RU2507372C1

RU2507372C1 - Device with block and tackle to displace downhole instruments under production pump

Info

Publication number: RU2507372C1
Application number: RU2012131378/03A
Authority: RU
Inventors: Михаил Петрович Пасечник; Сергей Геннадьевич Филинков; Игорь Анатольевич Клишин; Илья Валерьевич Петрушенко; Николай Александрович Горбунов; Сергей Владимирович Басанец
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Газпромнефть-Ноябрьскнефтегазгеофизика"
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-02-20

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.

SUBSTANCE: proposed device is configured as follows. Electric drive is arranged under extraction pump and connected via bevel gear pair and chain gearing with bottom moving block and tackle running on the principle of high-speed transmission. Multiple-strand geophysical cable extends from well mouth supply said electric drive and is wound on top and bottom tackle blocks Downhole instruments controlled remotely from well mouth via geophysical cable are suspended from its end under bottom moving tackle block. Device case is equipped with top and bottom end switches to reverse the electric motor drive.

EFFECT: increased interval of analysis over well depth, transmission of data in real time, decreased device OD.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может применяться в скважинах, оборудованных добычным насосом типа электроцентробежный насос (ЭЦН), для исследования профиля притока в интервале пласта по глубине скважины с помощью скважинных многопараметровых измерительных приборов, перемещаемых на геофизическом кабеле.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in wells equipped with a production pump such as an electric centrifugal pump (ESP), to study the profile of the inflow in the interval of the formation along the depth of the well using multi-parameter downhole measuring instruments that are moved on a geophysical cable.

Известно устройство для спуска-подъема геофизических приборов на кабеле под добычным насосом (см. патент RU №0085188, МПК E21B 47/00, опубл. 27.07.2009), принятое за наиболее близкий аналог. В данном известном устройстве под добычным насосом закреплен механизм, состоящий из электродвигателя, подключенного с одной стороны к добычному насосу, а с другой стороны - к барабану с намотанным на нем тросом, и полиспаста, содержащего верхний блок и нижний подвижный блок, который имеет возможность спуска-подъема посредством троса и под которым на кабеле подвешены геофизические приборы. Барабан выполняет, таким образом, функцию элемента преобразования движения, преобразуя вращательное движение выходного вала электропривода в поступательное движение нижнего подвижного блока полиспаста, в результате чего осуществляется спуск или подъем приборов в скважине.A device for lowering and lifting geophysical instruments on a cable under a production pump (see patent RU No. 0085188, IPC E21B 47/00, publ. 07.27.2009), adopted as the closest analogue. In this known device, under the production pump, a mechanism is fixed, consisting of an electric motor connected on one side to the production pump and, on the other hand, to a drum with a cable wound thereon, and a chain block containing a top block and a lower movable block, which has the possibility of descent -lifting through a cable and under which geophysical instruments are suspended on the cable. Thus, the drum performs the function of a motion conversion element, converting the rotational motion of the output shaft of the electric drive into the translational motion of the lower pulley block, resulting in the descent or lifting of devices in the well.

Известное устройство позволяет проводить исследования по глубине скважины в интервале пласта. Однако конструктивное исполнение данного устройства имеет ряд недостатков, к которым можно отнести горизонтальное последовательное расположение под добычным насосом электродвигателя и барабана. Такое расположение электродвигателя и барабана не позволяет оптимизировать габариты устройства по диаметру. Данное известное устройство обеспечивает относительно небольшой интервал перемещения прибора в скважине в силу того, что используется полиспаст, работающий по принципу силовой, а не скоростной передачи. Наконец данное устройство не позволяет вести непрерывную передачу информации от скважинного геофизического прибора на поверхность скважины в виду того, что геофизический прибор является автономным и подвешивается на отрезке кабеля, который не связан дистанционно с геофизическим регистратором, установленным на устье скважины.The known device allows for research on the depth of the well in the interval of the reservoir. However, the design of this device has several disadvantages, which include horizontal sequential location under the extraction pump of the electric motor and the drum. This arrangement of the electric motor and the drum does not allow to optimize the dimensions of the device in diameter. This known device provides a relatively short interval of movement of the device in the well due to the fact that a chain hoist is used, operating on the principle of power rather than high-speed transmission. Finally, this device does not allow continuous transmission of information from the downhole geophysical instrument to the surface of the well, since the geophysical instrument is autonomous and is suspended on a piece of cable that is not remotely connected to a geophysical recorder installed at the wellhead.

