Прилад для визначення величини ексцентриситету і зенітного кута свердловини у процесі буріння

Реферат: Прилад для визначення величини ексцентриситету і зенітного кута свердловини в процесі буріння складається з корпусу, в якому вмонтовані датчики відстані і блок управління. Корпус виконаний у вигляді перехідника з муфтовою і ніпельною різьбами і має внутрішнє кільцеве заглиблення, в якому вмонтовані 4 датчики відстані, з осями перпендикулярно між собою і в одній площині, гіроскопічний датчик, керуюча плата і акумуляторний блок живлення. Для датчиків відстані передбачено в корпусі, в місці внутрішнього кільцевого заглиблення, відповідні отвори і з внутрішнього боку до корпусу приєднана вставна гільза з герметизуючими різьбами і ущільнюючими кільцями. UA 122572 U (12) UA 122572 U UA 122572 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі буріння свердловин, а саме до приладів, які використовуються для контролю просторового положення компоновки низу бурильної колони (КНБК) і стовбура свердловини при бурінні з одночасним розширенням з використанням двох породоруйнівних елементів, і може застосовуватись для заміру ексцентричного зміщення розширювача і зенітного кута при бурінні нафтових і газових свердловин без здійснення додаткових спуско-підіймальних операцій. Відомий прилад для вимірювання зенітного і азимутального кутів GyroTracer Directional, що дозволяє проводити заміри цих параметрів використовуючи модуль автономного живлення з записом на вбудований електронний носій і наступним зчитуванням даних на поверхні після його підйому, або передавати дані до наземного приладу через геофізичний кабель. [http://www.stockholmprecisiontools.com/view-product/7/gyrotracer-directional-ht/] Однак вимірювання цим приладом вимагають проведення додаткових робіт по спуску і підйому приладу, наявності спеціального обладнання для перетворення даних перед передачею на ПК, а сам прилад не передбачає можливості проведення замірів в процесі буріння, зокрема можливості заміру ексцентричного зміщення розширювача в стовбурі, що звужує межі його застосування. Відомий також спосіб для контролю ексцентричного зміщення розширювача відносно пілотного стовбура, який полягає у спуску на колоні бурильних труб свинцевої печатки відповідного розміру, на якій після контакту при певному навантаженні з кільцевим вибоєм залишається відбиток. Після підйому на поверхню печатки і інтерпретації форми відбитку можна зробити висновок про величину ексцентриситету і у певних випадках про його напрям [Фрыз И.М. Разработка ступенчатых компоновок для бурения вертикальных скважин в анизотропных породах (на примере месторождений Прикарпатья) / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук - Москва, 1986, 218 с.] Однак цей спосіб визначення величини ексцентриситету має низьку достовірність отриманих даних, в основному через часткове руйнування ступені кільцевого вибою внаслідок ерозії буровим розчином і операцією зі свинцевою печаткою, а також виконання додаткового рейсу для спуску печатки. Крім того, для визначення напрямку ексцентриситету при підйомі заборонено здійснювати оберти колоною бурильних труб. Також даний пристрій не дає можливості вимірювати просторове положення стовбура свердловини. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, є прилад для контролю рівня рідини за рахунок зміни густини середовища через стінку резервуара, що має один або декілька ультразвукових датчиків відстані і блок управління, розміщені в корпусі, при цьому ультразвукові датчики відстані оснащені ультразвуковим перетворювачем, який служить одночасно для випромінювання і для прийому ультразвукових сигналів [http://npfuet.com.ua/category/analiq-m/]. Цей прилад хоч і споряджений функціональними елементами, що дозволяють проводити заміри в потрібний момент і з високою точністю з можливістю вимірювання відстані від датчика/ів до зони зміни середовищ, виконання замірів через металеву перешкоду, однак він призначений лише для постійного контролю кількості рідин в різних резервуарах і цистернах, наливних/зливних естакадах, резервуарних парках, змішувальних камерах, сепараторах тощо, має значні габарити вимірювального/их елементу/ів, блока керування і зберігання даних, споряджений недостатньою кількістю ультразвукових датчиків, що обмежує зону вимірювань і не дозволяє використовувати його для заміру ексцентричного зміщення розширювача і зенітного кута при бурінні нафтових і газових свердловин. В основу корисної моделі поставлена задача розробити прилад для заміру ексцентриситету і зенітного кута при бурінні нафтових і газових свердловин шляхом конструктивного вирішення корпусу у вигляді перехідника, який міг би бути включений до ступінчастої бурильної колони безпосередньо під розширювачем з розміщенням в ньому відповідних вимірювальних функціональних пристроїв забезпечити можливість проведення замірів зенітного кута та ексцентричного зміщення розширювача відносно пілотного стовбура свердловини в моменти зупинки обертання колони бурильних труб з наступним зчитуванням цих даних через програмне забезпечення на поверхні. Поставлена задача вирішується тим, що в приладі для визначення величини ексцентриситету і зенітного кута свердловини в процесі буріння, що складається з корпусу, в якому вмонтовані датчики відстані і блок управління, згідно з корисною моделлю корпус виконаний у вигляді перехідника з муфтовою і ніпельною різьбами і має внутрішнє кільцеве заглиблення, в якому вмонтовані 4 датчики відстані, розміщені осями перпендикулярно між собою і в одній площині, гіроскопічний датчик, керуюча