Прибор для контроля технического состояния обсаженных скважин

(57) Использование: для контроля качества цементирования обсадных колонн скважин методом рассеянного гамма излучения. Задача: повышение надежности работы прибора и расширение области его применения. Сущность изобретения: введены дополнительные опоры-амортизаторы на консольно закрепленные внутри прибора блоки, введены опорные втулки - центраторы для работы в горизонтальных и пружинные центраторы - в вертикальных обсаженных скважинах. 11оложительный эффект: повышение надежности работы прибора и расширение области его применения в результате чего достигается технический эффект, заключающийся в выявлении дефектов цементирования обсадных колонн, что в конечном итоге ведет к повышению экологической безопасности разработки нефтегазовых месторождений.

Полезная модель относится к области геофизических исследований скважин и может быть использована для контроля качества цементирования обсадных колонн скважин методом рассеянного гамма излучения.

Наиболее близким по технической сущности является принятый за прототип прибор для контроля технического состояния обсаженных скважин СГДТ-3 широко применяемый в промысловой геофизике для контроля качества цементирования наклонно-направленных скважин, содержащий кожух, заглушки - направляющие с подпружиненными центраторами шарнирно рычажного типа, внутри кожуха прибора размещены измерительные зонды плотномера и толщиномера, причем, в нижней заглушке - направляющей установлены шток с источником гамма излучения и свинцовый экран с коллимационными окнами для источника и приемного преобразователя зонда толщиномера, а на верхней заглушке - направляющей - измерительный блок, включающий электронный блок, взаимоэкранированные, равномерно расположенные и равноудаленные от оси прибора приемные преобразователи зонда плотномера и, расположенный по оси прибора, приемный преобразователь зонда толщиномера. (Геофизическая аппаратура, вып.74,

с.139...143, Л., «Недра», 1981 г.).

Недостатком известного прибора является наличие в приборе консольно закрепленных массивных свинцового экрана и измерительного блока, что в приборах малого диаметра, где длина этих узлов многократно превышает их диаметр, ухудшает механические характеристики прибора и, следовательно, надежность работы прибора.

Технической задачей полезной модели является повышение надежности работы прибора и расширение области его применения.

Указанная задача достигается тем, что прибор для контроля технического состояния обсаженных скважин, содержащий кожух, заглушки-направляющие с подпружиненными центраторами шарнирно рычажного типа, размещенные внутри кожуха измерительные зонды плотномера и толщиномера, где в нижней заглушке -направляющей установлены шток с источником гамма излучения и свинцовый экран с коллимационными окнами для источника и приемного преобразователя зонда толщиномера, а на верхней заглушке-направляющей - измерительный блок, включающий электронный блок, взаимоэкранированные, равномерно расположенные и равноудаленные от оси прибора приемные преобразователи зонда плотномера, и расположенный по оси прибора приемный преобразователь зонда толщиномера, снабжен опорными, амортизационными наконечниками, опоры которых выполнены в виде двух полуколец, установленных на резиновых кольцах, размещенных в кольцевой канавке, расположенной на наружной поверхности наконечника, и

стянутых стопорным кольцом.

Новыми признаками прибора является то, что:

- закрепленные консольно внутри кожуха прибора блоки снабжены дополнительными опорами, роль которых выполняют наконечники с опорами - амортизаторами, что перераспределяет нагрузку от сил тяжести между местом крепления узла и введенной опорой;

- опоры-амортизаторы выполнены в виде двух полуколец, установленных на резиновых кольцах, размещенных в кольцевой канавке наконечника, и стянутых стопорным кольцом, что позволяет им не только выполнять роль опор, но и амортизировать закрепленные внутри прибора измерительный блок и свинцовый экран.

Из анализа патентной и научно-технической литературы подобное решение не известно, что позволяет сделать вывод о новизне предложения.

На фиг.1 представлен вариант конструкции прибора для контроля технического состояния обсадных колонн в наклонно-направленных скважинах.

