Устройство для исследования цементного кольца за обсадной колонной
Использование: для контроля качества цементирования обсадных колон скважин малого диаметра в нефтяной и газовой промышленности. Задача: повышение точности установки измерительных зондов и надежности работы прибора, расширение объема и качества получаемой информации. Сущность изобретения: измерительный блок снабжен компенсатором длины, опорой, выполненной из эластичного материала, преобразователем гамма каротажа, датчиком углового положения и упруго зажат между свинцовым экраном и верхней заглушкой, Положительный эффект: повышение надежности работы прибора и чувствительности, расширение объема и качества получаемой информации, что позволит повысить эффективность проведения мероприятий по охране недр и пресноводных горизонтов и сократит объемы, затрачиваемых при проведении ремонтных работ, энерго- и материало-рессурсов.
Полезная модель относится к области геофизических исследований скважин и может быть использована для контроля качества цементирования обсадных колонн скважин малого диаметра методом рассеянного гамма излучения.
Известен 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 приборам, следовательно, надежность работы прибора.
Наиболее близким по технической сущности является, принятый за прототип, прибор для контроля технического состояния обсаженных скважин, содержащий кожух, заглушки - направляющие с пружинными центраторами фонарного типа, внутри кожуха прибора размещены измерительные зонды плотномера и толщиномера, закрепленный на верхней заглушке 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, опорный амортизационный наконечник, а в нижней заглушке - направляющей установлены шток с источником гамма излучения, свинцовый экран с коллимационными окнами для источника и приемного преобразователя зонда толщиномера, и радиальный, опорный, амортизационный наконечник, причем, опоры наконечника выполнены в виде двух полуколец, установленных на резиновых кольцах, размещенных в кольцевой канавке, расположенной на наружной поверхности наконечника и стянутых стопорным кольцом
(Патент №39957 от 20.08.2004 г., БИ №23).
Основной недостаток данного прибора заключен в неточной установке измерительных зондов, обусловленной наличием значительной размерной цепи, входящих в прибор составных частей, закрепленных на противоположных концах корпуса прибора - на верхней и нижней заглушках, что, в условиях применения в приборах малого диаметра, где приемные детекторы малы, приводит к установке приемных детекторов вне коллимационных окон защитных экранов, снижая порог чувствительности зондов и достоверность получаемой информации, а следовательно надежность работы прибора.
Технической задачей полезной модели является повышение точности установки измерительных зондов, надежности работы прибора и расширение объема и качества получаемой информации.
Указанная задача достигается тем, что устройство для исследования цементного кольца за обсадной колонной в скважине, содержащее заглушки - направляющие с пружинными центраторами, шток с источником гамма излучения, кожух с размещенными внутри измерительными зондами плотномера и толщиномера, выполненными в виде установленного на нижней заглушке - направляющей свинцового экрана с коллимационными окнами под источник гамма излучения и детектор толщиномера, с радиальным, опорным, амортизационным наконечником, опоры которого выполнены в виде двух полуколец, установленных на резиновых кольцах, размещенных в кольцевой канавке, расположенной на наружной
поверхности наконечника и стянутых стопорным кольцом, и измерительного блока, включающего электронный блок, взаимоэкранированные, равномерно расположенные и равноудаленные от оси устройства приемные преобразователи зонда плотномера и, расположенный по оси устройства, приемный преобразователь зонда толщиномера, измерительный блок снабжен компенсатором длины и опорой, выполненной из эластичного материала, и упруго зажат между свинцовым экраном, установленным на нижней заглушке - направляющей и верхней заглушкой - направляющей.
