Устройство для последовательного замера уровня жидкости и определения положения забоя скважины

(51) Е СУДАРСТ 8 ЕННЫЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН МИТЕТ СССЙ И ОТНРЬГГИЙ БРЕТЕНИЯ ПИСАН Н АВТОРСНО, ОПРНЫями повышенияжности раоже инымлапаном,ужиненногомодействуПодземный 1968, с. 365. етельство СССР 47/04, 1977етельство СССР 47/04, 1979. етельство СССР 47/04, 1972(71) Азербайджанский государственный научно-исследовательский ипроектный институт нефтяной промьппленности(прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЛЕДОВА ТЕЛЬНОГО ЗАМЕРА УРОВНЯ ЖИДКОСТИ ИЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЗАБОЯ СКВАЖИсодержащее корпус с отверстии трос, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюточности измерения и надеботыоно снабжено распопвнутри корпуса обратным квыполненным в виде подпрзатворного элемента, вэаиИзобретение относится к нефтяной промышленности, а более конкретно к исследованию скважин.Известны устройства для замера уровня жидкости в скважине и определения положения забоя скважины, содержащие пустотелые баллоны и гирьки, спускаемые в скважину поочередно, а также желонки - гирьки для последовательного замера уровня жидкости и забоя скважины; для спуска в скважину на необходимую глубину применяется устройство, имеющее механизм упоров в виде шлипса Ц .Однако известным устройствам свойственны низкие надежность, точность и производительность измерений.Известно устройство для замера глубины подвески глубинного насоса и забоя скважины, содержащее трос, гирьку и поворотные упоры, при этом гирька выполнена пустотелой, в канале которой установлен механизм раздвижения и фиксации поворотных упоров, имеющий втулку с клиновым ножом и пружиной 2 .Это устройство имеет сложную конструкцию, характеризуется наличием большого числа Функциональновзаимосвязанных узлов и сопряженных деталей, Устройство предназначено только для одноразового использования для повторнсго использования его необходимо подниматьна дневную поверхность и производить перезарядку устройства), анри самой перезарядке устройстванеобходимо каждый раз его разбиратьи собирать. В связи с этим низкаяпроизводительность работ по исследованию скважин,В таком устройстве детали (козырьки и упоры), вступающие и перемещающиеся за пределами корпусаработают в сложных скважинных условиях, зачастую наличие солей,парафина, песка, и т,д. приводит кторможению, заклиниванию (заеданию)и т,п. этих деталей и не позволяетв необходимых случаях снабжать устройство Фильтрами . Конструкция устройства не предназначена для замера уровня жид кости; каждый вид замера производится несколькими исходными или вновь образующимися во время работы кон 1164409структивными узлами, что усложняет конструкцию устройства, снижаетего надежность и точность замеров,Кроме того, конструктивное выполнение устройства не позволяет разместить его узды и детали в пространстве, ограниченном существующими размерами скважин,Известно также устройство длязамера уровня жидкости, глубиныподвески глубинного насоса и забояскваяины, содержащее корпус, упоры,втулку с Фиксирующим конусом, наконечник, поплавок с калиброваннымотверстием и раздвижными захватами,соединенными с наконечником и спомощью тяг с поплавком 3 .Укаэанное устройство имеет также сложную конструкцию, в которуюзаложено большое количество функционально взаимосвязанных узлов исопряженных деталей, работающих приэтом в условиях механического трения; конструкция устройства предусматривает выполнение продольныхокон больше чем на половине длиныего корпуса (это снижает грочностьи жесткость корпуса и самого устройства особенно в сложных скважинных условиях, непосредственно вкоторых работают Фактически всеузлы устройства).