Гідравлічний каверномір

1 Гідравлічний каверномір, який містить порожнистий корпус з пакером, порожнина якого сполучається з порожниною корпусу, носій інформації по діаметру свердловини та центратор, який відрізняється тим, що в корпусі встановлено гнучкі тяги з можливістю осьового обмеженого ходу, які в верхній частині кріпляться до внутрішньої порожнини тороподібного пакера, і які пропущені через діаметрально протилежні отвори в корпусі і закріплені через пружини в його нижній частині, причому на тягах встановлені пружні пера, що взаємодіють по твірній з пластичним знімним екраном, який розміщено у внутрішній порожнині циліндра, вільно встановленого у внутрішній порожнині корпусу каверноміра з можливістю обмеженого обертання 2 Каверномір за п 1, який відрізняється тим, що на циліндрі-носм екрана, що має можливість обмеженого обертання, в верхній торцевій частині виконано косі зубці, а на гнучких тягах встановлено циліндричні штовхачі, що взаємодіють з зубцями при завершенні циклу вимірювання і установленні тяг в вихідне положення 3 Каверномір за п 1, який відрізняється тим, що в нижній частині корпусу встановлено порожнистий конусний поршень, що взаємодіє в робочому положенні з радіально встановленими в корпусі рухомими штоками, які центрують пристрій в свердловині Винахід відноситься до геофізичних досліджень свердловин, зокрема, до проведення кавернометрм автономно, або в комплексі з іншими дослідженнями, наприклад, з витратометрією ВІДОМІ серійні каверноміри, що включають свердловинний пристрій-зонд, радіальна деформація якого трансформується на поверхню в вигляді електричних сигналів, що приймаються на поверхню сигнальною геофізичною апаратурою [Ивачев Л М Борьба с поглощениями промывочной жидкости при бурении геологоразведочных скважин М , Недра, 1975] В результаті переміщення каверноміра по стовбуру свердловини отримують криву змінення діаметра з глибиною БІЛЬШІСТЬ сучасних каверномірів дають величину діаметру свердловини, що відповідає окружності по точкам важелів або ліхтаря, яких, як правило, не більш 3-х на свердловинний пристрій Площа цього кола суттєво відрізняється від фактичної площі поперечного перетину свердловини, який може бути не завжди круговий Тому гам, де необхідно для отримання більш надійних даних про діаметр свердловини, використовують повторну або багатократну каверномет рію одних і тих же інтервалів, що вимагає додаткових витрат Крім того, існуючі каверноміри складні по конструкції і потребують спеціального геофізичного обладнання та обслуговуючого персоналу, що не прийнятне для проведення оперативної кавернометрм Найбільш близьким по технічному рішенню аналогом пропонованого пристрою є гідравлічний пакер для свердловинного витратоміру по авторському свідоцтву СРСР №1442645, кл Е21 В/47/10, 1988р Свердловинний пристрій цього каверноміру виконано в вигляді еластичної оболонки пакеру, усередині якого поміщений реостат, а оболонка наповнена електропровідною та неелектропровідною рідинами, що не змішуються та взаємодіють зі спіраллю реостата Радіальне деформований пакер копіює перетин свердловини, змінюючи рівень контакту двох рідин з реостатом, а інформація про нього і, ВІДПОВІДНО, про діаметр свердловини в вигляді електричних сигналів, які поступають на поверхневу геофізичну апаратуру Цей пристрій дозволяє досить точно вирахувати умовний діаметр свердловини, хоча й не дає 00 ю 52989 інформації про конфігурацію м перетину, яка необхідна при проведенні дослідних І тампонажних робіт на свердловинах з гідрогеологічними ускладненнями При проведенні досліджень (спуску та ПІД'ЙОМІ свердловинного обладнання) еластичний пакер постійно знаходиться в радіальне деформованому стані та контактує зі стінками свердловини, що негативно позначається на його ресурсі і надійності роботи пристрою в цілому Крім того, цей пристрій, як і ІНШІ каверноміри, потребує спеціальної геофізичної апаратури для приймання інформації результатів заміру і досить складний в експлуатації Метою винаходу є спрощення кострукцм та и експлуатаційних характеристик з одночасним підвищенням точності, надійності та функціональності роботи пристрою Технічні задачі, що визначають вирішення поставленої