[RU]

Устройство транспортировки датчика для перемещения удлиненного узла датчика через ствол скважины. Устройство имеет в составе конструкцию зацепления для соединения устройства транспортировки датчика с узлом датчика, и одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси вращения, по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика. Ориентирующая конструкция определяет форму, имеющую поперечный контур, которая имеет центр вращения, при этом центр вращения смещен от оси центра тяжести удлиненного узла датчика.

(57) Реферат / Формула:

Устройство транспортировки датчика для перемещения удлиненного узла датчика через ствол скважины. Устройство имеет в составе конструкцию зацепления для соединения устройства транспортировки датчика с узлом датчика, и одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси вращения, по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика. Ориентирующая конструкция определяет форму, имеющую поперечный контур, которая имеет центр вращения, при этом центр вращения смещен от оси центра тяжести удлиненного узла датчика.

---

2420-524772ЕА/030 УСТРОЙСТВО ТРАНСПОРТИРОВКИ ДАТЧИКА И НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Область техники
Данное изобретение относится к устройству и способам, применяемым в транспортировке оборудования датчиков, и в частности к устройству и способам, применяемым в вариантах кабельного каротажа.
Предпосылки уровня техники
Разведка и добыча углеводородов основана на информации, полученной с датчиков, которые собирают данные, относящиеся к геологическим свойствам области, где проводится разведка. Одним подходом, применяемым для сбора таких данных, является кабельный каротаж. Кабельный каротаж обычно выполняется в стволе скважины сразу по завершении бурения новой секции скважины. Ствол скважины бурят до проектной глубины, перекрывающим продуктивную зону, обычно глубиной в пределах 1000-5000 метров. Блок датчика, также известный как "каротажный зонд" или "колонна зонда" затем спускается в ствол скважины и снижается под действием силы тяжести до проектной глубины ствола скважины. Каротажный зонд спускается на каротажном кабеле, являющемся системой электрических передающих проводов, которые помещены оболочку стального троса, соединенной с каротажным зондом. После достижения каротажным зондом проектной глубины его поднимают через ствол скважины с регулируемой скоростью подъема, при этом датчики в каротажном зонде работают, генерируя сигналы и собирая геологический данные.
Существует широкая номенклатура каротажных зондов, выполненных с возможностью измерения различных физических свойств горных пород и текучих сред, содержащихся в горных породах. Каротажные зонды включают в себя измерительные преобразователи и датчики для измерения таких свойств, как электрическое сопротивление, плотность по гамма-гамма каротажу, скорость звука и т.д. Индивидуальные каротажные зонды часто можно комбинировать и их обычно соединяют вместе для образования каротажного зонда или колонны. Данные зонды являются относительно специализированными датчиками, которые в
некоторых случаях требуют электрической изоляции или расположения на удалении от металлических объектов, которые являются источником шума в генерируемых данных. Некоторые датчики выполнены с возможностью устанавливать плотный контакт со стенкой ствола скважины во время сбора данных, а другие точно центрируются в стволе скважины для получения оптимальных результатов. Данных требования следует соблюдать для любых приборов, прикрепленных к колонне зонда.
Бурение скважин и кабельный каротаж являются дорогостоящими мероприятиями. Причиной указанного являются капитальные затраты на буровое оборудование и особый характер системы кабельного каротажа. Для данных мероприятий важным является предельно оперативная организация и выполнение для минимизации затрат. Задержки в развертывании зонда кабельного каротажа следует предотвращать по мере возможности.
Одной причиной указанных задержек являются трудности спуска зондов кабельного каротажа до проектной глубины ствола скважины. Когда каротажный зонд спускается на кабеле вниз по стволу скважины только под действием силы тяжести, оператор на устье скважины имеет весьма ограниченные возможности управления спуском каротажного зонда. Каротажные зонды могут удерживаться на уступах горной породы, образующихся внутри скважины на границах слоев твердой горной породы, где смежные слои горной породы дробятся. Оператор может не сразу идентифицировать прихват каротажного зонда на уступе, и может также потратить много времени на выбирание кабеля и обратный подъем колонны зонда при попытке ее перемещения мимо препятствия, образованного уступом.
Шансы зондов кабельного каротажа столкнуться с прихватом или встретить препятствие также значительно увеличиваются в наклонно-направленных скважинах. Наклонно-направленные скважины не проходят по прямой вертикально вниз, но проходят вниз под углом. Многочисленные наклонно-направленные скважины обычно бурят с одной площадки на поверхности для обеспечения разведки большой продуктивной площади. При спуске зондов кабельного каротажа в ствол скважины под действием силы тяжести колонна
зонда должна проходить по нижней стороне или нижней поверхности стенки ствола скважины и естественно сталкиваться с любыми препятствиями на стенке ствола скважины при перемещении вниз до проектной глубины.
Кроме того, в наклонно-направленных скважинах имеется потенциал для накопления выбуренной породы на нижней стороне ствола скважины. Выбуренную породу труднее удалять, когда ствол скважины является наклонно-направленным. Каротажный зонд должен проходить поверх или сквозь данный буровой шлам, который может мешать его продвижению, а также накапливаться впереди каротажного зонда. В некоторых случаях, каротажный зонд не способен пропахивать буровой шлам для достижения забоя ствола скважины.
Кроме того, при увеличении отклонения ствола скважины трение скольжения может препятствовать спуску каротажного зонда. Практический предел составляет около 50-60° отклонения от вертикали, и в скважинах с данным значительным углом отклонения любое средство, которое может уменьшить трение, является весьма ценным. Спуск колонны зонда по нижней стороне поверхности ствола скважины также следует учитывать в конструктивных решениях колонны зонда, в частности, корпуса и герметизации чувствительных датчиков и измерительных преобразователей.
Предпринимались попытки решения данных проблем развертывания зондов кабельного каротажа, в частности, раскрытые в патентах US patent 7866384, 7395881 и заявке US patent application 20120061098. В данных патентах и заявке описано несколько отличающихся форм встроенных роликовых устройств, интегрированных в колонну каротажного зонда. Данные устройства предназначены для уменьшения трения, испытываемого колонной зондов при ее спуске по склону нижней стороны ствола наклонно-направленной скважины. Данная установка встроенных роликовых устройств увеличивает возможность повреждения каротажных зондов, поскольку имеет требуемые дополнительные соединения с кольцами круглого сечения, которые могут создавать
протечку. Кроме того, имеются многочисленные дополнительные электрические соединения, которые требуется выполнять между индивидуальными каротажными зондами, составляющими колонну каротажного зонда. Дополнительные компоненты и длина колонны зонда означают, что требуется больше времени для сборки и разборки колонны зонда, что замедляет кабельный каротаж и поэтому увеличивает стоимость скважины. Дополнительно, имеется недостаток гибкости, естественный в данном подходе, поскольку встроенные роликовые устройства можно размещать только между каротажными зондами, и поскольку некоторые из данных зондов являются весьма длинными, встроенные ролики не могут удерживать весь корпус зонда на расстоянии от стенки ствола скважины.
Ролики, применяемые в данных видах устройств существующей техники, также имеют относительно небольшие колеса с минимальным зазором. В наклонно-направленных стволах скважин выбуренная порода должна собираться на нижней стороне скважины, и данные небольшие группы роликов могут с трудом проходить через скопления выбуренной породы. В ситуациях, где сталкиваются с большими объемами выбуренной породы, данные небольшие ролики могут являться вообще бесполезными и просто добавлять длину и вес и так громоздкому зонду.
Патент US8011429, McNay и патентная заявка US2013248208, Schumberger описывают роликовые узлы, которые скользят по каротажному зонду, и установлены так, что могут свободно вращаться вокруг продольной оси зонда. Данные устройства имеют относительно небольшие колеса, которые неохотно вращаются на неровных поверхностях. В дополнение, часто центральная или боковая часть колеса входит в контакт со стенкой ствола скважины, а не периферийный или радиально самый дальний край. Данное означает, что колеса часто скользят вместо вращения. Ни одно из данных устройств не имеет активной системы смазки, которая может предотвращать попадание загрязняющих веществ и заклинивание подшипников.
Все данные устройства существующей техники созданы для содействия продвижению колонны зонда вниз в наклонно-направленном стволе скважины. Вместе с тем, устройства не
помогают в поддержании известной ориентации колонны зонда, или специфического зазора или "отклонения" между активной частью колонны зонда и стенкой ствола скважины.
В патенте US 684732 описан составной ввинчивающийся стержень, который снабжен колесами для уменьшения трения при проталкивании стержня вниз по трубе. Колеса имеют ось, которая расположена выше центра стержня. Вместе с тем, стержень не предназначен для применения с каротажным зондом.
Другие попытки решения проблем, связанных с наклонно-направленными стволами скважин, включают в себя создание нескольких устройств "обнаружения ствола" существующей техники. Например, в патенте US patent US4474235, патентной заявке US patent application US 20120061098, публикации WO 2010/106312 и патентной заявке US patent application US20120222857 описаны системы устройств на каротажном кабеле для обнаружения ствола, которые основаны на одном или нескольких роликах, расположенных в носовой части снизу колонны зонда. Нос является ведущим концом снизу колонны зонда во время спуска ствола скважины. Данные ролики выполнены с возможностью обеспечивать носу колонны зонда вход на неровности в стволе скважины и препятствия и последующий подъем по ним и их переход.
Однако вследствие применения ряда металлических компонентов устройства обнаружения ствола данного типа могут являться несовместимыми с зондами электрического удельного сопротивления, которые являются наиболее часто применяемыми датчиками в каротаже. Также, некоторые каротажные зонды устанавливаются "только с нижнего торца" и имеют датчики, которые должны располагаться на нижнем краю колонны зонда. Устройства обнаружения ствола существующей техники являются тяжелыми и металлическими и поэтому несовместимыми с такими зондами.
Кроме того, данные системы являются относительно сложными и должны соответственно разрабатываться и эксплуатироваться для сохранения работоспособности в агрессивной среде на глубине в разведочных скважинах. Если подвижные части, применяемые в данных системах, прекращают функционирование, устройство
обнаружения ствола становится неэффективным. Данные конструктивные решения также являются относительно тяжелыми и не гибкими. Любые ударные нагрузки или крутящий момент, действующие на устройство обнаружения ствола, передаются в колонну зонда и могут вызывать повреждения датчиков.
Другой подход, применяемый в разработке устройств обнаружения ствола, раскрыт в заявке US patent application US 20090145596. В данной патентной заявке описана альтернативная система обнаружения ствола, применяемая снаружи устройства кабельного каротажа, где труба, насосно-компрессорная труба или трубка прикрепляется к зонду датчика для проталкивания его вниз по стволу скважины. В описании данной заявки раскрыта относительно сложная система, которая требует от оператора на поверхности активной корректировки ориентации носового узла, установленного снизу зонда. В описании также раскрыто, что данное устройство требует набора датчиков, применяющихся для обнаружения перемещения зонда датчика и факта удержания зонда датчика. Система обнаружения ствола данного вида также является относительно тяжелой и сложной. Кроме того, выделенный оператор требуется для мониторинга продвижения зонда датчика для активной корректировки ориентации и угла атаки корректируемого носового узла, когда датчики обнаруживают задержку перемещения зонда вниз по стволу скважины. Аналогичная разработка описана в патенте US patent US7757782. Здесь устройство также является активной системой, которая требует работы оператора на поверхности для изменения угла и азимута носового узла для навигации с обходом препятствий после задержки каротажного зонда.
