Сигнализатор допустимого искривления ствола скважины

ЮЗ СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧ ЕСКИСПУБЛИК 1739 О)5 Е 21 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИОРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКО Наиб ности и д гаем ом оп редел содержа стью, по мент, сф(71) Кольская комплексная геологоразведочная экспедиция сверхглубокого бурения (72) В.С.Басович, А.И.Леснов, В,И.Бердичевский, А.П,Федоров и Н.В.Попов (53) 622,241.7 (088,8)(56) Авторское свидетельство СССР М,1084430, кл. Е 21 В 47 Т 2, 1982.Авторское свидетельство СССР йт 1148398, кл, Е 21 В 47/02, 1983.(54) СИГНАЛИЗАТОР ДОПУСТИМОГО ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ (57) Использование: техника бурения нефтяных, газовых, геологоразведочных скважин. Сущность изобретения: сигнализатор содержит корпус, установленный в контейнеИзобретение относится к бурению нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин, а именно к устройствам для сигнализации допустимого искривления ствола скважины в процессе бурения,Известен преобразователь зенитного угла, содержащий датчик угла, включающий кольцевую полость, на внутренних стенках которой установлены электроды, заполненную двумя несмешивающимися жидкостями, одна из которых электропроводящая, а другая - диэлектрик, и измерительную электронную схему, причем каждыйэлектрод выполнен в виде витка с выводом, все,электроды уложены виток к витку и электрически связаны только через электропроводящую жидкость.Недостатками данного устройства являются невозможность его использования непосредственно в процессебурения, так как,ре, полусферу, на которой расположен стальной шар, поршень, имеющий в нижней части цилиндрический выступ и жестко соединенный штоком с затвором, перегородки, в которых выполнены промывочные отверстия для прохода бурового раствора и установлено седло, возвратную пружину. Диаметр цилиндрического выступа поршня соответствует допустимому искривлению ствола скважины. Полость корпуса заполняется рабочей жидкостью и изолируется от внешней среды уплотнительными элементами. Полость корпуса над поршнем сообщается с внешней средой посредством отверстия в корпусе, Контейнер является элементом компоновки низа бурильной колонны и присоединяется к ней с помощью стандартных замковых резьб. 1 ил,во-первых, для передачи информации от забойного устройства на поверхность требуется применение кабеля связи, во-.вторых, действующие вибрации будут разрушать границу между электропроводящей и диэлектрической жидкостями, что приведет к значительному снижение точности измерения, а также большая сложность или невозможность использования устройства. при высоких температурах (свыше 200 С) ввиду наличия в схеме электронных компонентов, неспособных работать при таких температурах. олее близким по технической сущостигаемому результату к предлау является устройство для ения кривизны ствола скважины, щее корпус, заполненный жидкодпружиненный прижимной элеру, на которой расположен шарик, 1739019транспортируемый гидротолкатель с радиальными каналами на боковой поверхности, внутри которого установлен шток с порщнем, зафиксированным среэным тарированным элементом, Работа данного устройства заключается в том, что для проведения измерения в бурильные трубы опу. скается гидротолкатель, который транспортируется потоком бурового раствора к забою. При посадке гидротолкателя в забойное устройство происходит его срабатывание и шарик, прижимаемый к сфере, оставляет на ней отметку (вмятину), по расположению которой судят о величине зенитного угла скважины.Недостатком данного устройства является отсутсвие оперативной информации о предельном искривлении ствола скважины в процессе бурения, так как считывание показаний производится только после подьема бурильной колонны и разборки прибора, в при продолжительных рейсах и изменениях геологических условий возможен резкий набор кривизны и превышение предельно допустимого искривления.Целью изобретения является получение оперативной информации о. предельном значении зенитного искривления ствола на забое скважины в процессе бурения.Поставленная цель дОстигается тем, что сигнализатор допустимого искривления ствола, содержащий корпус, заполненный жидкостью, с размещенным в нем полусферой и шариком на ней, шток и поршень, снабжен контейнером с перегородками, в которых выполнены отверстия для прохода промывочной жидкости, седлом, установленным в одном из отверстий, корпус размещен в контейнере, шток выполнен с затвором для перекрытия седла и жестко соединен с поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с шариком, при этом поршень имеет цилиндрический выступ с диаметром, соответствующим допустимому искривлению ствола скважины.