мети за допомогою пропонованого пристрою, зводяться до того, щоб замінити характерний для існуючих аналогів складний по конструкції та в експлуатації носій інформації по кавернометрм з електричним каналом зв'язку і поверхневою геофізичною апаратурою на автономний гідромеханічний пристрій для дискретного копіювання і реєстрації фактичного діаметру свердловині, при цьому конструкція кавернометра повинна відповідати, компоновкам, придатних для проведення крім кавернометрм інших гідрогеологічних досліджень Для цього гідравлічний каверномір, який включає пустотілий корпус з пакером, носій інформації по діаметру свердловини і центратор, і досягає указаної мети тим, що він обладнаний автономним гідромеханічним носієм інформації по заміру фактичного діаметра свердловини Останній складається із гнучких тяг (не менше 4-х), які закріплені в верхній частині у внутрішній порожнині тороподібного пакера що встановлений на ЗОВНІШНІЙ поверхні корпуса, пропущені через діаметрально протилежні отвори в корпусі і закріплені через пружини в нижній частині корпусу, причому на тягах закріплені пружні пера, які взаємодіють з пластичним зйомним екраном, який поміщено у внутрішній порожнині циліндра вільно встановленого з можливістю обертання відносно корпусу, при цьому торець циліндра-носія екрану виконано в вигляді косих зубців, що взаємодіють з циліндричними штовхачами, які установлено на гнучких тягах При подачі промивальної рідини пакер, радіально деформуючись і копіюючи січення ствола свердловини, виймає по радіусу корпуса гнучкі тяги на величину розробки в відповідному напрямку ствола свердловини і ця величина у вигляді вертикальних ЛІНІЙ при русі тяги вверх, наноситься пружним пером по твірній пластичного екрану При відключенні промивки гнучкі тяги під дією натягнутої пружини вертаються в вихідне положення, при цьому штовхачі, які встановлено на них, взаємодіють з косими зубами циліндра-носія екрану, повертаючи його на визначений шаг для нанесення слідуючи ЛІНІЙ ПО результатам заміру при повторенні цикла на слідуючому інтервалі На поверхню з корпуса гідравлічного каверноміра виймають зйомник екран, заміряють величину вертикальних ЛІНІЙ ПО ЙОГО твірним і, знаючи порядок нанесення ЛІНІЙ, неважко побудувати достатньо точне січення ствола свердловини на ВІДПОВІДНИХ глибинах та визначити його площу З метою розширення функціональної можливості гідравлічного каверноміру він має також центруючий пристрій, виконаний у вигляді пустотілого конусного поршня, який взаємодіє в робочому положенні з радіально встановленими в корпусі рухомими центруючими штоками, що в сполученні з пакером дозволяє використовувати пропонований пристрій для проведення крім кавернометрм витратометрію та ІНШІ гідрогеологічні випробування На фіг 1 схематично показано гідравлічний каверномір з центруючим пристроєм і витратоміром (умовно), повздовжній розріз, на фіг 2 - поперечный розріз пакера (А-А, фиг 1), що копіює каверну стовбура свердловини, на фіг 3 - розгортка екрану каверноміра (по розрізу А-А) Каверномір містить у собі тороподібний пакер 1, виконаний із пластичного матеріалу (наприклад, гуми) і закріплений на корпусі 2 на рівні радіальних отворів "о", через які порожнина корпуса 2 сполучається з порожниною пакера 1 (КІЛЬКІСТЬ отворів на цьому рівні у корпусі 2 довільна, але не менш 4х) 3 внутрішньої сторони порожнини пакера 1 кріпляться гнучкі тяги 3, що пропускаються через ВІДПОВІДНІ радіальні отвори "о" в порожнину корпуса 2 і кріпляться через пружини в натягнутому стані в нижній частині корпуса У нижній частині каверноміра вільно встановлений на опорі 5 і підшипнику 6 радіально рухливий циліндр 7, що має у верхній торцевій частини косі торцеві зубці "а" На рухливих в осьовому напрямку тягах 3, пропущених по периферії внутрішньої порожнини циліндра 7, жорстко встановлені на рівні підстави зубців "а" циліндричні штовхачі 8, взаємодіючі з косими зубцями "а" На внутрішній поверхні циліндра 7 закріплений знімний пластинчастий екран 9, виконаний, наприклад, з відпрацьованої фотоплівки На рівні підстави циліндра 7 на тягах 3 жорстко закріплені гнучкі пружинні пера 10 гострим кінцем взаємодіючі з екраном 9 Нижче до корпуса 2 каверноміра