Задачей полезной модели является создание устройства, лишенного названных недостатков аналогов.The objective of the utility model is to create a device devoid of the above disadvantages of analogues.

Технический результат, обеспечиваемый предложенной полезной моделью, заключается в увеличении интервала исследования по глубине скважины, в возможности передачи в режиме реального времени информации о профиле притока по глубине в интервале исследования и в уменьшении наружного диаметра устройства.The technical result provided by the proposed utility model is to increase the study interval by well depth, to transmit real-time information about the inflow profile in depth in the study interval, and to reduce the outer diameter of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для перемещения скважинных приборов под добычным насосом, содержащем установленный под обычным насосом электропривод, соединенный через элемент преобразования движения с нижним подвижным блоком полиспаста, под которым подвешены скважинные приборы, согласно предложенному, в качестве элемента преобразования движения установлены коническая шестеренчатая пара и цепная передача, скважинные приборы подвешены на многожильном геофизическом кабеле, по которому осуществляется их дистанционное управление с устья скважины, многожильный геофизический кабель подключен к электроприводу для подачи питания с устья скважины, а в полиспасте навит на верхний неподвижный блок через захват нижнего подвижного блока, при этом на корпусе устройства в предельных точках хода нижнего подвижного блока полиспаста установлены верхний и нижний концевые переключатели для реверсирования направления вращения электропривода.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for moving downhole tools under the production pump, comprising an electric drive mounted under a conventional pump, connected through a motion conversion element to a lower mobile pulley block, under which the downhole tools are suspended, according to the proposed, as a motion conversion element are installed bevel gear pair and chain transmission, downhole tools are suspended on a multicore geophysical cable, through which they are controlled remotely from the wellhead, a multicore geophysical cable is connected to the electric drive to supply power from the wellhead, and in the chain hoist it is wound onto the upper stationary block through the gripper of the lower mobile block, while the upper shear points on the device casing are installed and lower limit switches for reversing the direction of rotation of the electric drive.

Предложенное устройство показано на чертеже в виде продольного разреза.The proposed device is shown in the drawing in the form of a longitudinal section.

Устройство содержит скважинный прибор 1 (или два последовательно соединенных прибора), который размещен с возможностью перемещения вдоль скважины под добычным насосом ЭЦН 2 на геофизическом кабеле 3. Под добычным насосом 2 через насосно-компрессорные трубы (НКТ) 4 установлен корпус 5 устройства для перемещения скважинного прибора 1. Длина НКТ 4 подбирается таким образом, чтобы после спуска ЭЦН 2 на проектную глубину интервал перемещения геофизического прибора 1 находился в намеченных глубинах исследования скважины. В верхней части корпуса 5 установлен электропривод 6. Выходной вал электропривода 6 соединен через датчик глубин 7 с конической шестеренчатой парой 8, которая передает движение на замкнутую вкруговую цепь 9, являющуюся приводом подвижного блока 11 полиспаста. Верхний неподвижный блок 10 полиспаста жестко закреплен к корпусу 5 непосредственно под конической парой 8. На верхний неподвижный блок 10 навит геофизический кабель 3 через захват геофизическим кабелем 3 нижнего подвижного блока 11 полиспаста. Нижний подвижный блок 11 полиспаста находится в жестком зацеплении с цепью 9. Блоков в полиспасте (верхних неподвижных и нижних подвижных) может быть установлено по два с целью увеличения полезного действия полиспаста, которое в данном случае, то есть при работе по принципу скоростной передачи, выражается в увеличении длины подвижной нижней части кабеля.The device comprises a downhole tool 1 (or two series-connected devices), which is placed with the possibility of moving along the well under the production pump ESP 2 on the geophysical cable 3. Under the production pump 2 through the tubing 4, there is a housing 5 of the device for moving the downhole instrument 1. The length of the tubing 4 is selected so that after the descent of the ESP 2 to the design depth, the interval of movement of the geophysical instrument 1 is in the intended depths of the well study. An electric drive 6 is installed in the upper part of the housing 5. The output shaft of the electric drive 6 is connected via a depth sensor 7 to a bevel gear pair 8, which transmits the movement to a closed circular circuit 9, which is the drive of the moving block 11 of the chain block. The upper fixed block 10 of the chain hoist is rigidly fixed to the housing 5 directly under the conical pair 8. A geophysical cable 3 is wound onto the upper stationary block 10 through the capture of the lower mobile block 11 of the chain block by a geophysical cable 3. The lower mobile block of the chain hoist 11 is in tight engagement with the chain 9. The blocks in the chain block (upper fixed and lower mobile) can be installed in two in order to increase the efficiency of the chain block, which in this case, that is, when working on the principle of high-speed transmission, is expressed in increasing the length of the movable bottom of the cable.

