Соединительное средство для обеспечения разъединяемого и повторно соединяемого соединения между автономным блоком и блоком каротажного кабеля скважинного инструмента в стволе скважины для разведки илидобычи углеводородов

1 Настоящее изобретение относится к скважинным инструментам для определения параметров в стволе скважины. Точнее, оно относится к соединительному средству для обеспечения разъединяемого и повторно соединяемого соединения между автономным блоком и блоком каротажного кабеля скважинного инструмента. С ростом количества невертикальных буровых скважин для поиска и разработки продуктивных пластов углеводородов современная промышленность испытывает потребность в каротажных инструментах, пригодных для работы в таких скважинах. В промышленности широко используются стандартные способы с применением кабеля. Основные элементы скважинных или каротажных инструментов описаны в ряде документов. Например, в патенте США 4860581 описан скважинный инструмент модульной конструкции, который может опускаться в скважину с помощью кабеля. Различные модули этого инструмента предоставляют средства для замера таких характеристик пласта, как электрическое удельное сопротивление, плотность, пористость,проницаемость, акустические скорости, поглощение гамма-излучения, прочность пласта и ряд других характерных свойств. Другие модули этого инструмента представляют собой средства для определения характеристик потока в стволе скважины. Дополнительные модули включают в себя электрические и гидравлические источники энергии и двигатели для управления и включения датчиков и зондовых узлов. Как правило,сигналы управления, результаты измерений и электропитание передаются каротажному инструменту и от него по кабелю. Эти и другие каротажные инструменты хорошо известны в промышленности. Несмотря на широкое признание способов с применением кабеля и их рентабельность при применении для вертикальных скважин, по очевидным соображениям они неприменимы для горизонтальных скважин. В известном способе эта проблема преодолевается тем, что каротажный инструмент устанавливают в нижней части бурильной трубы или колонны насосно-компрессорных труб в бухтах и таким образом доставляют к требуемому участку скважины. Этот способ, однако, рассчитан на дорогое оборудование, которое необходимо развернуть и установить рядом со скважиной, что является трудоемкой операцией. Следовательно, промышленность неохотно применяет этот способ,получивший распространение, главным образом, благодаря отсутствию альтернативных вариантов. В другой попытке преодолеть эту проблему предлагается объединить каротажный инструмент с устройством для протягивания каротажного кабеля через наклонные или горизон 003032 2 тальные участки ствола скважины. Краткое описание этих решений приведено в патенте США 4676310, касающемся разновидности каротажных устройств без использования кабеля. Бескабельные устройства согласно патенту 4676310 включают в себя блок датчиков, аккумулятор, электронное устройство управления для сохранения результатов измерений во внутренней памяти. Передвижной блок этого устройства включает средства создания перепада давления в текучей среде, проходящей через данное устройство, и использование поршневого движения. Однако основным недостатком этого устройства является его ограниченная автономность в условиях скважины. Дополнительным ограничением является то, что для применяемого способа движения необходим плотный контакт с окружающим стволом скважины. Такой контакт сложно обеспечить, особенно в разделенных открытых скважинах. Для применения при проведении технического контроля нефтепроводов и канализационных коллекторов разработан ряд автономных транспортных средств, хотя и не относящихся к области техники настоящего изобретения. Например, в европейской заявке на патент ЕР-А 177122 и в Протоколах международной конференции "Интеллектуальные роботы и системы" Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE)/RSJ описан робот для проведения технического контроля и проверки внутренних частей трубопровода. Этот робот может перемещаться внутри труб, радиус которых находится в диапазоне от 520 до 800 мм. В патенте США 4860581 описан другой робот для работы внутри труб и буровых скважин, который включает в себя корпус, смонтированный на салазках с гидравлическим приводом. Целью настоящего изобретения