кріпиться корпус 11 пристрою для центрування пристрою в свердловині, куди поміщений конусний порожній поршень 12 із дроселюючими отворами «в», що у нижній конусній частині підпружений, а пружина 13 встановлена на переході 14 що центрує пристрій На поверхні корпуса 11 закріплені одним кіпцем пластинчасті пружини 15, вільний кінець яких взаємодіє з рухливими в радіальному напрямку штоками 16 Штоки 16 (у КІЛЬКОСТІ 3-4 шт) вільно встановлені в радіальних направляючих «в» корпуса 11 і в робочому положенні ЗОВНІШНІМ торцем, постаченим упором 17, взаємодіють зі стінкою свердловини, а внутрішнім, розташованим у порожнині корпуса 11, - з конусною поверхнею поршня 12 У порожнині корпуса 11, вище поршня 12 можна установити, при необхідності, витратомір «Р» будь-якого типу, що працює при опущеній у свердловині КОЛОНІ Для проведення кавернометрм зібраний каверномір з'єднується з бурильною колоною і опускається в свердловину на потрібну глибину При необхідності проведення комплексних досліджень в 52989 порожнину корпуса центратора 11 розміщується витратомір "Р" (Фіг1) R вихідному положенні пакер 1 знаходиться в зімкнутому положенні за рахунок натяжіння тросів 3 під дією пружини 4, що дозволяє без перешкоджань опускати каверномір по стовбуру свердловини Опустивши каверномір на потрібну глибину, в колону подають під тиском до 20 ати промивальну рідину Збільшення тиску в корпусі 2 утворюється за рахунок дроселюючих насадок в нижньому конусному поршні 12, при цьому рідина через отвори "о" надходить в порожнину пакера 1, який під тиском радіально деформується, точно копіюючи персти стовбуру свердловини в МІСЦІ установки пакера (Фіг 2) Радіально деформуючись, пакер 1 протягає через отвори "о" гнучкі тяги 3, на яких закріплені пружні пера 10, що взаємодіють з пластичним екраном 9, на якому вони в процесі поступального руху угору вичерчують вертикальні лінії по твірній циліндра 7, причому, висота цих ЛІНІЙ буде відповідати радіусу свердловини в точці відповідної тяги (Фіг 3) В той час, під тиском рідини конусний поршень 12, деформуючи пружину 13, опускається, взаємодіючи з упорами 17, які радіально розсовуються і центрують пристрій в свердловині Промивальна рідина із порожнини конхса 12 через отвори "б" поступав до нижнього центруючого переходу 14, а із нього в свердловину Після короткочасної подачі промивку відключають, тиск падає і пакер 1 під дією пружин 4 і тяг З займає вихідне (зібране) положення Поршень 12 під дією пружини 13 також займає вихідне положення, вивільняючи від контакту зі стінками свердловини упори 17 При русі гнучких тяг 3 вниз під дією пружин 4 циліндричні штовхачі 8, жорстко закріплені натягах, взаємодіють з косими зубцями "а" верхньої частини циліндр) 7 від чого останній повертається на величину шага зубців Це необхідно для того, щоб при послідуючому замірі окреслювання ЛІНІЙ, що характеризують діаметр свердловин, проводилось на новій (сусідній) ДІЛЬНИЦІ екрану 9 Після вимикання промивальної рідини каверномір, що зайняв вихідне положення опускають (піднімають) на наступну глибину, включають промивальну рідину і цикл повторюється Після проведення повного обсягу кавернометрм (більш 40 точок за один оберт циліндру скранопосія 7 каверномір піднімають на поверхню, знімають екран 9 і по його розгоріці (фіг 3) обчислюють і будують перетин свердловини в ВІДПОВІДНИХ точках (Фіг 2) Враховуючи порядок розташування вертикальних ЛІНІЙ, ЩО окреслились на екрані, заміряють їх висоту і перевищення над рівнем, що відображує номінальний діаметр свердловини (DCB, ФігЗ), та підраховують і графічно будують дійсну площу перетину свердловини (Фіг 2) Причому, чим більше гнучких тяг з перами 10 (Фіг1) взаємодіють з пакером 1, тим точніше буде відбудована площа та геометрія перетину каверни Для об'єктивної оцінки діаметра свердловини необхідно застосовувати не менше 4-х діаметрально розташованих тяг з фіксуючими елементами Пропонований каверномір дозволить оперативно, силами бурової бригади проводит кавернометрію свердловини з достатньо високим ступенем точності, надійності та функціональними можливостями 52989 ФІГ.1 А-А Розгортка екрану (по А-А) Фіг.2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24