Прибор на фиг.1 содержит кожух 1 с заглушками-направляющими 2 и 3, на которых установлены подпружиненные центраторы 4 шарнирно-рычажного типа, а внутри кожуха J установлены измерительные зонды плотномера и толщиномера, причем в нижней заглушке 2 консольно закреплен свинцовый экран 5 с круговыми коллимационными окнами для источника и приемного преобразователя зонда

толщиномера, а по оси прибора установлен шток с источником гамма излучения 6, на верхней заглушке 3 консольно закреплен измерительный блок, включающий электронный блок 7, приемные преобразователи 8 зонда плотномера, равномерно расположенные и равноудаленные от оси прибора и взаимоэкранированные свинцовым экраном 9, и приемный преобразователь 10 зонда толщиномера, расположенный по оси прибора;

свинцовый экран 5 и измерительный блок снабжены опорными наконечниками 11 и 12, на наружной поверхности которых выполнена кольцевая канавка, где размещены амортизаторы, роль которых выполняют резиновые кольца 13 и 14, на которых установлены опоры, выполненные в виде двух опорных полуколец 15 и 16, стянутых стопорным кольцом 17;

место установки штока с источником гамма излучения 6 на нижней заглушке 2 защищено легко съемным подпружиненным наконечником 18с байонетным замком, а верхняя направляющая 3 оканчивается переходником 19 под кабельный наконечник.

Прибор работает следующим образом.

Прибор на кабеле опускают в скважину на глубину исследуемого интервала и, при последующем подъеме, производят запись каротажных диаграмм. При этом источник гамма излучения 6, установленный в заглушке-направляющей 2, излучает гамма кванты в пространство, а приемные преобразователи зондов толщиномера 10 и плотномера 8 принимают и преобразуют рассеиваемое от исследуемого пространства гамма излучение и через электронный блок 7 и кабель передают

информацию на наземный регистратор. Прибор центрируется по оси обсадной колонны центраторами 4, установленными на заглушках-направляющих 2 и 3. Опорные наконечники 11 и 12 позволяют перераспределить усилия от силы тяжести консольно закрепленных свинцового экрана 5 и измерительного блока, включающего электронный блок 7, приемные преобразователи 8 и 10 и свинцовый экран 9, между местом крепления блоков и опорными полукольцами 15 и 16, установленными на резиновые кольца 13 и 14, размещенные в кольцевой канавке опорных наконечников 11 и 12. При изменении угла наклона скважины нагрузка на опорные поверхности и места крепления консольно закрепленных блоков возрастает, а при прохождении мест стыка труб - муфтовых соединений колонны возрастает и нагрузка от ударов и вибраций, частично погашенных в центраторах, но поступающих на эти блоки через опорные полукольца 15 и 16, но при этом дальнейшее распространение нагрузки гасится на амортизаторах, роль которых выполняют резиновые кольца 13 и 14.

При применении предлагаемого прибора в горизонтальных скважинах, отличающихся большим радиусом искривления ствола скважины в местах перехода на горизонтальный участок и изменением положения прибора в процессе работы, что меняет распределение усилий в инертных массах отдельных узлов и всего прибора в целом, а значит и нагрузок на опоры центраторов, необходимо сократить общую длину прибора и ввести более прочные опоры - центраторы.

Указанная задача достигается тем, что, в приборе, описанном выше, центраторы выполнены в виде втулок с равномерно расположенными на наружной поверхности ребрами, с торца, по внутреннему диаметру втулок выполнена круговая проточка, втулки установлены на кожухе прибора по его концам проточками к торцам кожуха прибора и закреплены стопорными кольцами.

Новыми признаками прибора являются:

замена центраторов шарнирно рычажного типа, устанавливаемых на заглушках - направляющих, на втулки с опорными ребрами, которые устанавливаются на кожухе прибора, что позволяет сократить длину прибора и усилить прочность центраторов;

введение круговой проточки по внутреннему диаметру втулок, что позволяет защитить стопорное кольцо, установленное в проточке, от смещения в процессе перемещения прибора по обсадной колонне скважины.

Прибор с центраторами, выполненными в виде втулок с опорными ребрами, представлен на фиг.2.