является создание соединительного средства для обеспечения разъединяемого и повторно соединяемого соединения между автономным блоком и блоком каротажного кабеля скважинного инструмента в горизонтальном или наклонном стволе скважины для разведки или добычи углеводородов. Эта цель достигается тем, что соединительное средство для обеспечения разъединяемого и повторно соединяемого соединения между автономным блоком и блоком каротажного кабеля скважинного инструмента в стволе скважины для разведки и добычи углеводородов согласно изобретению содержит узел привода с двигателем для замыкания и/или размыкания соединения и две части, одна из которых расположена на автономном блоке, а другая - на блоке каротажного кабеля, при этом эти части выполнены с возможностью сцепления друг с другом посредством узла привода и образуют две 3 секции индуктивной связи, обеспечивающие передачу данных по блоку каротажного кабеля и через соединение к автономному блоку в сцепленном положении указанных частей. Настоящее изобретение применяется в скважинном инструменте, содержащем автономный блок, соединенный с блоком каротажного кабеля, который, в свою очередь, выведен на поверхность. Блок каротажного кабеля может монтироваться на конце бурильной трубы или бухты насосно-компрессорных труб, или данный блок может быть соединен с поверхностью гибким кабелем и опускается в буровую скважину под действием силы тяжести. В зависимости от назначения и конструкции автономного блока, соединение с блоком каротажного кабеля обеспечивает либо только механическое соединение для опускания инструмента в скважину или извлечения его из скважины, либо средство для передачи электроэнергии и/или управляющих и информационных сигналов между блоком каротажного кабеля и роботом. В последнем случае для такого соединения предпочтительна возможность многократного разъединения и повторного его соединения в условиях скважины, то есть в условиях высокой температуры и погружения в поток жидкости/газа. В предпочтительном варианте осуществления система соединения содержит активный компонент для замыкания и/или размыкания соединения. Далее настоящее изобретение описывается более подробно со ссылками на чертежи, где фиг. 1 А, 1 В изображают схематично продольное и поперечное сечения автономного блока скважинного инструмента; фиг. 2 - разворот скважинного инструмента с автономным блоком; фиг. 3, 4 - элементы соединительного средства скважинного инструмента в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 5 А, 5 В - схематично продольные сечения автономного блока скважинного инструмента. Варианты осуществления настоящего изобретения Как показано на фиг. 1 А и 1 В, автономный блок скважинного инструмента в соответствии с настоящим изобретением имеет корпус 11, который содержит узел 111 привода с электродвигателем, блок 112 батарей и встроенную систему 113 обработки данных. Блок батарей перезаряжается от ионно-литиевого аккумулятора для скважин с низкой температурой (60 С), а для скважин с высокой температурой (120 С) представляет собой не перезаряжаемую батарею. Автономный блок показан расположенным в буровой скважине 10. В некоторых случаях может потребоваться оснастить блок батарей дополнительными средствами выработки электроэнергии. Несмотря на 4 то, что во многих случаях достаточно, возможно, предусмотреть шнур с электроразрывным соединителем между блоком каротажного кабеля и автономным блоком, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в составе автономного блока предусматриваются средства выработки электроэнергии. Предпочтительным является извлечение энергии дополнительной системой выработки электроэнергии из окружающего потока текучей среды буровой скважины. Такая система может содержать турбину, которая либо помещается в поток текучей среды при необходимости, то есть при разряжении блока батарей, либо постоянно находится в потоке. На фиг. 2 приведен описанный выше автономный блок 21, прикрепленный к блоку 22 каротажного кабеля и спускаемый в ствол скважины 20 под действием силы тяжести. Блок каротажного кабеля связан с поверхностью кабелем 23. В соответствии со стандартными способами кабель 23 используется для передачи данных, сигналов и/или электроэнергии блоку 22 каротажного кабеля или от него. Как показано на фиг. 2, объединенное устройство, состоящее из блока каротажного кабеля и автономного