Поэтому является предпочтительным создание улучшенного направляющего устройства, которое решает любые или все упомянутые выше проблемы. В частности, должно являться предпочтительным создание улучшенного направляющего устройства, которое обходит препятствия, в отличие от устройства преодолевающего препятствия. Также является предпочтительным создание улучшенного направляющего устройства, не требующего мониторинга и активных манипуляций при спуске каротажного зонда
в стволе скважины. Улучшенное направляющее устройство, выполненное из минимального числа металлических или токопроводящих компонентов, которое не включает в себя движущихся частей, которое является простым в эксплуатации и изготовлении, небольшой массы и простое, должно обеспечить преимущества над существующей техникой Кроме того является предпочтительным создание улучшенного направляющего устройства, которое при потере в разведочной скважине, можно разбуривать для удаления, как препятствия.
Также является предпочтительным создание улучшенного устройства транспортировки датчика, которое решает любые или все упомянутые выше проблемы или по меньшей мере создает альтернативу для выбора. В частности, является предпочтительным устройство транспортировки датчика, которое уменьшает трение, испытываемое каротажным зондом на кабеле во время развертывания при спуске в наклонно-направленной скважине. Также является предпочтительным улучшенное устройство транспортировки датчика, которое может применяться для ориентации колонны зонда. Кроме того, являются предпочтительными улучшения, решающие проблемы нарастания или накопления выбуренной породы в наклонно-направленных скважинах и/или проблемы, характерные для систем с встроенными роликами существующей техники.
Ссылки на существующую технику в описании не являются и не должны считаться утверждениями или указанием любой формы, что существующая техника образует часть известного уровня техники в любой стране.
Описание изобретения
Согласно одному аспекту настоящего изобретения создано устройство транспортировки датчика для перемещения удлиненного узла датчика через ствол скважины, устройство транспортировки датчика содержит: по меньшей мере одну конструкцию зацепления для соединения устройства транспортировки датчика с узлом датчика,
и одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси вращения по существу перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки
соединено с узлом датчика, и
ориентирующую конструкцию, определяющую форму, имеющую поперечный контур, которая имеет центр вращения, при этом центр вращения смещен от оси центра тяжести удлиненного узла датчика.
Предпочтительно боковые края ориентирующей конструкции по существу лежат на по существу круговой воображаемой кривой, которая сцентрирована по центру вращения.
Предпочтительно устройство транспортировки датчика имеет только одну устойчивую ориентацию.
Предпочтительно колесам приданы такие форма и размеры, что, при использовании, контакт между каждым колесом и стенкой ствола скважины возникает на поверхности колеса, которая расположена на радиальном краю колеса, относительно оси вращения.
Предпочтительно каждое колесо выступает ниже узла датчика и конструкции зацепления, когда устройство транспортировки датчика имеет по существу горизонтальную ориентацию.
Предпочтительно ось вращения каждого колеса расположена выше оси центра тяжести колонны зонда, когда устройство транспортировки датчика находится по существу в горизонтальной ориентации.
Предпочтительно оси вращения колес являются по существу параллельными и копланарными.
Предпочтительно по меньшей мере два из колес имеют общую ось вращения.
Предпочтительно колеса установлены на поворотных цапфах.
Предпочтительно ориентирующая конструкция содержит по меньшей мере один проходящий вбок ориентирующий выступ.
Предпочтительно ориентирующая конструкция дополнительно содержит по меньшей мере одно из колес.
Предпочтительно колеса перемещаются на подшипниках и устройство дополнительно содержит устройство подачи смазки, которое подает смазку к подшипникам под давлением, которое выше окружающего скважинного давления.
Предпочтительно конструкция зацепления зацепляется с наружной поверхностью узла датчика.
Предпочтительно конструкция зацепления частично охватывает наружную поверхность узла датчика, не полностью окружая узел датчика.
Предпочтительно часть узла датчика проходит ниже конструкции зацепления, когда устройство транспортировки датчика находится по существу в горизонтальной ориентации.
Предпочтительно конструкция зацепления выполнена с возможностью соединения в линию с узлом датчика.
Предпочтительно устройство транспортировки дополнительно содержит приводное средство, при этом по меньшей мере одно из колес является соединяемым с приводным средством.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит муфту сцепления между приводным средством и каждым ведомым колесом.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит направляющее колесо, установленное на регулируемом установочном средстве, избирательно поднимающем или опускающем направляющее колесо.
Предпочтительно, когда установочное средство поднято, направляющее колесо зацепляется со стороной ствола скважины противоположной колесам.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения создано устройство транспортировки датчика для перемещения удлиненного узла датчика через ствол скважины, устройство транспортировки датчика содержит по меньшей мере одну конструкцию зацепления для соединения устройства транспортировки датчика с узлом датчика,
и одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения на подшипниках вокруг оси вращения, по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика, и
устройство подачи смазки, которое подает смазку по меньшей мере на один из подшипников под давлением, которое поддерживается выше окружающего скважинного давления.
Предпочтительно подшипник содержит узел шарикоподшипников или узел подшипников скольжения.
Предпочтительно устройство подачи смазки содержит
резервуар, содержащий упругую диафрагму.
Предпочтительно резервуар содержит объем между внутренней поверхностью резервуара и конструкцией основания.
Предпочтительно конструкция основания содержит наружную поверхность средства транспортировки.
Предпочтительно внешняя сторона диафрагмы находится под воздействием давления окружающей среды.
Предпочтительно каждое колесо установлено на поворотной цапфе.
Предпочтительно устройство подачи смазки содержит канал смазки в каждой поворотной цапфе.
Предпочтительно наружный конец каждой поворотной цапфы зацепляется с продольно проходящей защитной конструкцией.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения создано устройство транспортировки датчика для перемещения узла датчика через ствол скважины, содержащее:
корпус для соединения с узлом датчика,
одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения на соответствующих поворотных цапфах вокруг оси, по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда корпус соединен с узлом датчика,
при этом одна или несколько поворотных цапф поддерживаются ориентирующим выступом, или при этом одно или несколько колес защищены ориентирующим выступом.
Предпочтительно, ориентирующий выступ проходит впереди колеса, которое соединено с соответствующей поворотной цапфой.
Предпочтительно ориентирующий выступ проходит продольно к точке сзади колеса, которое соединено с соответствующей поворотной цапфой.
Предпочтительно колесо проходит выше и ниже ориентирующего выступа.
Предпочтительно ориентирующий выступ проходит вокруг колеса и соединен с корпусом.
Предпочтительно ориентирующий выступ съемно соединен с корпусом.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения создано
основание направляющего устройства для направления колонны зонда, содержащей удлиненный узел датчика, в стволе скважины, причем основание содержит первую часть зацепления для зацепления с концом колонны зонда и вторую часть зацепления для зацепления с носовым узлом, при этом основание выполнено такой формы, что носовой узел, зацепляемый, при использовании, со второй частью зацепления, выступает от основания под углом, который смещен, при использовании, к продольной оси колонны зонда, зацепляемой с первой частью зацепления.
Предпочтительно основание образовано, как составляющий единое целое элемент или компонент одного конца ориентирующей конструкции.
Предпочтительно основание является пустотелым или имеет сквозное отверстие.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения создано направляющее устройство для направления колонны зонда в стволе скважины, причем колонна зонда снабжена, при использовании, ориентирующей конструкцией для ориентирования узла датчика в стволе скважины, причем направляющее устройство содержит носовой узел, имеющий основание, выполненное с возможностью зацепления с концом колонны зонда и носовую секцию, выполненную с возможностью выступать от базы под фиксированным углом, которая смещена к продольной оси колонны зонда, когда носовой узел сцеплен с колонной зонда.
Предпочтительно фиксированный угол может быть установлен заранее.
Предпочтительно фиксированный угол может быть установлен заранее на одну из множества заданных уставок.
Предпочтительно направляющее устройство содержит блокирующий штифт, выполненный с возможностью сцепления с основанием и носовым узлом для блокирования носовой секции с заданной угловой уставкой.
Предпочтительно носовой узел содержит блокирующий элемент, снабженный множеством отверстий под блокирующий штифт, и базовая деталь содержит множество отверстий под блокирующий штифт.
Предпочтительно угол может быть установлен заранее со значением от 1° до 60°.
Предпочтительно угол может быть установлен заранее со значением от 1° до 45°.
Предпочтительно угол может быть установлен заранее со значением от 1° до 2 0°.
Предпочтительно угол может быть установлен заранее со значением от 1° до 9°, более предпочтительно от 3° до 9°.
Предпочтительно носовая секция образована из упругого гибкого материала.
Предпочтительно материал является упругим эластомерным материалом.
Предпочтительно носовая секция выполняется из материала, легко выбуриваемого с помощью стандартного бурового оборудования, например, из нейлона.
Согласно шестому аспекту изобретения создано направляющее устройство для направления колонны зонда в стволе скважины, причем направляющее устройство содержит носовой узел, имеющий основание, выполненное с возможностью зацепления с концом колонны зонда, и носовую секцию, имеющую наконечник, которая смещена от продольной оси колонны зонда, когда носовой узел сцеплен с колонной зонда.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения создана колонна зонда, оборудованная устройством транспортировки датчика по первому, второму или третьему аспекту и/или направляющим устройством по пятому или шестому аспекту.
Согласно восьмому аспекту настоящего изобретения создана
колонна зонда, оборудованная устройством транспортировки
датчика для перемещения удлиненного узла датчика через ствол
скважины и ориентирующей конструкцией, при этом устройство
транспортировки датчика содержит по меньшей мере одну
конструкцию зацепления для соединения устройства
транспортировки датчика с узлом датчика, и одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси вращения, по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика,
когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика, и при этом ориентирующая конструкция определяет форму, имеющую поперечный контур, который имеет центр вращения, смещенный от оси центра тяжести удлиненного узла датчика.
Предпочтительно сцепление между устройством
транспортировки датчика и узлом датчика по существу предотвращает относительное вращение между устройством транспортировки датчика и узлом датчика относительно продольной оси узла датчика.
Предпочтительно ориентирующая конструкция содержит множество отдельных компонентов.
Предпочтительно узел транспортировки датчика содержит по меньшей мере один из отдельных компонентов ориентирующей конструкции.
Согласно девятому аспекту настоящего изобретения создано устройство транспортировки датчика для перемещения удлиненного узла датчика через ствол скважины, устройство транспортировки датчика содержит:
по меньшей мере одну конструкцию зацепления для соединения устройства транспортировки датчика с узлом датчика, и
по меньшей мере один элемент снижения трения для снижения трения между устройством и стенкой ствола скважины, и
ориентирующую конструкцию, определяющую форму, имеющую центр вращения, где центр вращения по существу параллелен и смещен от оси центра тяжести удлиненного узла датчика.
Предпочтительно, элемент снижения трения содержит по меньшей мере один полоз.
Предпочтительно, элемент снижения трения содержит по меньшей мере одно колесо, выполненное с возможностью вращения относительно оси вращения, которая по существу перпендикулярна продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика.
Согласно десятому аспекту настоящего изобретения создано
устройство транспортировки, содержащее по меньшей мере одну
конструкцию зацепления для соединения устройства
транспортировки датчика с узлом датчика, и
одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения относительно оси вращения по существу перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика, и
по меньшей мере одну защитную конструкцию, которая проходит продольно вокруг колеса, при этом, по существу, предотвращая контакт стороны колеса со стенкой ствола скважины, при этом колесо проходит выше и ниже защитной конструкции.
Предпочтительно каждое колесо установлено на оси, более предпочтительно на поворотной цапфе.