Новыми признаками прибора является то, что измерительный блок снабжен: компенсатором длины и опорой, выполненной из эластичного материала, таким образом, измерительный блок свободно установлен и упруго зажат между двух опор " свинцового экрана и верхней заглушки - направляющей, что обеспечивает:
- точность установки измерительных зондов, а значит, повышается чувствительность зондов и достоверность получаемой информации;
- легкость монтажа и демонтажа измерительного блока, поскольку исключается вращение измерительного блока в процессе свинчивания верхней заглушки - направляющей, что исключает возможность повреждения монтажных проводов, а следовательно, повышает надежность работы устройства в целом;
- компенсирует инструментальную погрешность от неперпендикулярности сопрягаемых торцов и размеров длин свинцового экрана и
измерительного блока,
- в случае, выполнения компенсатора длины в виде опорного радиального и осевого амортизатора, снижаются поперечные перемещения измерительного блока и гасятся поперечные вибрации измерительного блока при перемещении устройства по колонне труб скважины, повышая при этом поперечную вибропрочность измерительного блока, а, следовательно, повышая надежность работы устройства в целом.
Из анализа патентной и научно-технической литературы подобное решение не известно, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критериям «Новизна».
На фиг.1 представлен общий вид модели устройства для исследования цементного кольца за обсадной колонной в скважине.
Устройство содержит заглушки - направляющие 1,2 с пружинными центраторами 3, шток 4 с источником гамма излучения 5, кожух 6 с размещенными внутри измерительными зондами плотномера и толщиномера, выполненными в виде установленного на нижней заглушке - направляющей 1 свинцового экрана 7, с коллимационными окнами под источник 5 гамма излучения и детектор толщиномера, с радиальным, опорным, амортизационным наконечником 8, опоры которого выполнены в виде двух полуколец, установленных на резиновых кольцах 10, размещенных в кольцевой канавке, расположенной на наружной поверхности наконечника 8, и стянутых стопорным кольцом 11, и измерительного
блока 12, включающего электронный блок 13, взаимоэкранированные свинцовым экраном 14, равномерно расположенные и равноудаленные от оси устройства приемные преобразователи 15 зонда плотномера, и приемный преобразователь зонда толщиномера 16, расположенный по оси устройства. На измерительный блок 12 установлены:
- компенсатор длины 17, выполненный в виде опорных осевого и радиального амортизаторов. Опорный осевой амортизатор состоит из цилиндрической пружины 18, зажатой между двумя опорными втулками 19 и 20, одна из которых 19 установлена на корпусе измерительного блока, а другая 20 - на верхней заглушке - направляющей, а опорный радиальный амортизатор 21 установлен на корпусе измерительного блока 12 под опорным осевым амортизатором и состоит из опор 22, выполненных в виде двух полуколец, установленных на резиновых кольцах 23, размещенных в кольцевой канавке, расположенной на наружной поверхности корпуса измерительного блока 12, и стянутых стопорным кольцом 24;
- опора 25, выполненная из эластичного материала, и представляющая собой, например, резиновое уплотнительное кольцо или втулку.
Функции осевого и радиального опорных амортизаторов в компенсаторе длины 17 могут быть совмещены и в одной детали, выполненной из эластичного материала.
Измерительный блок 12 свободно установлен и упруго зажат между торцом свинцового экрана 7 и торцом верхней заглушки - направляющей
2 через компенсатор длины 17, которым в данном случае является пружина 18, выполняющая для измерительного блока 32 роль осевого опорного амортизатора.
Устройство работает следующим образом.
Устройство на кабеле опускают в скважину на глубину исследуемого интервала и, при последующем подъеме, производят запись каротажных диаграмм.
При этом источник гамма излучения 5 излучает гамма кванты в пространство, а детекторы вторичного гамма излучения, установленные в приемных преобразователях 15 и 16 зондов плотномера и толщиномера, принимают и преобразуют рассеиваемое от исследуемого пространства гамма излучение в электрические сигналы, которые преобразуются и формируются в электронном блоке 13 и по кабелю передают полученную информацию на наземный регистратор, при этом,
- вибрации поперечного направления, возникающие при перемещении устройства по колонне скважины в свинцовом экране 7, консольно закрепленном на нижней заглушке - направляющей 1, гасятся в радиальном, опорном, амортизационном наконечнике 8 резиновыми кольцами 10, на которых установлены опорные полукольца 9, стянутые стопорным кольцом 11, а вибрации, возникающие в упруго установленном измерительном блоке 12, гасятся на радиальном, опорном амортизаторе 21, резиновыми кольцами 23, на которых установлены опорные полукольца 22, стянутые стопорным кольцом 24;
- вибрации продольного направления возникающие на измерительном блоке 12, свободно устанавливаемом и упруго зажатом в устройстве между компенсатором длины 17 и опорой 25, гасятся на компенсаторе длины 17 пружиной 18, выполняющей роль осевого опорного амортизатора.