блока, может быть развернуто в уже существующей скважине на каротажном кабеле либо на дне насосно-компрессорной колонны, либо на такой глубине в скважине, на которую он будет доставлен под действием силы тяжести. В качестве альтернативного варианта для новой скважины такое объединенное устройство может монтироваться при оснащении скважины. В обоих случаях блок каротажного кабеля остается соединенным с поверхностью каротажным кабелем, по которому могут передаваться данные и электроэнергия. Во время работы автономный блок или робот 21 может отсоединяться от блока 22 каротажного кабеля с помощью соединительного средства, подробно описанного ниже. Возможно, имеет смысл снабдить автономный блок телеметрическим каналом, связывающим его с блоком каротажного кабеля или непосредственно с поверхностью. Такой канал может быть установлен с помощью шнура с электроразрывным соединителем, например,стекловолоконного типа или с помощью импульсной системы для бурового раствора, подобной одной из известных в области проведения замеров в процессе бурения (MWD - Measurement-While-Drilling). В условиях стальной обсадной трубы базовая телеметрия может быть реализована посредством передачи обсадной трубе акустической энергии, например, с помощью стержня с электромагнитным приводом,прикрепленного к корпусу автономного блока или входящего в его состав. Для проведения сложных работ в скважине может потребоваться размещение в разных участках ствола скважины нескольких роботов, 5 связанных с одним или несколькими блоками каротажного кабеля. На фиг. 3 и 4 показано соединительное средство между блоком 22 каротажного кабеля и автономным блоком 21. Приемлемое средство должно обеспечить надежное механическое и/или электрическое соединение во "влажной" среде, так как обычно оба блока погружены в масляно-водную эмульсию. На фиг. 3 приведен пример пригодного для использования соединительного средства. Автономный блок 31 оборудован штырем 310, который входит в направляющую 321 блока 32 при перемещении блока 31 к блоку 32. Постепенное сцепление штыря 310 с направляющей 321 обусловливает вращение верхней шестерни 322. Это вращение воспринимается соответствующим датчиком, и для втягивания штыря 310 в положение полного сцепления с направляющей 321 по управляющему сигналу двигателем 324 и коническими ведущими шестернями 325 осуществляется активный привод нижней шестерни 323 либо обеих шестерен, как показано представленной на фиг. 4 последовательностью. После этого фиксатор предотвращает дальнейшее вращение ведущих шестерен и фиксирует штырь 310 в направляющей. Штырь 310 и направляющая 321 образуют две секции индуктивной связи, обеспечивающие передачу данных по блоку 32 каротажного кабеля и через соединение к автономному блоку 31 в сцепленном положении штыря 310 и направляющей 321. При повышенных потребностях в электроэнергии аналогичным способом может быть выполнено прямое электрическое соединение. Фиг. 5 А, 5 В иллюстрируют два варианта автономного блока, один из которых (фиг. 5 А) 6 разработан для спуска с поверхности. Второй вариант (фиг. 5 В) может спускаться в ствол скважины, прикрепляясь к блоку каротажного кабеля. Для обеспечения многократных маневров стыковки задняя камера 517 плавучести второго варианта оформлена в виде штыря для соединения с блоком каротажного кабеля вышеописанным способом. В вышеописанном скважинном инструменте может быть применена система управления, осуществляющая, кроме прочих операций,программу стыковки, обеспечивающую возможность выполнения автономным блоком многократных попыток сцепления с блоком каротажного кабеля. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Соединительное средство для обеспечения разъединяемого и повторно соединяемого соединения между автономным блоком и блоком каротажного кабеля скважинного инструмента в стволе скважины для разведки и добычи углеводородов, отличающееся тем, что содержит узел привода с двигателем для замыкания и/или размыкания соединения и две части, одна из которых расположена на автономном блоке, а другая - на блоке каротажного кабеля, при этом эти части выполнены с возможностью сцепления друг с другом посредством узла привода и образуют две секции индуктивной связи, обеспечивающие передачу данных по блоку каротажного кабеля и через соединение к автономному блоку в сцепленном положении указанных частей.