Предпочтительно каждая поворотная цапфа сцеплена с защитной конструкцией. Альтернативно, поворотная цапфа является составляющей единое целое с защитной конструкцией.
Предпочтительно колесо установлено на оси, и защитная конструкция имеет высоту, которая по меньшей мере равна диаметру оси, но меньше радиуса колеса.
Предпочтительно имеется зазор между поверхностью колеса, расположенной на радиальном краю колеса относительно оси вращения, и корпусом устройства транспортировки, составляющий по меньшей мере 4 мм.
Предпочтительно имеется зазор между поверхностью колеса, расположенной на радиальном краю колеса относительно оси вращения, и внутренней поверхностью защитной конструкции, составляющий по меньшей мере 4 мм, или предпочтительно по меньшей мере 10 мм, более предпочтительно по существу 19 мм.
Предпочтительно защитная конструкция является
ориентирующим выступом.
Согласно одиннадцатому аспекту настоящего изобретения создано устройство для поддержки, ориентирования и транспортировки удлиненного узла датчика в стволе скважины, причем устройство содержит корпус, имеющий по меньшей мере одну конструкцию зацепления, съемно прикрепляемую к узлу датчика, и ориентирующую конструкцию, имеющую один или несколько радиальных выступов, образованных из корпуса, соответствующих по существу, постоянному радиусу от оси вращения,
при этом центр вращения смещен от оси центра тяжести
удлиненного узла датчика так, что эксцентричная масса корпуса датчика обуславливает ориентирование узла зонда к нижнему аспекту ствола скважины.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предусмотрено применение устройства первого, девятого или одиннадцатого аспектов для поддержания предпочтительной ориентации каротажного зонда в стволе скважины.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения создан способ проведения скважинных измерений на верхней поверхности ствола скважины, содержащий позиционирование датчика, снабженного ориентирующей конструкцией, описанной в данном документе, внутри ствола скважины и работу датчика для проведения измерений.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения создано удлиненное устройство транспортировки датчика, по существу, описанное в данном документе со ссылкой на любой один или несколько вариантов осуществления описанных в данном документе и показанное на чертежах.
Согласно еще одному дополнительному аспекту настоящего изобретения создано направляющее устройство для направления колонны зонда, по существу, описанное в данном документе со ссылкой на любой один или несколько вариантов осуществления описанный в данном документе и показанное на чертежах.
Изобретение в широком плане состоит из частей, элементов и признаков, на которые дана ссылка или которые указаны в описании заявки, индивидуально или коллективно, в любой или всех комбинациях двух или больше частей, элементов или признаков, и где конкретные цифры упомянуты в данном документе, которые имеют известные эквиваленты в технике, к которой изобретение относится, такие известные эквиваленты считаются включенными в состав в данном документе, как если индивидуально изложены.
Дополнительные аспекты изобретения, которые следует считать новаторскими аспектами, должны стать понятны из следующего описания, приведенного в качестве примера возможных вариантов осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Являющийся примером вариант осуществления изобретения рассмотрен ниже со ссылкой на чертежи, на которых показано следующее.
На фиг. 1 показано в изометрии устройство транспортировки датчика, выполненное согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.
На фиг. 2 показан вид сбоку устройства транспортировки фиг. 1.
На фиг. 3 показан вид сверху устройства транспортировки фиг. 1 и 2.
На фиг. 4 показано сечение по линии А-А устройства транспортировки фиг. 1-3, и показано составляющее единое целое устройство подачи смазки. Стенка ствола скважины показана контуром.
На фиг. 5 показано сечение альтернативного варианта осуществления по линии А-А. Стенка ствола скважины показана контуром.
На фиг. ба показан вид спереди устройства транспортировки, созданного согласно варианту осуществления альтернативному показанному на фиг. 1-5, ствол скважины показан контуром.
На фиг. 6Ь показано в изометрии устройство транспортировки фиг. ба.
На фиг. 7 показана в изометрии колонна зонда кабельного каротажа, соединенная с устройством транспортировки, показанным на фиг. ба и 6Ь в дополнение к устройству, показанному на фиг. 1-4 .
На фиг. 8 показан в изометрии дополнительный вариант осуществления устройства транспортировки.
На фиг. 9 показано сечение варианта осуществления, показанного на фиг. 8.
На фиг. 10 показан вид сбоку направляющего устройства, созданного согласно одному варианту осуществления изобретения.
На фиг. 11 показан вид спереди в изометрии направляющего устройства фиг. 10.
На фиг. 12 показывает вид сзади в изометрии направляющего
устройства фиг. 10.
На фиг. 13 показан вид сбоку разобранного направляющего устройства другого варианта осуществления.
На фиг. 14 показано в изометрии разобранное направляющее устройство фиг. 13.
На фиг. 15 показана в изометрии базовая деталь направляющего устройства.
На фиг. 16 показан в изометрии варианта осуществления регулируемого направляющего устройства, установленного под углом 3°.
На фиг. 17 показано регулируемое направляющее устройство фиг. 16, установленное под углом 8°.
На фиг. 18 показано регулируемое направляющее устройство фиг. 16, установленное под углом 15°.
На фиг. 19 показано в изометрии разобранное регулируемое направляющее устройство другого варианта осуществления.
На фиг. 2 0 показана в изометрии ориентирующая конструкция, снабженная полозьями низкого трения.
На фиг. 21 показан в изометрии другой вариант осуществления ориентирующей конструкции, снабженной полозьями низкого трения.
На фиг. 22 показан в изометрии другой вариант осуществления ориентирующей конструкции, снабженной полозьями низкого трения.
На фиг. 2 3 показан в изометрии другой вариант осуществления ориентирующей конструкции, снабженной полозьями низкого трения.
На фиг. 24 показано поперечное сечение другого варианта осуществления ориентирующей конструкции, снабженной полозьями низкого трения.
На фиг. 25 показано поперечное сечение другого варианта осуществления ориентирующей конструкции, снабженной полозьями низкого трения.
На фиг. 2 6 показано поперечное сечение другого варианта осуществления ориентирующей конструкции, снабженной полозьями
низкого трения.
На фиг. 27 показано поперечное сечение другого варианта осуществления ориентирующей конструкции, снабженной полозьями низкого трения.
На фиг. 2 8 показано в изометрии направляющее устройство и ориентирующая конструкция, установленные на колонне зонда кабельного каротажа.
На фиг. 2 9 показано в изометрии направляющее устройство
фиг. 2 8 в комбинации с альтернативной ориентирующей
конструкцией, снабженной полозьями низкого трения,
установленное на колонне зонда кабельного каротажа.
На фиг. 3 0 показано в изометрии направляющее устройство фиг. 2 8 в комбинации с двумя ориентирующими конструкциями, снабженными полозьями низкого трения, установленное на колонне зонда кабельного каротажа.
На фиг. 31 показано в изометрии направляющее устройство фиг. 2 8 в комбинации с устройством транспортировки, установленное на колонне зонда кабельного каротажа.
На фиг. 32 показана в изометрии грузовая штанга, прикрепленная к направляющему устройству фиг. 19, и три устройства транспортировки фиг. 41.
На фиг. 33 показано в изометрии направляющее устройство фиг. 19, прикрепленное к колонне зонда кабельного каротажа, с ориентирующей конструкцией из листовой пружины.
На фиг. 34 показано в изометрии направляющее устройство другого варианта осуществления.
На фиг. 35 показано в изометрии устройство подачи смазки.
На фиг. 3 6 показано сечение устройства подачи смазки фиг. 35 до заправки смазкой.
На фиг. 37 показано сечение устройства подачи смазки фиг. 35 после заправки смазкой.
На фиг. 3 8 показано давление, испытываемое устройством подачи смазки фиг. 35, 36 и 37 в частном случае применения.
На фиг. 39 показано поперечное сечение устройства транспортировки с составляющим единое целое устройством подачи смазки, где один узел шарикового подшипника с колесом
установлен и противоположные колесо и подшипник удалены.
На фиг. 4 0 показано в изометрии устройство транспортировки фиг. 3 9 с частично разобранными противоположным колесом и подшипником.
На фиг. 41 показано в изометрии устройство транспортировки в другом варианте осуществления.
На фиг. 42 показано поперечное сечение устройства транспортировки фиг. 41, снабженное модифицированной системой подачи смазки, подшипниками скольжения и отдельными поворотными цапфами.
На фиг. 43 показано в изометрии устройство транспортировки, выполненное в виде скважинного трактора, с направляющим колесом в поднятом положении.
На фиг. 44 показан вид спереди скважинного трактора фиг. 43, работающего в стволе скважины, где невидимая нижняя часть направляющего колеса показана пунктиром.
На фиг. 45 показан вид спереди скважинного трактора фиг. 43, работающего в стволе скважины, с направляющим колесом в опущенном положении, где невидимая нижняя часть направляющего колеса показана пунктиром.
На фиг. 4 6 показан в изометрии другой вариант осуществления ориентирующей конструкции.
На фиг. 4 7 показано поперечное сечение ориентирующей конструкции фиг. 4 6 в работе в стволе скважины (ствол скважины не показан).
На фиг. 4 8 показано в изометрии направляющее устройство и ориентирующая конструкция, установленные на колонне зонда кабельного каротажа, который имеет пробоотборник на своей верхней поверхности.
На фиг. 4 8 показана колонна зонда кабельного каротажа аналогичная показанной фиг. 48, но с колесным устройством транспортировки, обеспечивающимд ориентацию.
Наилучшие варианты осуществления изобретения
На фиг. 1-4 показано в нескольких видах предложенное устройство 1 транспортировки. В данном варианте осуществления устройство транспортировки выполнено с возможностью соединения
поверх или на наружную поверхность удлиненного узла датчика, показанной в сечении на фиг. 4, как колонна 2 зонда, применяемая в вариантах кабельного каротажа. На фиг. 4 также показано положение продольной оси 2а колонны 2 зонда. Применительно к данному документу фраза "удлиненный узел датчика" означает состав как из самих датчиков, так и любого оборудования, прикрепленного к датчикам, например, грузов, дистанцирующих устройств, гибких соединений, устройств позиционирования и т.п.
На фиг. 4 показаны боковые стенки ствола 3 скважины, в котором колонна 2 зонда должна спускаться устройством 1 транспортировки. Для удобства ствол 3 скважины показан, по существу, с горизонтальной ориентацией, с нижней стороной За, показанной снизу страницы.
Устройство 1 транспортировки включает в себя основной корпус 4, применяемый для установки и размещения остальных элементов или компонентов устройства.
На фиг. 1-3 показаны детали пары конструкций зацепления, образованных в данном варианте осуществления составляющими единое целое блокирующими муфтами 5. Данные блокирующие муфты 5 устанавливаются на каждом конце устройства 1. Каждая муфта 5 выполнена с возможностью частично охватывать наружную поверхность боковой стенки колонны 2 зонда, обеспечивая устройству транспортировки скольжение на и поверх колонны зонда в любом требуемом положении по длине колонны зонда. Каждая муфта включает в себя ряд отверстий 5а с резьбой, выполненных с возможностью приема винта, который ввинчивается в выемку или глухое отверстие в наружной поверхности колонны зонда. Данные отверстия 5а с резьбой и связанный набор винтов применяются для блокирования устройства 1 с колонной 2 зондов с конкретной ориентацией. Благодаря выполнению муфт 5 с возможностью только частично охватывать колонну 2 зонда, колонну зонда можно нести в положении, которое ниже положения, возможного, если муфты 5 полностью окружают периферию колонны 2 зонда.