На внутренней стенке корпуса 5 в точках крайнего верхнего и крайнего нижнего положений подвижного блока 11 установлены соответственно верхний и нижний концевые переключатели 12, которые выполнены с размером, обеспечивающим контакт с подвижным блоком 11.On the inner wall of the housing 5 at the points of the upper and lower extreme positions of the movable block 11 are installed, respectively, upper and lower limit switches 12, which are made with a size that provides contact with the movable block 11.

В качестве геофизического кабеля 3, протянутого с устья скважины к электроприводу 6, используется бронированный многожильный геофизический кабель, который прикреплен к колонне насосно-компрессорных труб хомутами. По одной жиле геофизического кабеля 3 подается питание на электропривод 6, по второй жиле осуществляется питание скважинного прибора 1 и передача информации от скважинного прибора 1 на геофизический регистратор, установленный на устье скважины (на чертеже не показан), третья жила используется для контроля за перемещением прибора 1, а остальные жилы используются для передачи показаний с датчика глубин 7 и для получения дополнительных измерений. В качестве геофизического кабеля 3, применяемого ниже электропривода 6, используется небронированный трехжильный кабель 3.As a geophysical cable 3, stretched from the wellhead to the electric drive 6, an armored multicore geophysical cable is used, which is attached to the tubing string with clamps. One core of the geophysical cable 3 is supplied with power to the electric drive 6, the second core is powered by the downhole tool 1 and information is transmitted from the downhole tool 1 to the geophysical recorder installed at the wellhead (not shown in the drawing), the third core is used to control the movement of the device 1, and the remaining cores are used to transmit readings from a depth sensor 7 and to obtain additional measurements. As the geophysical cable 3 used below the electric drive 6, an unarmored three-core cable 3 is used.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Перед спуском в скважину к нижней части добычного насоса 2 (типа ЭЦН) на НКТ 4 монтируют корпус 5 предложенного устройства, которое собрано и готово к проведению исследований. Внутри устройства в исходном состоянии нижний подвижный блок 11 находится в крайнем нижнем положении, в контакте с нижним концевым переключателем 12.Before lowering into the well to the bottom of the production pump 2 (type ESP) on the tubing 4 mount the housing 5 of the proposed device, which is assembled and ready for research. Inside the device, in the initial state, the lower movable unit 11 is in its lowest position, in contact with the lower limit switch 12.

После спуска добычного насоса ЭЦН 2 и устройства в скважину на заданную глубину проведения исследований жилы верхнего конца геофизического кабеля 3 на устье скважины подключают соответственно к блоку управления и к геофизическому регистратору (на чертеже не показаны). По геофизическому кабелю 3 подают питание на электропривод 6, который начинает вращать коническую шестеренчатую пару 8, передающую движение на цепь 9. От движения цепи 9 нижний подвижный блок 11 начинает движение вверх. При этом происходит удлинение нижнего конца геофизического кабеля 3 и, соответственно, перемещение скважинного прибора 1 вниз по скважине.After lowering the production pump ESP 2 and the device into the well to a predetermined depth of research, the veins of the upper end of the geophysical cable 3 at the wellhead are connected respectively to the control unit and to the geophysical recorder (not shown in the drawing). The geophysical cable 3 supplies power to the electric drive 6, which starts to rotate the bevel gear pair 8, transmitting movement to the chain 9. From the movement of the chain 9, the lower movable block 11 starts to move up. In this case, the lower end of the geophysical cable 3 is elongated and, accordingly, the downhole tool 1 moves down the well.