Получение оперативной информации о допустимом значении искривления ствола скважины в процессе бурения обеспечивается за счет перекрытия затвором отверстия в седле и создания дополнительного перепада давления на устройстве, передаваемогв на поверхность по гидравлическому каналу связи, причем ггерекрытие отверстия в седле осуществляется при условии, когда центр шара расположен от оси прибора на расстоянии большем, чем радиус цюиндрического выступа. Такое полсжение шара соответствует допустимому значению искривления ствола скважины.10 штоком 6 с затвором 7, перегородки 8 и 9, в которых выполнены промывочные отвер стия А и Б для прохода бурового раствора и, уплотнительными элементами 12 и 13. Кон 20 тейнер 2 является элементом компоновки нитному углу искривления скважины), От 35. клонение г шара 4 от оси прибора будет 40 условиег О/2,50(2) 25 30 Получение информации о допустимом значении искривления ствола скважины производится при очередной остановке и последующем запуске буровых насосов,На чертеже представлен предлагаемый сигнализатор допустимого искривления ствола скважины,Сигнализатор содержит корпус 1, установленный в контейнере 2, полусферу 3, на которой расположен стальной шар 4, поршень 5, имеющий в нижней части цилиндрический выступ и жестко соединенный установлейо седло 10, возвратную пружину .11. Полость корпуса заполняется рабочей жидкостью и изолируется от внешней среды низа бурильной колонны (КНБК), присоединяется к ней с помощью стандартных замковых резьб и устанавливается непосредственно над долотом,Сигнализатор работает следующим образом.При отсутствии потока бурового раствора поршень 5 под действием предварительно сжатой пружины 11 будет находиться в крайнем верхнем положении, при этом шар 4, будучи свободным, под действием силы тяжести займет на полусфере 3 положение, соответствующее углу наклона прибора (зеопределяться величиной зенитного угла а ирадиусом Я полусферы 3 согласно выражению При наличии потока бурового раствора на отверстиях А образуется перепад давления Л РА, действующий через отверстие 8 на поршень 5, который, преодолевая усилие сжатия пружины 11, опустится вниз. Если при этом шар 4 будет находиться в положении (фиг,1) когда соблюдается где О - диаметр цилиндрического выступа поршня 5, последний дойдет до упора в шар и зафиксирует его на полусфере 3, а затвор 7 останется в верхнем положении и не перекроет проходное отверстие в седле 10.Если же шар 4 окажется в положении, когда(3) г О/2,поршень 5 будет иметь возможность опуститься в крайнее нижнее положение, прикотором затвор 7 дойдет по упора.в седло 510 и перекроет проход бурового раствора.При этом весь поток раствора направится вотверстия Б, В этом положении шар 4 будетсвободно находиться в кольцевом пространстве между поршнем 5 и полусферой 103, для чего высота цилиндрического выступапоршня 5 выбирается большей, чем диаметр шара.Так как суммарная площадь отверстийБ выбрана существенно меньшей, чем площадь отверстия в седле 10, при закрытиипоследнего затвором 7 резко возрастаетдавление, которое немедленно приведет кросту давления на поверхности (на выкидебуровых насосов). Это явится сигналом 20того, что зенитный угол превысил предельную заданную величину,Величина предельного угла искривления скважины определяется диаметром Оцилиндрического выступа поршня 5 и радиусом В полусферы 3 согласно зависимостям (1) и (3), Суммарные площадиотверстий А и Б выбираются исходя изобеспечения перепадов давления, например, на уровнях ЛРд = 0,20,3 МПа и 30Ь РБ= 3,0",4,0 МПа при расходах буровогораствора Од=12 - 14 л/с и Оь =32-35 л/с,а площадь Зл поршня 5 и усилие Е сжатияпружины 11 при крайнем нижнем положении поршня выбираются из условия 35 Р Яп ЬРд,(4) Следует отметить, что силовые характеристики пружины и необходимый пере пад давления ЬРд на отверстиях А подбираются исходя иэ указанных усло.вий, чтобы обеспечить срабатывание сигнализатора при пониженном (в сравнении с рабочим) расходе бурового раствора (на пример, при Од= 12.14 л/с), когда вал забойного двигателя гарантированно неподвижен и не создаются помехи для работы устройства.Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает автоматическую сигнализа; цию о предельном искривлении скважины путем либо заранее запланированных, либо штатных отключений и включений буровых насосов, Она является чрезвычайно простой и надежной в работе, позволяет не допу-,. скать отклонения скважины от вертикали за пределы заданных значений зенитного угла.Предлагаемое устройство позволит повысить эффективность. проводки глубоких и сверхглубоких скважин за счет оперативного получения информации о недопустимых искривлениях ствола, Дело в том, что отсутствие такой информации на практике приводит к незначительным искривлениям ствола скважины даже в процессе одного долбления, что вызывает необходимость перебуривания интервалов ствола относительно большой протяженности (150 - 200 м), причем перебуривание таких интервалов производится несколькими рейсами (5 - б) и затрачиваются на них значительное время и материальные ресурсы,Формула изобретения Сигнализатор допустимого искривления ствола скважины, содержащий корпус, заполненный жидкостью,.с размещенными в нем полусферой и шариком на ней, шток и поршень, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения оперативности работы, он снабжен контейнером с перегородками, в которых выполнены отверстия для прохода промывочной жидкости, седлом; установленным в одном из отверстий, корпус размещен в контейнере, шток вйполнен с затвором для перекрытия седла и жестко соединен с поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с шариком, при эхом поршень имеех цилиндрический выетуп с диамегром, соответствующим допустимому искривлению ствола скважины.1739019 ставитель Ю.ЛупичевахредМ,МоргенталКорректор М.Максимишинец едактор С,Пекарь здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага Производственно каз 1986 ВНИИПИ Госу Тира енного к 13035, М Подписноетета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРва, Ж. Раушская наб., 4/5