Основной корпус каждой из данных муфт также образует или формирует защитную конструкцию 14, которая защищает колеса,
расположенные с каждой из сторон корпуса от удара и истирания. Данные защитные конструкции также служат для ориентирования тележки и узла колонны зонда в стволе скважины. Данные защитные конструкции могут также предотвращать зацепление промежутком между колесом и колонной 2 зондов выступов на стволе скважины, например, башмака обсадной колонны, когда колонна 2 зонда извлекается на поверхность из ствола скважины. Как можно видеть по меньшей мере на фиг. 1, данные защитные конструкции могут иметь в составе выступы 13 с наклонной поверхностью, которые могут действовать, устанавливая узел датчика и устройство транспортировки в стволе скважины и направляя зонд вниз в стволе скважины.
На фиг. 1-4 также показано оборудование пары колес б, которые образуют часть устройства 1 транспортировки. Данные колеса б установлены в поперечном направлении смежно друг с другом с противоположных сторон колонны зонда. В показанном варианте осуществления каждое колесо вращается на поворотной цапфе 7. Колеса б имеют ось вращения, перпендикулярную продольной оси удлиненного узла датчика. В показанном варианте осуществления, колеса имеют общую ось вращения.
Как можно видеть на данных фигурах, каждое колесо б имеет диаметр, по существу, больше одного из следующего: диаметра, ширины или высоты колонны 2 зонда. Данное обеспечивает каждому колесу б вход в радиальный контакт со стенкой ствола 3 скважины (то есть, радиальный край колес входит в контакт со стенкой ствола скважины). Большой относительный диаметр каждого колеса б поднимает колонну 2 зонда от нижней стороны поверхности ствола 3 скважины, обеспечивая перемещение устройством 1 транспортировки колонны 2 зонда вниз в стволе 3 скважины. Данные большие колеса обеспечивают устройству 1 транспортировки качение вдоль шероховатых стенок ствола скважины, вверх и через создающие препятствия уступы, которые должны в обычных условиях препятствовать продвижению колонны 2 зонда кабельного каротажа. Колеса разнесены на расстояние по ширине в стволе скважины, благодаря широкой колее, которая обеспечивает колесам перекрывание создающей препятствие выбуренной породы ствола
скважины, которая обычно оседает на нижней стороне За ствола. В предпочтительных вариантах осуществления колеса б выступают ниже основного корпуса 4 и ниже датчика, соединенного с устройством, и при этом создают минимальный зазор по меньшей мере 10 мм, более предпочтительно, по меньшей мере 1/2 дюйма (13 мм), между колонной 2 зондов (и корпусом) и нижней поверхностью ствола скважины. На фиг. 4 показано сечение устройства транспортировки фиг. 1-3 по линии А-А, фиг. 2 и 3. На фиг. 5 показано аналогичное фиг. 4 сечение устройства транспортировки, созданного в дополнительном варианте осуществления. В показанном на фиг. 4 варианте осуществления применяются узлы 10 с комплектом из двух шарикоподшипников, а в показанном на фиг. 5 варианте осуществления колеса вращаются вокруг комплекта вкладышей 110.
На фиг. 4 и 5 показаны позиционирование и устройства оси вращения каждого колеса б, созданные поворотными цапфами 7. Как можно также видеть на данных фигурах, каждая из данных поворотных цапф 7 расположена выше продольной оси 2а колонны 2 зонда. Продольная ось проходит по существу, аксиально или продольно через центр масс колонны зонда. Поскольку колонна 2 зонда значительно тяжелее устройства 1 транспортировки, колонна 2 зонда должна стремиться к повороту в ориентацию, показанную на фиг. 4 где устройство транспортировки стоит прямо на обоих колесах.
На данных фигурах идентифицирован центр 15 вращения устройства транспортировки и ось 2а центра тяжести или центра масс колонны зонда. В показанном варианте осуществления каждая секция колонны зонда имеет ось 2а центра масс приблизительно в середине круглого сечения колонны зонда. Центр 15 вращения устройства транспортировки расположена выше оси 2а центра тяжести колонны зонда. Ось центра тяжести колонны зонда, в случае применения в данном документе, образована линией, соединяющей центр масс каждого сечения по длине колонны зонда. Ось вращения колес б предпочтительно проходит через центр 15 вращения.
На корпусе 4 также установлена ориентирующая конструкция,
содержащая по меньшей мере один ориентирующий выступ 8. Как можно видеть на фиг. 4, ориентирующий выступ 8 содействует обеспечению прогнозируемой ориентации колонны 2 зонда в стволе 3 скважины. Если колонна 2 зонда поворачивается для ввода выступа 8 ориентации в контакт с нижней стороной ствола 3 скважины, данное должно приводить к неустойчивому положению объединенных устройства транспортировки и соединенной колонны 2 зонда. Ориентирующий выступ 8 при этом содействует позиционированию и ориентированию колонны зонда в устройстве, показанном на фиг. 4. Радиально самые дальние края колес б и защитная конструкция 14 также образуют часть ориентирующей конструкции и содействуют приведению колонны зонда в ориентацию, показанную на фиг. 4.
На фиг. 4 и 5 также показана форма, создаваемая в сечении устройства транспортировки, по всей длине выступами 8 ориентации, защитными конструкциями 14 и колесами б. Данная форма имеет поперечный контур (то есть контур или силуэт, если смотреть вдоль продольной оси узла датчика), которая имеет центр 15 вращения. Положение данного центра вращения соответствует точке, которая испытывает минимальное вертикальное смещение, когда форма перекатывается по плоской горизонтальной поверхности. В предпочтительных вариантах осуществления края ориентирующей конструкции лежат, по существу, на круговой воображаемой кривой, центрированной по центру 15 вращения. Центр вращения устройства транспортировки смещен от центра тяжести или центра 2а масс колонны зонда.
Смещение между осью вращения средства транспортировки и осью центра масс колонны зонда обеспечивает ориентацию узла в наиболее устойчивом положении с осью центра масс колонны зонда ниже оси вращения устройства транспортировки. В данном устойчивом положении колонна зонда спускается по стволу скважины на колесном устройстве транспортировки.
Как показано в частности на фиг. 4, в данном варианте осуществления вращение каждого колеса б обеспечивается смазкой системой 9 смазки под давлением при вращении на двойных шарикоподшипниках блоков 10. На фиг. 5 показано альтернативное
устройство средства транспортировки, где система 9 смазки действует на комплект вкладышей 110. Данная система 9 смазки включает в себя резервуар 11 смазки и нагнетающий давление плунжер, соединенные с подшипниками 10 или вкладышами 110 парой каналов 12. В других вариантах осуществления плунжер можно заменить комплектом эластомерных сильфонов или упругой диафрагмой, как описано дополнительно ниже. Плунжер поддерживает давление более высоким, чем в окружающей скважинной текучей среде, при этом принудительно подавая смазку на подшипники или поверхности вкладышей колеса по каналам 12. Поддержание здесь смазки в устройстве под избыточным давлением предотвращает попадание загрязняющих веществ снаружи из ствола 3 скважины.
На фиг. ба и 6Ь показаны сечение и виды в изометрии устройства 201 транспортировки, созданного согласно варианту осуществления альтернативному показанному на фиг. 1-5. На фиг. 7 показана в изометрии колонна 2 зонда кабельного каротажа, соединенная как с дополнительным устройством транспортировки, показанным на фиг. ба и 6Ь, так и устройством, показанным на фиг. 1-4.
В варианте осуществления устройства, показанном на фиг. 6Ь устройство 2 01 транспортировки выполнено с возможностью соединения с забойным концом или носом колонны зонда, с образованием при этом ведущего компонента, развертываемого в стволе скважины. В данном варианте осуществления устройство 2 01 транспортировки включает в себя одно колесо 206, развертываемое как ведущий компонент устройства. Данное одно колесо может действовать, как узел обнаружения ствола скважины, который может сталкиваться и затем перекатываться через верх препятствий естественным образом на пути колонны зонда. Как можно также видеть на фиг. ба и 6Ь колесо 206 имеет профиль с дугообразной выемкой или вогнутый профиль, обеспечивающий перекрывание выбуренной породы и препятствий, встреченных в середине нижней стороны ствола скважины. Колесо имеет дугообразную выемку, обеспечивающую только краям колеса контакт со стенкой ствола скважины, в результате получается широкая
колея колеса, пониженное трение качения и повышенная устойчивость в рабочем положении.
Ось вращения колеса 206 расположена выше центральной линии или продольной осевой линии 2 02а колонны зонда, которая образует продольную ось или ось центра масс колонны зонда. Кроме того, устройство 2 01 имеет ориентирующую конструкцию, которая в данном варианте осуществления содержит многочисленные ориентирующие выступы 2 08, выполненные с возможностью содействия в поддержании данной требуемой ориентации колонны зонда. Ориентирующие выступы 208а также функционируют в качестве защитных конструкций и защищают колеса. Как можно видеть на фиг. ба и 6Ь, один или несколько ориентирующих выступов 208а могут также создавать место установки колеса 206 или колесной оси.
На фиг. ба также показана форма поперечного сечения устройства 201 транспортировки, с проходящими по всей его длине ориентирующими выступами 2 08 и концевой вид колеса 206. Данная форма имеет поперечный контур с центром 2 07 вращения. Центр вращения по существу параллелен центральной оси удлиненного узла датчика и смещен от нее. Центр вращения устройства транспортировки смещен от центра тяжести или центра масс узла датчика/ колонны 2 02а зонда.
Аналогично вариантам осуществления, описанным выше, смещение между осью вращения средства транспортировки и осью центра масс колонны зонда обеспечивает ориентацию узла в наиболее устойчивом положении с расположением оси центра масс колонны зонда ниже оси вращения средства транспортировки. В данном устойчивом положении колонна зонда спускается по стволу скважины на колесах средства транспортировки.
На фиг. 7 показано как данные два отличающихся исполнением устройства транспортировки можно развертывать в соединении с одной колонной 2 зондов для образования системы транспортировки колонны зонда. Одноколесное устройство 2 01 применяется для подъема забойного конца или носа колонны зонда, а двухколесное устройство 1 транспортировки применяется для несения верхней секции колонны 2 зонда. В другом варианте осуществления
устройство транспортировки может снабжаться частично
ориентирующей конструкцией или вовсе не иметь ориентирующей
конструкции. В данных вариантах осуществления отдельный
компонент может нести часть или всю ориентирующую конструкцию.
Например, колонна зонда может снабжаться устройством
транспортировки и одной или несколькими ориентирующими
конструкциями, показанными на фиг. 20, 21 или 33. Относительное
позиционирование отдельных компонентов ориентирующей
конструкции по узлу датчиков не является критичным при условии, что форма в целом имеет поперечный контур с центром вращения.
На фиг. 8 и 9 показан альтернативный вариант осуществления устройства 1 транспортировки. Данный вариант осуществления выполнен для соединения в линию с узлом датчика, а не установки поверх датчика или другого компонента узла датчика. Как можно видеть, устройство 1 транспортировки создается с ориентирующей конструкцией, которая включает в себя защитную конструкцию со съемными ориентирующими выступами 8а, которые проходят от передней части колес вокруг наружной поверхности ба колес б. Данным ориентирующим выступам 8а придается форма, помогающая предотвратить блокирование пространства между внутренней поверхностью колеса 6Ь и соответствующей наружной поверхностью основного корпуса 4а каким-либо материалом.