Кроме того, при наличии в откачиваемсй жидкости различных примесей: солей, парафина, песка ит,д. в устройстве еще более вероятно торможение, эаклинивание (заедание) и т,д. не только детачей,выступающих и перемещающихся запределами корпуса (козырька, упоров,захватов, выступов-наконечников),но и всех других деталей, расположенных внутри корпуса; наличиев устройстве деталей, выступающихи перемещающихся за пределами корпуса, не позволяет в необходимыхслучаях, снабжать устройство фильтр ами,Каждый вид замеров (уровня жидкости, глубины подвески насоса и забоя скважины) производится несколькими исходными или вновь образующимися во время работы конструктивными узлами, причем появляется необходимость перезарядки устройства на дневной поверхности после одноразового проведения замеров и необходимость при этомкаждый раз снова разбирать и собирать его,При этом в случае исследования наклонных или криволинейных скважин устройство "ложится"на стенку скважины, в связи с чемперемещение выступающих за пределыкорпуса устройства козырька, упорови выступов-наконечников затруднительное или вовсе невозможное,Все зто значительно снижает наделвость и точность замеров устройства, производительность работпо их проведению, усложняет конструкцию устройства, технологию изготовления в условиях серийногопроизводства, а также его обслуживание и ремонт,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемой цели (прототипом) является устройство дляпоследовательного замера уровняжидкости и определения положениязабоя скЬажины, содержащее трос,корпус с системой рычагов, гирькуи баллон, концентрично расположенный в корпусе и выполненный с продольным осевым каналом, через который гирька соединена с тросом исистемой рычагов, соединяющих припомощи тяги баллон с гирькой, приэтом система рычагов снабжена крючком, имеющим скос со стороны канала и соединенным с противоположной стороны с пружиной 4 .Данное устройство характеризуется сложностью конструкции, наличием большого числа функционально взаимосвязанных узлов и сопряженных деталей, работающих при наличии механического трения, Приэтом кинематика устройства, и прежде всего одностороннее эксцентричное расположение системы рычагови крючка с пружиной, способствуют образованию в устройстве боковых составляющих усилий, которыеприводят к перекосам и заклиниваниям (,заеданиям) деталей (напри-.мер, тяга, соединенная с нижнейчастью пустотелого баллона, ввидусвоего одностороннего и эксцентричного расположения, перекашивает этотбаллон, в результате не обеспечивается нормальная работа устройства. Наличие в устройстве удлиненного пустотелого баллона с внутренним продольным осевым каналом для троса, а также упомянутых узлов значительно усложняет его конструкцию и технологию изготовления в целом, а при.размещении всех узлов значительноувеличивает габариты устройства, всвязи с чем его нельзя применять длязамера уровня жидкости через подьемные насосно-компрессорные трубыдля вставных скважинных штанговыхнасосов,10 Упомянутое, а также наличие вустройстве гирьки как таковой, подвешенной на тросе, способствует "болтанке" устройства при его работе,т,е, имеет место несбалансированнаяработа, что недопустимо в эамерныхустройствах.Указанное устройство характеризуется также ненадежностью автоматического сцепления гирьки с баллономдля повторного отбивания уровня жидкости прн помощи крючка со скосом,особенно в наклонных, криволинейныхскважинах и осложненных скважинныхусловиях, нагример при наличии примесей (солей, парафина, песка н т.д,/)способствующих несрабатыванию, проскакиванию, заклиниванию (заеданию)крючка, кроме того, при спуске в подьеме устройства на тросе оно обяза-,тельно ударяется о стенки скважины,что приводит к соскакиванию крючкасо шляпки гирьки или захвату еекрючком в непредусмотренные моментыпроведения замеров, Это обуславливает низкую производительность работпо исследованию скваяин в связи свозможными отказами устройства инеобходимостью производить его дополнительные спуски-подъемы,Кроме того, известное устройст 40во имеет тяжелый низ иэ-эа на 1, м 11сыщенности последнего деталями, аследовательно, и большую инерционную массу, т.е, устройство "проскакивает" замеряемый уровень жид 45кости и останавливается значительнониже него, в результате этот уровень не замеряется. Все описанные недостатки снижают 50точность замеров, производительнбстьработ по их проведению, надежностьустройства, усложняют его конструкцию, технологию изготовления в условиях серийного производства, втакже обслуживание и ремонт.Цель изобретения - повышение тоцности измерения и надежности работы.