Сообразуясь с необходимостью введения поправок получаемой информации на естественный радиоактивный фон и возможностью привязки информационных диаграмм к литологическому разрезу скважины, устройство может быть дополнено приемным преобразователем гамма каротажа 26, детектор 27 которого установлен по оси устройства.
Сообразуясь с необходимостью развертки селективных информационных диаграмм зондов плотномера по периметру скважин устройство может быть дополнено датчиком углового положения 28, устанавливаемым соосно с измерительным блоком 12 и обеспечивающим привязку диаграмм по поперечному сечению скважин к плоскости условно принятой за отсчетную.
Таким образом, новыми признаками устройства являются:
- введение преобразователя гамма каротажа, что расширяет функциональные возможности прибора, за счет использования данных гамма каротажа для введения поправки в данные измерительных зондов толщиномера и плотномера по естественному радиоактивному фону местности; либо для привязки данных каротажа измерительных зондов толщиномера и плотномера к литологическому разрезу скважины,
либо для привязки данных каротажа по глубине скважины;
- введение датчика углового положения, применение которого расширяет возможности интерпретации селективных диаграмм от измерительных зондов плотномера, позволяя вводить обработку с учетом привязки данных диаграмм к поперечному сечению скважины, что увеличивает информативность данных каротажных диаграмм, расширяя объем и качество полученной информации.
Устройство с установленными в измерительный блок 12 приемным преобразователем гамма каротажа 26 и датчиком углового положения 28 работает аналогично работе вышеописанного устройства, только число записываемых диаграмм будет увеличено за счет информационной диаграммы преобразователя гамма каротажа 26 и диаграммы от датчика углового положения 28, который показывает местоположение одного из приемных преобразователей зонда плотномера в момент записи информации относительно плоскости, условно принятой за отсчетную.
Предлагаемое устройство реализовано при разработке прибора скважинного контроля качества цементирования ЦМ(3-4), что позволяет сделать вывод о «Промышленной применимости».
Таким образом, устройство позволяет повысить точность установки измерительных зондов и надежность работы прибора в условиях исследования обсаженных скважин малых диаметров, расширить объем и качество получаемой информации в результате чего, достигается технический эффект, заключающийся в качественном выявлении
дефектов цементирования обсадных колонн, что, в конечном итоге, ведет к повышению экологической безопасности разработки нефтегазовых месторождений.
1. Устройство для исследования цементного кольца за обсадной колонной в скважине содержащее заглушки-направляющие с пружинными центраторами, шток с источником гамма излучения, кожух с размещенными внутри измерительными зондами плотномера и толщиномера, выполненными в виде, установленного на нижней заглушке-направляющей, свинцового экрана с коллимационными окнами под источник гамма излучения и детектор толщиномера и радиальным опорным амортизационным наконечником, опоры которого выполнены в виде двух полуколец, установленных на резиновых кольцах, размещенных в кольцевой канавке, расположенной на наружной поверхности наконечника и стянутых стопорным кольцом, и измерительного блока, включающего электронный блок, взаимоэкранированные, равномерно расположенные и равноудаленные от оси устройства приемные преобразователи зонда плотномера и, расположенный по оси устройства, приемный преобразователь зонда толщиномера, отличающееся тем, что измерительный блок снабжен компенсатором длины и опорой, выполненной из эластичного материала, и упруго зажат между свинцовым экраном, установленным на нижней заглушке-направляющей, и верхней заглушкой-направляющей.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительный блок снабжен приемным преобразователем гамма каротажа.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измерительный блок снабжен датчиком углового положения.