Ширина колес б предпочтительно обеспечивает нужный зазор между поверхностью колеса и корпусом, а также между наружной поверхностью колеса и защитной конструкцией. В предпочтительном варианте осуществления имеется по меньшей мере 4 мм зазор между рабочей поверхностью колес и окружающим корпусом и конструкцией, как описано дополнительно ниже.
Как лучше всего видно на фиг. 9, в данном варианте осуществления ориентирующие выступы 8а также работают, поддерживая наружные концы поворотных цапф 7, на которых установлены колеса б. Специалисту в данной области техники понятно, что в альтернативном варианте осуществления (не показано) поворотные цапфы 7 могут иметь постоянное соединение или интегрироваться со съемными ориентирующими выступами 8а, и могут соединяться с корпусом 4а и поддерживаться корпусом на
своих внутренних концах.
Как показано в сечении фиг. 9, диаметр колеса б больше на внутренней поверхности 6Ь, чем на наружной поверхности ба для соответствия круглому сечению ствола скважины. Данное изменение в диаметре колеса обуславливает некоторое скольжение на контактной поверхности между колесом и стенкой ствола скважины при вращении колеса. Предпочтительно колесо должно быть узким для минимизации скользящего контакта и уменьшения трения между колесом и стенкой ствола скважины при вращении колеса в стволе скважины. Как можно видеть на данных фигурах, ширина колес б меньше около 2 0 мм, предпочтительно меньше 18 мм. В варианте осуществления, показанном на фиг. 9 ширина колеса составляет 10 мм. В другом предпочтительный варианте осуществления, показанном на фиг. 42, ширина колеса составляет 15 мм.
На фиг. 10-12 показаны несколько видов направляющего устройства 21. Направляющее устройство 21 включает в себя носовой узел 22, состоящий из носовой детали 23 и базовой детали 27, как показано на фиг. 10 и 11. К носовому узлу 22 напрямую прикреплена риентирующая конструкция 13, созданная в показанном варианте осуществления ориентированным отклонителем 24 .
Ориентированный отклонитель 2 4 создает конструкцию в виде муфты с внутренней полостью 2 9, выполненной с возможностью приема ведущего конца колонны зонда кабельного каротажа. Ориентированный отклонитель 2 4 включает в себя пару элементов снижения трения, в данном случае ходовых полозьев 2 6, которые ориентируются для скольжения по нижней стороне стенки ствола скважины, благодаря действию набора из трех ориентирующих выступов 8, созданных ориентированным отклонителем 24. В показанном варианте осуществления ходовые полозья 2 6 выполняются из долговечного керамического материала, который имеет низкие показатели трения и противостоит истиранию и воздействию высоких температур и высокой концентрации щелочных соединений в стволе скважины, например, из алюмооксидной керамики или термоотверждающейся керамики из полиметаллических оксидов. В других вариантах осуществления подходящие
пластиковые или эластомерные материалы можно также применять
для данного компонента. При оснащении такими снижающими трение
элементами ориентированный отклонитель 2 4 может
функционировать, как устройство транспортировки, хотя колеса могут требоваться для высоких углов отклонения.
Ходовые полозья, когда создаются, можно разрабатывать для применения в стволе скважины конкретного диаметра и можно выполнять соответствующими кривизне стенки ствола скважины. Ведущие и задние края ходовых полозьев оконтуриваются для плавного входа, обеспечивающего "скольжения как лыжи" полозьев по фильтрационной корке и остаткам выбуренной породы. Ходовые полозья установлены на ориентирующей опоре так, что не проходят по самой нижней части сечения ствола скважины, где вероятно имеется скопление выбуренной породы. Вместо этого, полозья охватывают с двух сторон выбуренную породу и устанавливаются поперечно в ней на стенке ствола скважины, предпочтительно под углом между 3 0° и 4 5°° к вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось узла датчика.
Как описано выше и показано на фиг. 1-4, ориентирующие выступы 8 действуют, дестабилизируя положение колонны зонда при входе в контакт с нижней частью боковой стороны стенки наклонно-направленного ствола скважины. Существенный вес колонны зонда должен обеспечивать, если один из данных выступов входит в контакт с нижней стороной стенки, поворот колонны зонда вокруг ее продольной ось к ориентации, в которой ходовые полозья входят в контакт с нижней стороной стенки.
Как можно видеть на фиг. 10-12, носовая деталь 23 имеет фиксированный угол отклонения от продольной оси любой колонны зонда, соединенной с внутренней полостью 2 9 ориентированного отклонителя 24. Данное устройство обеспечивает носовой детали 23 постоянное отклонение вверх, когда объединенные направляющее устройство и колонна зонда спускаются в наклонно-направленном стволе скважины. Отклонение вверх носовой детали обеспечивает подъем наконечника 3 6 носовой детали выше нижней стороны ствола скважины на высоту 37, и смещение вверх от продольной оси
колонны зонда. Таким образом, направляющее устройство с колонной зонда обходит препятствия на нижней стороне стенки ствола скважины, следуя естественным образом за носовым узлом.
На фиг. 13 и 14 показано разобранное направляющее устройство дополнительного предпочтительного варианта осуществления. Направляющее устройство включает в себя носовую деталь 23, базовую деталь 27 и ориентирующую конструкцию 24. Все три компонента могут являться частично или полностью интегрированными (не показано) или создаваться, в виде отдельных компонентов, как в показанном варианте осуществления. В показанном варианте осуществления базовая деталь 27 имеет фиксированный угол относительно продольной оси колонны зонда и прикреплена напрямую к ведущему концу колонны зонда кабельного каротажа. Носовая деталь 23 прикреплена к наконечнику базовой детали 27. Ориентирующая конструкция насажена сверху и прикреплена к колонне каротажного зонда так, что ориентирующие выступы выставлены для ориентирования носовой детали 23 вверх, когда колонна зонда спускается в стволе скважины.
Носовую деталь 2 3 можно реализовать разной длины, при этом изменяя высоту 37 от низа ствола скважины до направляющего устройства. Смещение наконечника 3 6 носовой детали задается в зависимости от размеров ствола скважины и условий в нем.
Вид с увеличением базовой детали 27 одного варианта
осуществления показан на фиг. 15. Базовая деталь 27 может
применяться с некоторыми носовыми деталями существующей техники
для обеспечения улучшенных показателей работы, хотя специалисту
в данной области техники понятно, что колонне зонда должна
требоваться ориентирующая конструкция некоторого типа,
например, ориентированный отклонитель, центратор с
дугообразными пружинами и/или устройство транспортировки, описанное в данном документе, для ориентирования носа в направлении от нижней стороны ствола скважины.
Базовая деталь 27 имеет первую часть 25а зацепления для соединения с концом колонны зонда, и вторую часть 25Ь зацепления для соединения с носовым узлом. Части зацепления имеют центральные осевые линии с угловым отклонением, при этом
носовой узел, соединенный при эксплуатации со второй частью 2 5Ь зацепления, имеет центральную осевую линию, которая проходит под углом к центральной осевой линии колонны зонда, соединенной с первой частью 25а зацепления, как можно видеть на фиг. 13. Угол отклонения может являться любым подходящим углом и зависит от длины носового узла и диаметра ствола скважины, как описано дополнительно ниже.
В данном варианте осуществления первая часть 25а зацепления создана, как муфта, которая насаживается на стандартную втулку, созданную на конце колонны зонда, а вторая часть 2бЬ зацепления создана, как полая втулка, имеющая стандартные наружные размеры для соединения с муфтой, созданной на конце носового узла существующей техники. Базовая деталь 27 является пустотелой или по меньшей мере имеет сквозное отверстие, обеспечивающее проход электропроводки через базовую деталь 27, если необходимо.
На фиг. 16-18 показаны отличающиеся конфигурации углового носового узла, выполненного с возможностью применения в вариантах осуществления, показанных на фиг. 28-33. Носовой узел может поворачиваться вокруг оси 38, которая соединена с базовой деталью 27, так что можно заранее устанавливать заданный угол носового узла до спуска колонны зонда в ствол скважины. Базовая деталь 2 7 имеет блокирующий рычаг (не показано) проходящий внутри носовой детали 23. Носовую деталь устанавливают под фиксированным заданным углом отклонения от продольной оси зонда с помощью блокирующего штифта, проходящего через одну из трех точек 30 блокирования для соединения с блокирующим рычагом. Шарнирное соединение 38 носовой детали, снабжено точкой 30 блокирования и крепит носовую деталь к базовой детали 27 под фиксированным углом относительно продольной оси колонны зонда. Выбор точки 3 0 блокирования должен определять угол отклонения и, следовательно, высоты 37 наконечника 36 носовой детали над нижней стороной ствола скважины.
Как можно видеть на фиг. 16-18, установка каждого фиксированного угла носового узла 22 дает носовой детали 23 отличающийся угол отклонения. Угол отклонения, реализуемый в
каждой носовой детали 23 увеличивает от 3° на фиг. 16, до 8° на фиг. 17 и 15° на фиг. 18. Специалисту в данной области техники понятно, что предварительно устанавливаемый угол можно регулировать в зависимости от диаметра ствола скважины, требуемого отклонения колонны зонда в стволе скважины и длины носового узла для установки конца носового узла в подходящее положение в стволе скважины. Более длинным носовым узлам должны требоваться более острые углы, и более коротким носовым узлам должны требоваться углы большей величины для данного диаметра ствола скважины и расстояния отклонения. Угол выбирается так, что наконечник носовой детали располагается выше продольной оси колонны зонда.
На фиг. 19 показан альтернативный вариант осуществления корректируемого носового узла. В данном варианте осуществления носовая деталь 23 создается с блокирующим элементом 31. Штифт или ось 38 проходит через калиброванные отверстия в базовой детали 27 и блокирующем элементе 31. Базовая деталь 27 имеет вертикально ориентированный продольный паз 33 для размещения блокирующего элемента 31.
Конец блокирующего элемента 31 снабжен множеством калиброванных отверстий 34а под блокирующий штифт, которые параллельны калиброванному отверстию под ось 38. Калиброванные отверстия 34Ь под блокирующий штифт также созданы в базовой детали 27. Калиброванные отверстия 34а, 34 b под блокирующий штифт располагаются так, что одно из калиброванных отверстий 34а в блокирующем элементе 31 совмещается с одним из калиброванных отверстий 34Ь в базовой детали 27, когда носовая деталь 23 устанавливается плод одним из определенного числа заданных углов. Носовая деталь 23 удерживается под требуемым углом благодаря вставлению блокирующего штифта 34, проходящего через калиброванные отверстия 34а, 34Ь. В предпочтительном варианте осуществления калиброванные отверстия 34а, 34Ь выполнены с возможностью обеспечивать установку носовой детали под углами отклонения 3 градуса, б градусов или 9 градусов от центральной линии колонны зонда, хотя другие варианты
осуществления могут предусматривать углы до 60°, 45° или 20°. Малые углы до 1° могут применяться в некоторых вариантах осуществления, хотя часто при этом требуется применять необычно длинный носовой узел.
На фиг. 2 0-2 3 показаны в изометрии ориентирующие конструкции двух отличающихся типов, созданные согласно дополнительному варианту осуществления. На данных фигурах вновь показаны ориентированные отклонители 2 4 отличающихся форм, которые можно создавать, как ориентирующие конструкции направляющего устройства.
Данные отличающиеся ориентированные отклонители создают с учетом отличающихся размеров или диаметров ствола скважины. На данных фигурах также показаны отличающиеся устройства ориентирующих выступов 8.