В момент контакта нижнего подвижного блока 11 с верхним концевым переключателем 12 происходит отключение питания на электроприводе 6, и скважинный прибор 1 останавливается в нижней крайней точке интервала исследования профиля притока. После этого с блока управления электроприводом 6 по геофизическому кабелю 3 подают напряжение противоположной полярности, и выходной вал электропривода 6 начинает вращать коническую пару 8 в обратную сторону. Подвижный нижний блок 11 начинает перемещаться вниз, нижний свободный конец геофизического кабеля 3 укорачивается, а прибор 1, соответственно, осуществляет движение вверх.At the moment of contact of the lower movable block 11 with the upper limit switch 12, the power is turned off on the electric drive 6, and the downhole tool 1 stops at the lower extreme point of the interval for studying the inflow profile. After that, the voltage of the opposite polarity is supplied from the control unit of the electric drive 6 via a geophysical cable 3, and the output shaft of the electric drive 6 starts to rotate the conical pair 8 in the opposite direction. The movable lower block 11 begins to move down, the lower free end of the geophysical cable 3 is shortened, and the device 1, respectively, carries out the upward movement.

В процессе перемещения скважинного прибора 1 вверх и вниз по скважине происходит запись информации в интервале исследования по глубине скважины в режиме реального времени. Регистрируемая информация включает в себя кривые следующих методов: магнитный локатор муфт и перфорационных отверстий; естественный гамма фон пластов; высокочуствительная термометрия; барометрия (манометрия); влагометрия; резистивиметрия; термокондуктивный индикатор притока (термокондуктивный дебитомер); расходометрия механического типа и др.In the process of moving the downhole tool 1 up and down the well, information is recorded in the interval of the study along the depth of the well in real time. The recorded information includes curves of the following methods: magnetic locator of couplings and perforations; natural gamma background of layers; highly sensitive thermometry; barometry (manometry); moisture metering; resistivimetry; thermoconductive flow indicator (thermoconductive flow meter); mechanical flow metering, etc.

Запись можно производить как в определенной точке глубины, так и в определенный момент времени. Данные исследования можно осуществлять в дистанционном режиме, используя средства связи.Recording can be done both at a specific point in depth, and at a specific point in time. These studies can be carried out remotely using communication tools.

Использование в качестве элемента преобразования движения пары конических шестерен и цепной передачи позволяет выполнить устройство компактным в радиальном направлении, что немаловажно для оборудования, работающего в скважинах. При этом обеспечивается надежная передача усилия от выходного вала электропривода на нижний подвижный блок полиспаста.The use of a pair of bevel gears and chain transmission as an element of motion conversion allows the device to be compact in the radial direction, which is important for equipment operating in wells. This ensures reliable transmission of force from the output shaft of the electric drive to the lower movable pulley block.

Использование геофизического кабеля в предложенном скоростном полиспасте обеспечивает увеличение интервала исследования и возможность передачи на устье скважины информации о профиле притока в интервале пласта по глубине скважины в режиме реального времени.The use of a geophysical cable in the proposed high-speed pulley block provides an increase in the study interval and the possibility of transmitting information about the inflow profile at the wellhead in the interval of the formation along the depth of the well in real time.

Claims

A device for moving downhole tools under a production pump, comprising an electric drive mounted under the production pump, connected through a motion conversion element to a lower mobile pulley block, under which downhole tools are suspended, characterized in that a bevel gear pair and a chain gear are installed as a motion conversion element, downhole tools are suspended on a multicore geophysical cable, through which they are remotely controlled from the wellhead, The geophysical cable is connected to the electric drive to supply power from the wellhead, and in the tackle, it is wound onto the upper fixed block through the grip of the lower movable block; at the same time, the upper and lower limit switches for reversing the direction of rotation are installed on the device casing electric drive.