плата і акумуляторний блок живлення, причому датчики відстані зафіксовані у відповідних отворах, виконаних у корпусі в місці 1 UA 122572 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 внутрішнього кільцевого заглиблення, і з внутрішнього боку до корпусу приєднана вставна гільза з герметизуючими різьбами і ущільнюючими кільцями. Саме конструктивне вирішення корпусу у вигляді перехідника з муфтою і передбачення в корпусі внутрішнього кільцевого заглиблення дозволяє компактно розмістити функціональні елементи пристрою, зокрема керуючу плату, датчики відстані, як приклад ультразвукові, гіроскопічний датчик та автономний блок живлення і конструктивно вмонтувати датчики відстані та зафіксувати їх у передбачених отворах в корпусі у місці внутрішнього кільцевого заглиблення таким чином, щоб їх осі були перпендикулярними і знаходились в одній площині, що забезпечує можливість проведення замірів зенітного кута та ексцентричного зміщення розширювача відносно пілотного стовбура свердловини в моменти зупинки обертання колони бурильних труб, а наявність гіроскопічного датчика дозволяє визначати його положення відносно датчиків відстані в пілотному стовбурі свердловини і таким чином визначати і уточнювати напрямок, в якому здійснюється набір ексцентриситету, проведенням серії замірів при зміні положення бурильної колони в свердловині. Наявність електронної керуючої плати забезпечує запис всіх значень вимірювань в енергонезалежну пам'ять з наступним зчитуванням цих даних через програмне забезпечення на поверхні завдяки приєднаній з внутрішнього боку до корпусу вставній гільзі з герметизуючими різьбами і ущільнюючими кільцями, яка запобігає потрапляння всередину приладу бурового розчину. Таким чином сукупністю відомих і пропонованих суттєвих ознак створено технічне рішення, яке забезпечує досягнення якісно нового технічного результату, достатнього для виконання поставленої задачі корисної моделі. Суть технічного рішення пояснює креслення. На кресленні наведено схему приладу для визначення величини ексцентриситету і зенітного кута свердловини в розрізі. Прилад складається з корпусу 1, який має приєднувальні різьби на кінцях для з'єднання його з розширювачем і обважненими бурильними трубами. В корпус на одному рівні вмонтовано 4-и датчики відстані 2 для заміру ексцентричного зміщення, як приклад зразка T18V6URQ. Також в корпусі розміщено керуючу плату 3 (як приклад на основі мікроконтролера AT mega 328), до якої під'єднано датчики відстані (2) і гіроскопічний датчик 4, як приклад зразка MPU 6050, для вимірювання зенітного кута. Для автономного живлення всіх елементів (2, 3, 4) використовують акумуляторний блок живлення 5 (як приклад LiFePo4 32650 × 3 од.), також вмонтований в корпусі 1. Для сервісного обслуговування функціональних елементів і можливості отримання доступу до керуючої плати 3 для зчитування даних після підйому перехідника на поверхню передбачено вставну гільзу 6 з герметизуючими різьбами і ущільнювачами. Корпус 1 являє собою перехідник з муфтовою різьбою, як приклад З-171, і ніпельною різьбою, як приклад З-163. Всередині корпус 1 споряджений кільцевим заглибленням 7 для встановлення функціональних елементів приладу (2, 3, 4). Також в корпусі 1 в місці внутрішнього кільцевого заглиблення виконано 4 отвори 8 для монтажу датчиків відстані 2, з розміщенням таким чином, щоб їх осі були перпендикулярними між собою і знаходились одній площині. Для попередження потрапляння всередину приладу бурового розчину, з внутрішнього боку передбачено встановлення знімної гільзи 6 з різьбами на кінцях і ущільнюючими кільцями (на кресленні не наведено). Прилад працює наступним чином. Після зупинки обертання колони, керуюча плата 3 отримує сигнал для початку проведення замірів. Відбувається вимірювання відстані від ультразвукових датчиків відстані 2 до стінки свердловини і зняття величини просторового кута з гіроскопічного датчика 4. Для визначення напрямку, в якому здійснюється набір ексцентриситету, проводять серію замірів при зміні положення бурильної колони в свердловині, що дозволяє уточнити положення гіроскопічного датчика 4 відносно датчиків відстані 2 в пілотному стовбурі свердловини. Всі значення записуються в енергонезалежну пам'ять, які зчитують після підйому колони разом з приладом. Таке конструктивне вирішення пропонованого приладу для визначення величини ексцентриситету і зенітного кута свердловини у процесі буріння забезпечує простоту його виготовлення і зручність у експлуатації і дозволяє забезпечити можливість проведення замірів зенітного кута та ексцентричного зміщення розширювача відносно пілотного стовбура свердловини в моменти зупинки обертання колони бурильних труб з наступним зчитуванням цих даних через програмне забезпечення на поверхні. 2 UA 122572 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Прилад для визначення величини ексцентриситету і зенітного кута свердловини в процесі буріння, що складається з корпусу, в якому вмонтовані датчики відстані і блок управління, який відрізняється тим, що корпус виконаний у вигляді перехідника з муфтовою і ніпельною різьбами і має внутрішнє кільцеве заглиблення, в якому вмонтовані 4 датчики відстані, з осями перпендикулярно між собою і в одній площині, гіроскопічний датчик, керуюча плата і акумуляторний блок живлення, причому для датчиків відстані передбачено в корпусі, в місці внутрішнього кільцевого заглиблення, відповідні отвори і з внутрішнього боку до корпусу приєднана вставна гільза з герметизуючими різьбами і ущільнюючими кільцями. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3