В отклонителях, показанных на фиг. 2 0 и фиг. 22, применяется комплект из четырех ориентирующих выступов 8, а в отклонителях 24, показанных на фиг. 21 и 23, применяются только три ориентирующих выступа. Ориентирующие выступы 8 имеют сужающиеся края 35, помогающие направлению колонны зонда вокруг или мимо препятствий, встреченных в стволе скважины.
Ориентированные отклонители имеют отверстие 2 9, проходящее через корпус устройства. Данное отверстие смещено от номинального центра отклонителя. Ориентированный отклонитель выполнен с возможностью насаживаться на цилиндрический зонд кабельного каротажа, который затем фиксируется в отверстии 2 9 и ниже оси вращения отклонителей. Колонна зонда должна поэтому перемещаться с прогнозируемой ориентацией, которая в свою очередь должна придавать ориентацию с направлением вверх или направленный вверх угол носовой детали носового узла.
На фиг. 24-27 показан ряд поперечных сечений нескольких отличающихся вариантов реализации ориентирующих конструкций. Данные ориентирующие конструкции выполнены с возможностью применения в вариантах осуществления, показанных на фиг. 10-19 и 28-30. На данных фигурах указан центр 15 вращения ориентирующей конструкции и ось 2а центра тяжести или центра
масс колонны зонда. В показанном варианте осуществления каждое сечение колонны зонда имеет ось 2а центра масс приблизительно в центре круглого сечения колонны зонда.
На данных фигурах также показана форма, создаваемая в поперечном сечении каждым ориентированным отклонителем со всеми его ориентирующими выступами 8 (которая в данных варианты осуществления также соответствует поперечному контуру). Форма, созданная данный сечением поэтому имеет центр 15 вращения. Центр вращения ориентированного отклонителя смещен от оси центра 2а тяжести или центра масс колонны зонда.
В наклонно-направленном стволе скважины колонна зонда должна естественным образом вращаться вокруг своей продольной оси, стремясь к наиболее устойчивому положению. Наиболее устойчивое положение является таким, где колонна зонда и узел ориентированного отклонителя имеют самое низкое положение центра тяжести. Самое низкое положение центра тяжести является положением, где центр тяжести зонда находится ниже оси вращения. В данном устойчивом положении носовая деталь направляющего устройства ориентируется вверх, ходовые полозья низкого трения ориентированного отклонителя находятся в контакте с нижней стороной ствола скважины, и датчики каротажного зонда могут являться оптимально ориентированными для измерения на предпочтительной стороне ствола скважины.
Здесь показаны различные варианты устройства
ориентированных отклонителей с отличающимся числом ориентирующих выступов 8. Как можно видеть на данных фигурах, ориентированный отклонитель можно реализовать с несколькими отличающимися вариантами устройства ориентирующих выступов. Данные выступы можно также выполнять разной длины для приспособления к ряду отличающихся диаметров ствола скважины.
Как можно также видеть из вариантов осуществления, показанных на данных фигурах, в данных вариантах осуществления края каждого из ориентирующих выступов 8 образуют секции периметра по существу окружности с центром в точке над центром тяжести любой колонны зонда, соединенной с ориентирующей конструкцией. В показанных вариантах осуществления каждый из
выступов 8 образует равный угол с соседними выступами. Вместе с тем, ходовые полозья 2 6 предпочтительно выполняются с интервалами между собой больше интервалов между другими ориентирующими выступами для максимизации устойчивости устройства в его предпочтительной ориентации.
На фиг. 28-31 показано применение направляющего устройства. На фигурах показано направляющее устройство, также показанное на фиг. 16-18 и связанная с ним колонна зонда кабельного каротажа. На данных фигурах показаны различные варианты осуществления, где ориентирующая конструкция 2 4 или конструкции соединены с колонной 2 зондов в положениях, удаленных от носового узла 22.
На фиг. 2 8 показано применение одной ориентирующей конструкции, которой данном варианте осуществления является ориентированный отклонитель 24, присоединенный на некотором расстоянии от носового узла 22. На фиг. 29 показано аналогичное альтернативное расположение ориентированного отклонителя 24, который выполнен с возможностью спуска в ствол скважины с диаметром больше, чем показанный на фиг. 2 8 отклонитель, и поэтому применена установка носа 2 3 под увеличенным углом и ориентирующая конструкция увеличенного диаметра.
На фиг. 30 показан дополнительный вариант осуществления, где применяется пара ориентированных отклонителей 24, установленных в двух отличающийся положениях по длине колонны 2 зонда.
В показанном на фиг. 31 варианте осуществления пара устройств 1 транспортировки применяется для ориентации направляющего устройства 21. Устройство 1 транспортировки здесь также действует, обеспечивая колонне 2 зонда прогнозируемую ориентацию и придавая отклонение вверх носовой детали 23 носового узла 22, как описано выше со ссылкой на фиг. 1-9.
На фиг. 32 показана вариация системы фиг. 31. В данном варианте осуществления устройства транспортировки прикреплены к грузовой штанге 39. Грузовая штанга 39 прикреплена к колонне 2 зонда предпочтительно с помощью упругой муфты. Данное обеспечивает устройству 1 транспортировки и направляющему
устройству 21 применение с колонной зонда любого типа, в том числе колонной с датчиками, которые должны касаться стенки ствола скважины, колонной с меняющимися профилями и колонной с зондами с особо большим диаметром относительно диаметра ствола скважины. Зонды, которые требуют бокового поперечного перемещения в стволе скважины во время работы, могут также применяться, например, пробоотборники, которые перемещаются поперек ствола скважины, когда устанавливаются в рабочее положение и зонды формирования изображения, которые спускаются в скважину сложенными и раздвигаются для центрирования при развертывании.
На фиг. 33 показан другой вариант осуществления, в котором ориентирующая конструкция включает в себя придающее внецентренное положение устройство с листовой пружиной в качестве ориентирующего выступа 8. Придающие внецентренное положение устройства с листовой пружиной хорошо известны специалистам в данной области техники.
На следующей фиг. 34 показан вариант осуществления направляющего устройства 21 с базовой деталью 27Ь которая имеет приспособление для установки температурного датчика 4 0 и/или другого чувствительного средства, требующего прямого контакта с текучей средой в стволе скважины. Базовая деталь 27Ь имеет предохранительную конструкцию 41, содержащую два параллельных гребня 42, расположенных с двух сторон датчика 40, гребни 42 выступают от корпуса базовой детали 2 7Ь по меньшей мере на высоту датчика 40. Данное обеспечивает зонду температурного датчика выдвижение в центральную область ствола скважины без риска повреждения в результате контакта со стенкой ствола скважины. В данном положении блок температурного датчика хорошо промывается при перемещении зонда через скважинные текучие среды и не подвержен закрытию глинистой коркой бурового раствора, отрицательно влияющему на время реагирования. Для обеспечения быстрого реагирования на температурные изменения предпочтительно корпус зонда температурного датчика выполняется из материала с высокой теплопроводностью, стойкого к коррозии, например, бериллиево-медного сплава с низким содержанием
бериллия, из серебра или золота. Зонд температурного датчика предпочтительно имеет теплоизоляцию от базовой детали и корпуса направляющего устройства 21.
Благодаря установке контактного датчика на конце носа колонны зонда, контактный датчик измеряет скважинную температуру, на которую не влияет температура самой колонны зонда и перемешивание скважинных текучих сред, обусловленное перемещением колонны зонда.
Датчик давления можно также оборудовать (дополнительно или альтернативно температурному датчику). Оборудование датчика давления, который не забивается фильтрационной коркой бурового раствора или другими отходами, обеспечивает мониторинг изменения глубины зонда. При этом оператор может обеспечивать продвижение колонны зонда в стволе скважины со скоростью, соответствующей скорости подачи каротажного кабеля. Подача кабеля со слишком высокой скоростью может приводить к запутыванию кабеля и проблемам при удалении из ствола скважины колонны зонда.
Датчик 4 0 установлен сзади отклоненной вверх носовой детали 23. Поскольку ориентирующие конструкции удерживает носовую деталь 23 отклоненной вверх, и носовая деталь 23 удерживается под фиксированным углом при эксплуатации, датчик 4 0 не входит в контакт с боковыми сторонами ствола скважины и экранируется носовой деталью 2 3 от любых уступов или полок в стенке ствола скважины. В показанном варианте осуществления направляющее устройство 21 создается с системой регулировки с предварительной установкой заданного угла, описанной выше со ссылкой на фиг. 19, здесь показана крышка 4 3 которая применяется для удержания блокирующего штифта 34.
На следующих фиг. 35-37 показано устройство подачи смазки, подходящее для применения в устройстве 1 транспортировки, в целом указано стрелкой 300.
Устройство 300 выполнено в базовой конструкции, снабженной в данном варианте осуществления блокирующим элементом 52. Впускной канал 53 образован внутри блокирующего элемента, также как выпускной канал 55. Впускной канал 53 заканчивается
впускным окном, выполненном в данном варианте осуществления в виде смазочного ниппеля или клапана 54. Выпускной канал 55 ведет к выпускному окну 5 6 который обеспечивает свободную подачу смазки, обычно консистентной смазки, из устройства 300.
Устройство 300 имеет упругую диафрагму 37, которая закрывает большую часть верхней плоской поверхности базовой конструкции 52. Диафрагма 57 соединяется и уплотняется на основании, по существу, жестким защитным кожухом 58. Кожух 58 также включает в себя окно 59, обеспечивающее действие окружающего давления на наружную сторону упругой диафрагмы. Окно также создает отверстие для проверки диафрагмы 57.
Как можно видеть на фиг. 37, резервуар 60 образован между внутренней поверхностью диафрагмы 57 и поверхностью основания, которую диафрагма закрывает. На фиг. 3 6 показано положение устройства до заполнения данного резервуара смазкой.
Для зарядки или заполнения резервуара 60 подходящая текучая смазка, обычно консистентная смазка, нагнетается под давлением в резервуар 60 через смазочный ниппель или клапан 54 с помощью шприца консистентной смазки, масляного насоса или т.п. Инжектированная смазка растягивает упругую диафрагму 57. Напряжение, созданное в упругой диафрагме 57 вследствие данного растяжения, обеспечивает поддержание смазки в резервуаре 60 под давлением выше окружающего давления, действующего с внешней стороны упругой диафрагмы 57.
На фиг. 37 показано устройство после зарядки или заполнения резервуара 60 смазкой, инжектированной через смазочный ниппель или клапан 54 и впускной канал 53. Смазка находится под давлением в резервуаре благодаря упругой диафрагме 57. В данном варианте осуществления упругая диафрагма растянута с удвоением площади от начальной (удлинение 100%). Смазка подается из резервуара 60 под давлением в механическую систему через выпускной канал 55 и выпускное окно 56.
В показанном варианте осуществления диафрагма 57 выполнена из силоксанового каучука, обеспечивающего деформацию и расширение для размещения смазки под давлением, перекачиваемой в резервуар 60. Упругая характеристика диафрагмы обеспечивает
сохранение потенциальной энергии, передаваемой при подаче смазки под давлением для поддержания давления смазки, удерживаемой в резервуаре. Данная сохраненная энергия медленно высвобождается при выталкивании диафрагмой смазки через выпускной канал 55 и выпускное окно 5 6 для смазки развертываемой дополнительной механической системы, (не показано) и ствола скважины. Одним примером механической системы, которая может смазываться, является блок подшипников, описанный дополнительно ниже.
Напряжение в упругой диафрагме 57 поддерживает смазку под избыточным давлением выше окружающего давления, действующего на наружную поверхность упругой диафрагмы 57. Данное поддержание избыточного давления в смазке устройством 300 обеспечивает подачу смазки в смазываемую механическую систему и также предотвращает вход загрязняющих веществ из ствола скважины в смазываемую механическую систему.
