU2501042C2 (en) 2013-12-10

Family

ID=45854192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010133207/28A RU2501042C2 (en) 2010-08-06 2010-08-06 Bore-hole implosive source of seismic vibrations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2501042C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1679432A1 (en) * 1988-12-14 1991-09-23 Институт Горного Дела Ан Казсср Wave radiating element for holes
US6193010B1 (en) * 1999-10-06 2001-02-27 Tomoseis Corporation System for generating a seismic signal in a borehole
RU2166779C1 (en) * 2000-02-03 2001-05-10 Томский политехнический университет Borehole source of seismic pulses

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1679432A1 (en) * 1988-12-14 1991-09-23 Институт Горного Дела Ан Казсср Wave radiating element for holes
US6193010B1 (en) * 1999-10-06 2001-02-27 Tomoseis Corporation System for generating a seismic signal in a borehole
RU2166779C1 (en) * 2000-02-03 2001-05-10 Томский политехнический университет Borehole source of seismic pulses

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010133207A (en) 2012-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6626248B1 (en) Assembly and method for jarring a drilling drive pipe into undersea formation
CA2650364C (en) Method for jarring with a downhole pulling tool
US20060207770A1 (en) Methods and apparatus for placement of well equipment
RU2448230C1 (en) Hydraulic impact device
US9988869B2 (en) Jarring using controllable powered bidirectional mechanical jar
EP2956609B1 (en) A fluid pressure driven, high frequency percussion hammer for drilling in hard formations
CN109736774A (en) Down-hole vibration source
RU2501042C2 (en) Bore-hole implosive source of seismic vibrations
RU2638673C1 (en) Device for interval hydraulic fracturing of formation
RU2468192C1 (en) Implosion-hydropulse device for stimulation of well productivity
CN108252671B (en) Pulse vibration frequency generator
RU2456641C2 (en) Implosive downhole seismic source
RU2607843C2 (en) High-frequency drilling hammer with hydraulic drive, intended for hard rocks percussion drilling
CN105649546A (en) Downhole tool realizing stable impact effect through pressure pulses
RU42063U1 (en) MULTI-BASED VACUUM-PNEUMATIC BOTTOM DEPOSITION SAMPLER
RU2488143C2 (en) Implosive source for underwater profiling
SU905409A1 (en) Hydraulic percussive device
RU2447462C2 (en) Well implosive source of seismic oscillations
KR101378379B1 (en) Hammer drill of excavaton
RU2390802C1 (en) Borehole implosive source of seismic vibrations
RU2316644C2 (en) Mechanical-hydraulic perforator
RU2324031C2 (en) Impact action device
SU1752908A1 (en) Hydraulic vibrator
RU2449321C2 (en) Downhole gas seismic source
SU1625959A2 (en) Hydraulic impact tool

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150807