Прибор содержит кожух 1, нижнюю и верхнюю заглушки 2 и 3, свинцовый экран 5, шток с источником 6 гамма излучения, измерительный блок, включающий электронный блок 7, приемные преобразователи 8 зонда плотномера, свинцовый экран 9, приемный преобразователь 10 зонда толщиномера, опорные наконечники 11 и 12, с полукольцами 15 и 16, резиновыми кольцами 13 и 14 и стопорным кольцом 17,

нижний наконечник 18 и верхний наконечник 19, две втулки 20 с опорными ребрами и стопорные кольца 21 и 22.

Прибор работает аналогично прибору, описанному выше, только центрирование прибора в скважине и скольжение прибора по обсадной колонне происходит по ребристой опорной поверхности втулок 20, при этом длина опорной поверхности втулок выбирается с перекрытием зазора в муфтовых соединениях - стыках труб обсадных колонн.

Сообразуясь с экономической целесообразностью при контроле прибором технического состояния обсаженных вертикальных скважин возможно упрощение конструкции центраторов.

Указанная задача достигается тем, что в описанном выше приборе на заглушках - направляющих установлены пружинные центраторы фонарного типа.

Новыми признаками прибора является замена подпружиненных центраторов шарнирно рычажного типа на пружинные центраторы фонарного типа, более простых в изготовлении, но менее жестких по сравнению с имеющимися, так как в вертикальных скважинах нагрузка на центраторы значительно меньше по сравнению с нагрузками в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Прибор с центраторами фонарного типа представлен на фиг.3.

Прибор содержит кожух I, нижнюю и верхнюю заглушки 2 и 3, свинцовый экран 5 с круговыми коллимационными окнами, шток с источником 6 гамма излучения, измерительный блок, включающий

электронный блок 7, приемные преобразователи 8 зонда плотномера, свинцовый экран 9, приемный преобразователь 10 зонда толщиномера, опорные наконечники 11 и 12, с полукольцами 15 и 16, резиновыми кольцами 13 и 14 и стопорным кольцом 17, нижний наконечник 18 и верхний наконечник 19, два пружинных центратора фонарного типа 23.

Прибор работает аналогично прибору, описанному выше, только центрирование прибора и его скольжение по колонне скважины происходит по опорной поверхности пружин центраторов фонарного типа.

Предлагаемый прибор реализован в двух вариантах с пружинными центраторами фонарного типа и с опорными втулками при разработке и выпуске цементомера ЦМ-4, опробован в скважинах и доказал свою работоспособность, что позволяет сделать вывод о промышленной применимости.

Таким образом, прибор позволяет повысить надежность работы в условиях исследования вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных обсаженных скважин, в результате чего, достигается технический эффект, заключающийся в выявлении дефектов цементирования обсадных колонн, что в конечном итоге ведет к повышению экологической безопасности разработки нефтегазовых месторождений.

1. Прибор для контроля технического состояния обсаженных скважин, содержащий кожух, заглушки-направляющие с подпружиненными центраторами шарнирно рычажного типа, внутри кожуха прибора размещены измерительные зонды плотномера и толщиномера, причем в нижней заглушке-направляющей установлены шток с источником гамма излучения и свинцовый экран с коллимационными окнами для источника и приемного преобразователя зонда толщиномера, а на верхней заглушке-направляющей – измерительный блок, включающий электронный блок, взаимоэкранированные, равномерно расположенные и равноудаленные от оси прибора приемные преобразователи зонда плотномера и, расположенный по оси прибора, приемный преобразователь зонда толщиномера, отличающийся тем, что прибор снабжен опорными, амортизационными наконечниками, опоры которых выполнены в виде двух полуколец, установленных на резиновых кольцах, размещенных в кольцевой канавке, расположенной на наружной поверхности наконечника и стянутых стопорным кольцом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центраторы выполнены в виде втулок с равномерно расположенными на наружной поверхности ребрами, с торца, по внутреннему диаметру втулок, выполнена круговая проточка, причем втулки установлены на кожухе прибора по его концам проточками к торцам кожуха прибора и закреплены стопорными кольцами.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на заглушках-направляющих установлены пружинные центраторы фонарного типа.