В различных дополнительных вариантах осуществления проход смазки через механическую систему можно регулировать с помощью дозирующего клапана. Подачу смазки можно альтернативно ограничивать с помощью масляного затвора или уплотнения консистентной смазки на выходе механической системы. Механическая система может также иметь в составе подшипник скольжения, где подача смазки ограничивается плотной посадкой подшипника.
В примере, показанном на фиг. 3 8 абсолютное окружающее давление (Р), действующее на наружную поверхность диафрагмы 57, может составлять 14,7 фунт/дюйм2 (100 КПа) . Дополнительное
абсолютное давление (бР), создаваемое в смазке растянутой эластомерной диафрагмой 57, может составлять 3 фунт/дюйм2 (20 КПа) . Таким образом, в резервуаре смазки абсолютное давление составляет 17,7 фунт/дюйм2 (120 КПа). Таким образом, давление в смазываемой системе превышает на 3 фунт/дюйм2 (20 КПа) окружающее давление.
Ненадлежащее уплотнение между механической системой, в которую подается смазка устройством 300, и окружающей средой
должно давать протечки смазки во внешнюю среду. Постоянная подача смазки на выход из механической системы предотвращает вход загрязняющих веществ в механическую систему. Когда устройство работает в стволе скважины на глубине 4000 м от поверхности, абсолютное окружающее давление может составлять порядка 6000 фунт/дюйм2 (42000 КПа) . Растянутая эластомерная диафрагма 57 должна все равно создавать дополнительное давление 3 фунт/дюйм2 (20 КПа) на смазку и таким образом давление в смазке должно составлять 6003 фунт/дюйм2 (42020 КПа) . Давление в механической системе составляет при этом 6003 фунт/дюйм2 (42020 КПа), на 3 фунта/дюйм2 (20 КПа) выше окружающего давления, при этом механическая система защищена от входа загрязняющих веществ.
С изменением глубины в стволе скважины меняется окружающее гидростатическое давление. В отличие от систем пружинного /поршневого типа, эластомерная диафрагма не имеет движущихся частей и способна мгновенно реагировать на небольшие изменения окружающего давление, в данном примере, поддерживая давление смазки на 3 фунт/дюйм2 (20 КПа) выше окружающего давления. Поскольку не имеется движущихся частей и соответствующего трения в системе, система должна являться эффективной для предотвращения входа загрязняющих веществ в механическую систему даже при весьма небольшом перепаде (бР) давления от растянутой эластомерной диафрагмы.
На фиг. 39-41 показано устройство транспортировки, которое создано с альтернативным вариантом реализации устройства 300 подачи смазки. Устройство подачи смазки, показанное в варианте осуществления фиг. 39-41 является эквивалентом устройству, рассмотренному выше и показанному на фиг. 35-38, отличается устройство включением в состав пары выпускных каналов и окон, рассмотренных ниже, и выполняет функция системы 9 смазки под давлением, описанной выше со ссылкой на фиг. 4 и 5.
В показанном на фиг. 39-41 варианте осуществления базовая конструкция устройства 300 подачи смазки образована частью корпуса устройства 1 транспортировки. Как в описанном выше
варианте осуществления, базовая конструкция эффективно формирует элемент по типу блока, который образуется во внутренней паре выпускных каналов 55 заканчивающихся выходными окнами 56. Данные выпускные окна 56 применяются для подачи смазки на подшипники 61 устройства 1 транспортировки, как показано на фиг. 39 и 40.
Как лучше всего видно на фиг. 39, каждое выпускное окно 5 6 питает камеру 62, выполненную между концом поворотной цапфы 7 и крышкой 63, которая прикреплена к наружной поверхности колеса 63. Камера 62 проходит до открытой стороны подшипника 61, при этом обеспечивая подачу смазки под давлением в подшипник 61.
Подходящее смазочное уплотнение 64 создано на внутренней
стороне подшипника 61. Данное устройство обеспечивает
применение серийно производимых и имеющихся в продаже узлов 61
шарикоподшипников с глубоким желобом в скважинной среде,
постоянное положительное давление внутри
масляного/консистентной смазки уплотнения 64 предотвращает проход воды или других загрязняющих веществ через масляное /консистентной смазки уплотнение 64.
Устройство транспортировки, показанное на фиг. 4 0 и 41 снабжено защитной конструкцией в виде съемных ориентирующих выступов 8а, которые проходят вокруг наружной поверхности ба колес б, как описано выше со ссылкой на фиг. 8 и 9. Данные ориентирующие выступы 8а проходят по существу продольно от передней части каждого колеса за заднюю часть колеса, и выполнены с возможностью предотвращения засорения пространства между внутренней поверхностью колеса 6Ь и внешней поверхностью основного корпуса, а также несения наружных концов поворотных цапф 7, на которых установлены колеса б, как описано выше. Как можно видеть на данных фигурах, колеса б проходят выше и ниже продольного ориентирующего выступа 8а. Продольный ориентирующий выступ 8а является предпочтительно относительно узким, например, имеет высоту, которая больше диаметра оси, на которой колесо установлено, но меньше радиуса колеса. Как лучше всего видно на фиг. 41, создается зазор между радиально самой дальней кромкой или поверхностью 67 колеса (относительно оси вращения)
и продольным ориентирующим выступом 8а, хотя профиль колеса может демонстрировать уменьшение зазора в направлении к оси колеса.
Данный зазор, наряду с аспектом гибкости защитной конструкции, помогает предотвращать засорение внутренней части защитной конструкции отходами с поверхности ствола скважины. В предпочтительном варианте осуществления имеется зазор по меньшей мере 4 мм между радиально самой дальней поверхностью 67 колеса (то есть, поверхностью колеса, которая в нормальных условиях входит в контакт со стенкой ствола скважины) и внешней поверхностью основного корпуса, и по меньшей мере 4 мм зазор между радиально самой дальней кромкой колеса и внутренней поверхностью защитной конструкции. В показанном варианте осуществления внутренняя часть защитной конструкции имеет зазор по меньшей мере 15 мм, более предпочтительно по меньшей мере 19 мм.
Продольно ориентированный ориентирующий выступ
предпочтительно имеет центральную ось, которая по существу соосна с осью вращения колеса.
На фиг. 42 показан другой вариант осуществления устройства 1 транспортировки с модифицированным устройством подачи смазки. В показанном варианте осуществления в устройстве 1 транспортировки применяются подшипники скольжения с втулочным элементом 61 вкладыша подшипника. Смазочное устройство 300 имеет два выпускных канала и по меньшей мере четыре выпускных окна 56. Смазочное уплотнение не требуется для данного варианта осуществления.
В данном варианте осуществления поворотной цапфы 7 выполнены в виде отдельных компонентов в корпусе (в отличие от вариантов осуществления, показанных на фиг. 4 и 5 в которых поворотные цапфы выполнены составляющими единое целое с корпусом). Однако, каналы 55 также проходят через каждую поворотную цапфу.
В предпочтительном варианте осуществления устройство подшипников является таким, что некоторая часть смазки под давлением может уходить мимо подшипников. Данный постоянный, но
регулируемый уход смазки служит транспортировке отходов и загрязняющих веществ от подшипников.
Поворотные цапфы 7 поддерживаются продольными ориентирующими выступами 8а.
На фиг. 43-45 показан другой вариант осуществления устройства транспортировки, здесь выполненного в виде скважинного трактора.
Скважинный трактор 4 00 содержит устройство транспортировки с множеством основных колес б, в данном случае четыре основных колеса б, и по меньшей мере одно направляющее колесо бс. Скважинный трактор предпочтительно содержит ориентирующую конструкцию, имеющую по меньшей мере два ориентирующих выступа. Специалисту в данной области техники понятно, что направляющее колесо бс также функционирует в качестве ориентирующего выступа.
Направляющее колесо бс предпочтительно устанавливается на регулируемом установочном средстве (не показано) для подъема и опускания направляющего колеса относительно основного корпуса 4а. Одно или несколько основных колес б и предпочтительно каждое из основных колес б могут соединяться с приводным средством, обычно одним или несколькими электродвигателями. В предпочтительном варианте осуществления основные колеса б снабжены муфтами сцепления (не показано) которые могут отсоединять основные колеса б от приводного средства, обеспечивая основным колесам б свободный ход, когда ствол скважины имеет достаточную крутизну.
При использовании, один или несколько скважинных тракторов 400 соединяются последовательно с колонной зонда. Колонна зонда и скважинный трактор 4 00 могут перемещаться свободным ходом в стволе скважины до момента, когда колонна зонда не может дальше спускаться под действием только силы тяжести. В данный момент направляющее колесо бс поднимается и проходит вверх для входа в контакт с верхом стенки 3 ствола скважины (лучше всего показано на фиг. 44), при этом увеличивая контактное давление на приводные колеса б. Муфта сцепления включается и основные колеса б получают привод от приводного средства. Таким способом
колонна зонда может транспортироваться вдоль стволов скважин с
весьма высокими углами отклонения, в том числе, по существу, по
горизонтальным стволам скважин. Скважинный трактор
предпочтительно оборудован направляющим устройством 21, описанным выше. Одно или несколько средств 1 транспортировки можно также применять, если требуется, для содействия транспортировке колонны зонда.
На фиг. 4 6 и 47 показан другой вариант осуществления ориентирующей конструкции, созданной, как ориентированный отклонитель 2 4 аналогичный отклонителям, показанным на фиг. 2 0 и 21. В показанном на фиг. 46 и 47 варианте осуществления соединение между отклонителем 24 и колонной зондов является аналогичным примененному в устройстве транспортировки, описанном выше и показанном на фиг. 1-3. Конструкция 5 зацепления выполнена в виде блокирующей муфты. Муфта 5 выполнена с возможностью частично охватывать наружную поверхность боковой стенки колонны 2 зонда, обеспечивая отклонителю скольжение на и поверх колонны зонда в любом требуемом положении по длине колонны зонда. Каждая муфта включает в себя ряд отверстий 5а с резьбой, выполнен с возможностью приема винта, который ввинчивается в выемку или глухое отверстие в наружной поверхности колонны зонда. Данные отверстия 5а с резьбой и связанный комплект винтов применяются для блокирования устройства 1 с колонной 2 зондов в конкретной ориентации. Благодаря выполнению муфт 5 только частично охватывающими колонну 2 зонда, колонну зонда можно нести в более низком положении, чем возможно, если муфты 5 полностью охватывают по окружности колонну 2 зонда, и обеспечивать увеличение зазора 65 (предпочтительно по меньшей мере 10 мм, более предпочтительно по меньшей мере 1/2 дюйма (13 мм) между нижними ориентирующими выступами 8, которые в данном варианте осуществления содержат полозья низкого трения, данный зазор обеспечивает проход под колонной 2 зондов выбуренной породы, которая собрана на нижней поверхности ствола. Аналогично другим ориентирующим конструкциям, описанным выше, конструкции, показанные на фиг. 4 6 и 47, имеют ось вращения, которая смещена
от центра тяжести колонны 2 зонда.