Укаэанная цель достигастся тем,что устройство для последонательного замера уровня жидкости и определения положения забоя скважины, содержащее корпус с отверстиями и трос, снабжено расположенным внутри корпуса обратным клапаном . выполненным н виде подпружиненного затворного элемента, взаимодействующего с тросом.На фиг.изображена схема предлагаемого устройства, общий вид;на фиг. 2 - его обратный клапан.Устройство содержит дна концевых патрубка: верхний 1 и нижний 2, соединенные между собой обратным клапаном 3, например на резьбе, выполненной в нижней части верхнего 1 и н верхней части нижнего 2 патрубков, а также н нерхнеи и нижней части клапана, К верхней части верхнегои нижней части нижнего 2 патрубков присоединены, на - пример, на резьбе верхний 4 и нижний 5 наконечники, в которых соответственно выполнены сквозные отверстия: верхнее 6 и нижнее 7Обратный клапан 3 содержит кор-. пус 8, по оси которого устанонлен затворный элемент 9, выполненный, например, в ниде двухступенчатого цилиндра с коническим наконечником, Затворный элемент 9 своей верхней цилиндрической ступенью малого диаметра установлен с ходовой посадкой н осевом отверстии крышки 10 клапана, а коническим наконечником плотно прижимается при помощи возвратной пружины 11 к скноз - .ному отнерстию 12, выполненному н нижней части корпуса клапана, При этом конусный наконечник для обеспечения герметичности сопряженияпритирается к посадочному местусквозного отверстия 12,Установленная на затворный элемент 9 возвратная пружина 11 свочм верхним концом упирается н нижний торец крьппки 1 О клапана, а нижним концом - в нерхний торец конус- ного наконечника затворного элемента 9,Крьппка 10, присоединенная, например, на резьбе.к корпусу 8 клапана, ограничивает подъем затворного элемента 9 в момент открытия сквозного отнерстия 12. Б О 5 Я 25 ЯЯ 46 В крышке 10 выполнено дна илиболее отверстий 3 для проходачерез них скнажинной жидкости иэполости нижнего патрубка 2 в полостьверхнего патрубкапри открытомсквозном отверстии 12.Затворный элемент 9 в верхнейчасти своей верхней цилиндрическойступени малого диаметра имеет поперечное сквозное отверстие, черезкоторое свободно пропущена дужка 14 .К дужке 14 прикреплен трос 15,который пропущен через верхнее сквозное отверстие 6 верхнего иатрубкаДужка 14 поедназначена для снятиябоковых усилий, действующих на эатноонь;й элемент 9 от веса троса приего ослаблении,В верхней части нижнего патрубка2 выполнены сквозные отверстия 16,сообщающие полость этого патрубкасо скнажинной средой,Размеры и/или материалы устройства подобраны с воэможностью обеспечения плавучести устройства призакрытом клапане 3. При этом используются известные в гидравликеи гидромеханике условия плавучести,Устройство работает следующим образом.На тросе 15, прикрепленном через цужку 14 к верхней части затворного элемента 9, устройство с помощью, например, аппарата;Яковлева,снабженного индикатором веса и счетчиком оборотов барабана лебедки,спускается н исследуемую скважину,Под действием веса устройствапружина 11 сжимается затворным элементом 9, н результате чего до достижения уровня жидкости сквозноеотверстие 2 открыто, а трос 15находится н натянутом состоянии,При достижении замеряемого уровня скнажинной жидкости устройстно в связи с малостью размера нижнего сквозного отверстия 7 (которое может быть откалибровано не сразу погрузится в жидкость, При этом происходит ослабление натяжения троса 15, а возвратная пружина 11 освобождается от сжимающей ее весовой нагрузки и, перемещая затворный элемент 9 вниз, герметично перекрывает конусным конечником сквозное отверстие 12, раэабщая тем самым полость нижнего патрубка 2 от полости верхнего патрубка 1,Погружение устройства в жидкостьскважины происходит до тех пор, пока через отверстия 16 не вытеснитсявоздух, находившийся в полости нижнего патрубка 2, сама полость несообщится через упомянутые отверстия со скважинной средой, а устройство не погрузится до уровня этихотверстий или несколько выше негопри обеспеченинплавучести устройстваПосле заполнения нижнего патрубка2 скважинной жидкостью устройствоблагодаря наличию верхнего патрубка1, выполняющего функцию поплавка,перестает погружаться в эту жидкость, и устройство стабильно находится на плаву в