На фиг. 4 8 и 4 9 показаны вариант системы фиг. 32. В данном варианте осуществления колонна зонда создается с пробоотборником б б существующей техники для отбора проб и измерения давления. Поскольку колонна 2 зонда соединена по меньшей мере с одной ориентирующей конструкцией, либо ориентированным отклонителем 2 4 или устройством 1 транспортировки, пробоотборник можно ориентировать для отбора проб с верхней стороны ствола скважины. Данное имеет преимущество в том, что верхняя сторона ствола скважины меньше повреждается истирающим действием бурильных труб при их вращении и возвратно-поступательном перемещении во время бурения. Данные повреждения могут влиять на пористость и проницаемость стенки ствола скважины в частности, и могут обуславливать недостоверные данные измерений или по меньшей мере задерживать получение достоверных данных измерений. С применением показанного устройства данный процесс отбора проб улучшается.
Если по контексту ясно не требуется иного, в описании и формуле изобретения слова "содержит", "содержащий", и т.п., следует интерпретировать в инклюзивном смысле противоположном эксклюзивному или исчерпывающему смыслу, то есть в смысле "включающий в себя, но без ограничения этим".
В случае, если в описании упоминаются конкретные компоненты или целые числа изобретения, имеющего известные эквиваленты, то такие эквиваленты в данном документе включаются в состав, как индивидуально изложенные.
Хотя данное изобретение описано в виде примера и со ссылкой на возможный варианты его осуществления, следует понимать, что модификации или улучшения можно выполнять в нем без отхода от сущности или объема прилагаемой формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство транспортировки датчика для перемещения
удлиненного узла датчика через ствол скважины, устройство
транспортировки датчика содержит:
по меньшей мере одну конструкцию зацепления для соединения устройства транспортировки датчика с узлом датчика, и
одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси вращения, по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика, и
ориентирующую конструкцию, определяющую форму, имеющую поперечный контур, которая имеет центр вращения, при этом центр вращения смещен от оси центра тяжести удлиненного узла датчика.
2. Устройство транспортировки датчика по п. 1, в котором боковые края ориентирующей конструкции по существу лежат на по существу круговой воображаемой кривой, которая сцентрирована по центру вращения.
3. Устройство транспортировки датчика по п. 1 или 2, при этом, при использовании, устройство транспортировки датчика имеет только одну устойчивую ориентацию.
4. Устройство транспортировки датчика по п. 1, 2 или 3 в котором колесам приданы такие форма и размеры, что, при использовании, контакт между каждым колесом и стенкой ствола скважины возникает на поверхности колеса, которая расположена на радиальном краю колеса относительно оси вращения.
5. Устройство транспортировки датчика по п. 1, 2, 3 или 4, в котором каждое упомянутое колесо проходит ниже узла датчика и конструкции зацепления, когда устройство транспортировки датчика находится по существу в горизонтальной ориентации.
6. Устройство транспортировки датчика по п. 5 в котором, при использовании, колеса несут конструкцию зацепления и узел датчика по меньшей мере на 10 мм выше стенки ствола скважины.
7. Устройство транспортировки датчика по любому из
предыдущих п.п., в котором ось вращения каждого упомянутого
колеса расположена выше оси центра тяжести колонны зонда, когда
устройство транспортировки датчика находится по существу в
горизонтальной ориентации.
8. Устройство транспортировки датчика по любому из
предыдущих п.п., в котором оси вращения колес являются по
существу параллельными и копланарными.
9. Устройство транспортировки датчика по п. 8 в котором по
меньшей мере два из колес имеют общую ось вращения.
10. Устройство транспортировки датчика по любому из предыдущих п. п. в котором колеса установлены на поворотных цапфах.
11. Устройство транспортировки датчика по любому из предыдущих п.п., в котором ориентирующая конструкция содержит по меньшей мере один проходящий вбок ориентирующий выступ.
12. Устройство транспортировки датчика по п. 11, в котором
ориентирующая конструкция дополнительно содержит по меньшей
мере одно из колес.
13. Устройство транспортировки датчика по любому из предыдущих п.п., в котором колеса перемещаются на подшипниках, и устройство дополнительно содержит устройство подачи смазки, которое подает смазку к подшипникам под давлением, которое выше окружающего скважинного давления.
14. Устройство транспортировки датчика по любому из предыдущих п.п., в котором конструкция зацепления зацепляется с наружной поверхностью узла датчика.
15. Устройство транспортировки датчика по п. 14, в котором
конструкция зацепления частично охватывает наружную поверхность
узла датчика, не полностью окружая узел датчика.
16. Устройство транспортировки датчика по любому из предыдущих п.п., в котором
часть узла датчика проходит ниже конструкции зацепления, когда устройство транспортировки датчика находится по существу в горизонтальной ориентации.
17. Устройство транспортировки датчика по любому из п.п. 1-13, в котором конструкция зацепления выполнена с возможностью соединения в линию с узлом датчика.
18. Устройство транспортировки датчика по п. 17, дополнительно содержащее приводное средство, при этом по
17.
меньшей мере одно из колес является соединяемым с приводным средством.
19. Устройство транспортировки датчика по п. 18,
содержащее муфту сцепления между приводным средством и каждым
ведомым колесом.
20. Устройство транспортировки датчика по п. 17, 18 или 19, содержащее направляющее колесо, установленное на регулируемом установочном средстве, избирательно поднимающем или опускающем направляющее колесо.
21. Устройство транспортировки датчика по п. 20, в котором, когда установочное средство поднято, направляющее колесо зацепляется со стороной ствола скважины противоположной колесам.
22. Устройство транспортировки датчика для перемещения удлиненного узла датчика через ствол скважины, устройство транспортировки датчика содержит:
по меньшей мере одну конструкцию зацепления для соединения устройства транспортировки датчика с узлом датчика, и
одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения на подшипниках вокруг оси вращения, по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика, и устройство подачи смазки, которое подает смазку по меньшей мере на один из подшипников под давлением, которое поддерживается больше окружающего скважинного давления.
23. Устройство транспортировки датчика по п. 22, в котором подшипник содержит узел шарикоподшипников или узел подшипников скольжения.
24. Устройство транспортировки датчика по п. 22 или 23, в котором устройство подачи смазки содержит резервуар, содержащий упругую диафрагму.
25. Устройство транспортировки датчика по п. 24, в котором наружная сторона диафрагмы находится под действием окружающего давления.
26. Устройство транспортировки датчика по любому из п.п. 22-24, в котором каждое колесо установлено на поворотной цапфе.
23.
27. Устройство транспортировки датчика по п. 26, в котором устройство подачи смазки содержит канал смазки в каждой упомянутой поворотной цапфе.
28. Устройство транспортировки датчика по п. 2 6 или 27, в котором наружный конец каждой упомянутой поворотной цапфы зацепляется с продольно проходящей защитной конструкцией.
29. Устройство транспортировки, содержащее по меньшей мере одну конструкцию зацепления для соединения устройства транспортировки датчика с узлом датчика, и одно или несколько колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси вращения, по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика, когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика, и по меньшей мере одну защитную конструкцию, которая проходит продольно вокруг колеса, при этом, по существу, предотвращая контакт стороны колеса со стенкой ствола скважины, при этом колесо проходит выше и ниже защитной конструкции.
30. Устройство транспортировки по п. 29, в котором каждое колесо установлено на поворотной цапфе.
31. Устройство транспортировки по п. 30, в котором каждая поворотная цапфа зацеплена с защитной конструкцией, или является составляющей единое целое с защитной конструкцией.
32. Устройство транспортировки по п. 29, 30 или 31, в котором защитная конструкция имеет высоту, которая меньше радиуса колеса.
33. Устройство транспортировки по п. 29, 30, 31 или 32, в котором имеется зазор между поверхностью колеса, которая находится на радиальном краю колеса относительно оси вращения, и корпусом устройства датчика, составляющий по меньшей мере 4 мм.
34. Устройство транспортировки по любому из п.п. 29-33, в котором имеется зазор между поверхностью колеса, которая находится на радиальном краю колеса относительно оси вращения, и внутренней поверхностью защитной конструкции, составляющий по меньшей мере 4 мм.
35. Устройство транспортировки по любому из п.п. 2 9-34, в котором защитная конструкция является ориентирующим выступом.
23.
36. Направляющее устройство для направления колонны зонда,
содержащий удлиненный узел датчика, в стволе скважины, причем
колонна зонда снабжена, при использовании, ориентирующей
конструкцией для ориентирования узла датчика в стволе скважины,
причем направляющее устройство содержит носовой узел имеющий
основание, выполненное с возможностью зацепления с концом
колонны зонда, и носовую секцию, выполненную с возможностью
выступать от основания под фиксированным углом, которая смещена
к продольной оси колонны зонда, когда носовой узел сцеплен с
колонной зонда.
37. Направляющее устройство по п. 36, в котором фиксированный угол может быть установлен заранее.
38. Направляющее устройство по п. 37, в котором фиксированный угол может быть установлен заранее на одну из множества заданных уставок.
39. Направляющее устройство по п. 38, содержащее блокирующий штифт, выполненный с возможностью сцепления с основанием и носовым узлом для блокирования носовой секции с заданной угловой уставкой.
40. Направляющее устройство по п. 39, в котором носовой
узел содержит блокирующий элемент, снабженный множеством
отверстий под блокирующий штифт, и основание содержит множество
отверстий под блокирующий штифт.
41. Колонна зонда, оборудованная устройством
транспортировки датчика по любому из п. п. 1-35 и/или
направляющим устройством по любому из п.п. 3 6-4 0.
42. Колонна зонда, оборудованная устройством
транспортировки датчика для перемещения удлиненного узла
датчика через ствол скважины и ориентирующей конструкцией, где
устройство транспортировки датчика содержит по меньшей мере
одну конструкцию зацепления для соединения устройство
транспортировки датчика с узлом датчика, и одно или несколько
колес, выполненных с возможностью вращения вокруг оси вращения,
по существу, перпендикулярной продольной оси узла датчика,
когда устройство транспортировки соединено с узлом датчика, и
при этом ориентирующая конструкция определяет форму, которая
41.
имеет поперечный контур, которая имеет центр вращения, смещенный от оси центра тяжести удлиненного узла датчика.
43. Колонна зонда по п. 42, в которой зацепление между устройством транспортировки датчика и узлом датчика, по существу, предотвращает относительное вращение между устройством транспортировки датчика и узлом датчика относительно продольной оси узла датчика.
44. Колонна зонда по п. 43, в которой ориентирующая конструкция содержит множество отдельных компонентов.
45. Колонна зонда по п. 44, в которой узел транспортировки датчика содержит по меньшей мере один из отдельных компонентов ориентирующей конструкции.
По доверенности
ФИГ.1
ФИГ.З
ФИ Г.4 Сечение А-А
Сечение А-А
ФИГ.9
ФИГ. 10
ФИГ.21
ФИГ.ЗО
ФИГ.32
ФИГ.35
ФИГ.40
ФИГ.41
ФИГ.42
ФИГ.44
1/35
1/35
3/35
3/35
4/35
4/35
5/35
5/35
ФИГ.5
ФИГ.5
6/35
6/35
ФИГ.бЬ
ФИГ.бЬ
7/35
7/35
10/35
10/35
11/35
11/35
ФИГ.12
ФИГ.12
12/35
12/35
ФИГ.14
ФИГ.14
14/35
13/35
ФИГ.18
16/35
16/35
17/35
17/35
ФИГ.23
ФИГ.23
18/35
18/35
ФИГ.27
ФИГ.27
19/35
19/35
26/35
26/35
ФИГ.37
ФИГ.37
27/35
27/35
ФИГ.39
ФИГ.39
28/35
28/35
31/35
31/35
32/35
32/35
34/35
34/35
ФИГ.47
ФИГ.47
35/35
35/35
ФИГ.49
ФИГ.49