вертикальном положении вследствие его плавучести,В результате при достижении уровня жидкости в скважине и в процесседальнейшего погружения устройства вжидкость происходит резкое ослабление натяжения троса 15, котороефиксируется на дневной поверхностикак момент касания уровня жидкостис соответствующим отсчетом глубины по счетчику оборотов барабана ле"бедки,В случае необходимости повторного замера достаточно на один-дваметра приподнять. устройство надпредварительно замеренным уровнемжидкости, затем заново повторитьописанный процесс замера уровняжидкости в исследуемой скважине,Для проведения следующего замера - определения положения забояскважины - необходимо плавно выбрать на лебедку прослабленный трос15 и на 0,2-0,3 м (по счетчику оборотов барабана) приподнять устройство, одновременно следя эа показаниями индикатора веса (которые должны увеличиваться), Затем медленноспускают устройство в скважину, постоянно следя затем, чтобы трос15 был в натянутом состоянии,При плавном выбирании на лебедку прослабленного троса 15 и при упомянутом незначительном приподнятии устройства затворный элемент 9 перемещается вверх, сжимая пружину 11 и открывая тем самым сквозное отверстие 12, в результате скважинная жидкость (при дальнейшем медленном опу,канин устройства) заполняет внутреннюю попость верхнего патрубка 1, и "потяжелевшее" уст 1164409 8ройство, как гирькаопускаетсядо забоя скважины,При достижении забоя скважиныфиксируется еще одно ослаблениенатяжения троса 15, в результатекоторого по счетчику производятотсчет прложения забоя скважины,Использование предлагаемого устройства позволяет получить по срав,1 О нению с известными устройствами значительное сокращение в его конструкции числа функционально взаимосвязанных узлов и сопряженных деталей; в исходном состоянии в устройстве отсутствует гирька как таковая, она "создается" в процессе работы, в результате устройство имеет в исходном положении небольшуюинерционную массу; что позволяет20 точно измерять уровень скважиннойжидкости, так как не происходит"проскакивания" устройства черезупомянутый уровень. Отсутствие впредлагаемом устройстве деталей, пе.ремещающихся за пределами его корпуса в зоне откачиваемой жидкости,позволяет устранить отрицательноевлияние наработу устройства различных примесей: солей, парафина, пес"Юка и т.д тем более, что в этом устройстве отверстия, сообщающие еговнутреннюю полость со скважинной средой, можно при необходимосты снабжатьфильтрами.В устройстве на два вида замеров(уровня жидкости и положения забояскважины) предусмотрен один рабочийорган - обратный клапан, что упрощает конструкцию устройства и повышает его надежность ф это способствуеттому,что возможно изготовление этого устройства с самыми минимальныминаружными размерами, позволяющимиприменять его для всех типоразмеровскважин и вставных скважинных штанговых насосов.Простое конструктивное исполнение предлагаемого устройства обуславливает реальность его освоения какв серийном изготовлении,так и в исфф следовании скважин; в разобранномна три части два патрубка и клапан)виде его можно свободно разместить,например, в чемодане; конструкцияустройства значительно упрощает егосборку - разборку, обслуживание иремонт (последние работы сводятсяфактически только к ремонту или эамене одного клапана)..Келемеш ар ецак аказ 4167/31 О Тираж 54 ИИПИ Государств по делам изобре Г 1 осква, Ж, исное ета ССтий нного коми ений и отк Раушская н 13035 ул. ект 91Гидравлчческий принцип всего цикла предлагаемого устройства более надежен, чем механический принцип работы известных устройств за счет устранения сил трения в сопряженных деталях; в устройстве используется в качестве "дарового" рабочего агента скважинная жидкость, которая к тому же подключаетсяк работе уже непосредственно в скважине, что позволяет также исключить большое чисиал ППП "Патент", г, Ужгор ло конструктивных элементов в устройстве (и, прежде всего, гирьку. Все перечисленные преимущества способствуют, в итоге, повышению точности замеров, производительности работ по исследованию скважин, надежности устройства, упрощению его конструкции, технологии изготовления в условиях серийного производства, а также обслуживания и ремонта,