ЗАБОЙНАЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2002 года по МПК E21B47/12 E21B47/01 

Изобретение относится к средствам передачи сигналов во время бурения под нефть, газ и для других целей. Конкретно, изобретение направлено на обеспечение надежного крепления генератора забойной телеметрической системы и его окружной и осевой фиксации.

Известна забойная система, содержащая генератор переменного тока для питания скважинной аппаратуры в процессе бурения скважин малого диаметра, включающий турбину и собственно генератор, выполненные отдельно и установленные последовательно друг за другом и соединенные магнитной муфтой (патент РФ N 2109940, МКИ E 21 B 47/00, приоритет от 27.04.98 г. ).

Узел крепления генератора в забойной телеметрической системе совмещен с узлом регулирования расхода бурового раствора. Этот механизм достаточно сложный и содержит много деталей. Кроме того, он нетехнологичный в изготовлении и сборке. Такая конструкция уменьшает проходное сечение бурового раствора, что приводит к увеличению скорости бурового раствора и быстрому абразивному износу деталей, предназначенных для фиксации генератора.

Известна забойная телеметрическая система (А. С. СССР N 1006738, МКИ E 21 B 47/022, опубл. 23.03.1983), содержащая генератор с гидротурбиной. Ротор генератора установлен на подшипники, которые защищают уплотнительные устройства. Монтаж генератора в корпусе телеметрической системы выполнен при помощи фланца, шпилек и гаек.

Недостаток этого устройства - низкая надежность крепления генератора в корпусе телеметрической системы. Особенно это актуально для скважин малого диаметра, где невозможно осуществить крепеж, который бы обеспечивал надежность соединения генератора с забойной телеметрической системой.

Кроме того, при разборке соединения возникают проблемы, связанные с необходимостью применения больших усилий для демонтажа. В связи с этим для разборки соединения требуется специальный съемник, а при демонтаже генератора не исключена возможность повреждения сопрягаемых деталей и уплотнений.

В качестве ближайшего аналога выбрана забойная телеметрическая система, содержащая корпус, генератор и устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы (патент РФ N 2105880, МКИ E 21 B 47/12, опубл. 27.02.1998). Генератор зафиксирован в специальном переводнике, установленном в корпусе телеметрической системы, и соединен с другими модулями системы гибкими в радиальном направлении и жесткими в продольном направлении связями.

Недостатком ближайшего аналога является сложность монтажа и демонтажа генератора.

Задачами создания изобретения является обеспечение надежного крепления, ускорение монтажа и демонтажа генератора и исключение повреждения сопрягаемых с генератором деталей.

Указанные задачи достигнуты за счет того, что в забойной телеметрической системе, содержащей корпус, генератор и устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы, генератор состоит из ротора и статора, выполненного с неподвижностью осью, имеющей паз с лысками и на торце которой размещен соединительный электрический разъем, устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы выполнено в виде цанги, внутри которой размещена конусная разрезная втулка, зажатая внутренней гайкой, которая зафиксирована стопорной шайбой, при этом цанга зафиксирована от проворота и осевого перемещения в корпусе телеметрической системы, выполнена с цилиндрической проточкой и содержит сквозной паз, конусная втулка имеет уступы, выполнена из двух половинок и установлена на оси статора, причем внутренний профиль уступов конусной втулки совпадает с внешним профилем паза с лысками оси статора, а внутренняя гайка при демонтаже генератора выполняет роль съемника.

Цанга от проворота и осевого перемещения может быть зафиксирована ключом и внешней гайкой, при этом внутри корпуса телеметрической системы выполнен продольный паз, а ключ выполнен в форме пластины, входящей в продольный паз внутри корпуса телеметрической системы и в сквозной паз в цанге.

Предложенное техническое решение позволило в несколько раз ускорить разборку соединения за счет того, что цангу можно разъединить гораздо быстрее, чем, например, фланцевое соединение.

Кроме того, внутренняя гайка в конкретном случае используется как съемник, что упрощает эксплуатацию забойного комплекса и его ремонт и предотвращает повреждение сопрягаемых деталей.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью. Анализ выявил, что оно также обладает критерием "изобретательский уровень", т. к. не является очевидным для специалиста, а именно в устройстве применено совмещение нескольких функций в одном узле, в частности, обеспечение быстрого разъема, фиксация оси генератора от проворота и выполнение роли съемника.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 - изображена забойная телеметрическая система,
- на фиг. 2 - цанга,
- на фиг. 3 - цанга (вид сбоку),
- на фиг. 4 - конусная разрезная втулка,
- на фиг. 5 - конусная разрезная втулка (вид сбоку),
- на фиг. 6 - ключ,
- на фиг. 7 - ключ (вид сбоку),
- на фиг. 8 - внутренняя гайка,
- на фиг. 9 - внутренняя гайка (вид сбоку).

Забойная телеметрическая система (фиг. 1) содержит генератор 1, защитный кожух генератора 2, корпус 3 забойной телеметрической системы, внутри которого установлен скважинный прибор 4 с электронной аппаратурой 5 и устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы.

Генератор 1 предназначен для преобразования энергии промывочной жидкости в электрическую энергию, использующуюся для питания электронной аппаратуры 5, в том числе скважинных навигационных и геофизических приборов. Состоит генератор из ротора и статора (на фиг. не показаны), выполненного с неподвижной осью 16, на торце которой размещен соединительный электрический разъем 17. На оси 16 выполнен паз с лысками 15.

Устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы выполнено в виде цанги 6, внутри которой размещена конусная разрезная втулка 7, зажатая внутренней гайкой 8, которая, в свою очередь, зафиксирована стопорной шайбой 9. Стопорная шайба 9 может разбиваться в пазы 10 торца цанги 6 (см. фиг. 2 и 3) и в шлицы 11 внутренней гайки 8 (см. фиг. 8 и 9).

Цанга 6 установлена в корпусе 3 телеметрической системы, зафиксирована от проворота и осевого перемещения, выполнена с цилиндрической проточкой 19, предназначенной для центровки скважинного прибора 4 в корпусе забойной телеметрической системы (см. фиг. 2 и 3). Цанга 6 также содержит сквозной паз 18, и при затяжке внутренней гайки 8 конусная разрезная втулка 7 разжимает цангу 6 и фиксирует ее в корпусе 3 забойной телеметрической системы.

Фиксация цанги от проворота и осевого перемещения может осуществляться посредством ключа 12 и внешней гайки 13, при этом внутри корпуса телеметрической системы выполнен продольный паз 21. Ключ (см. фиг. 6 и 7) выполнен в форме пластины, входящей в продольный паз 21 внутри корпуса 3 телеметрической системы и в сквозной паз 18 в цанге 6.

Конусная втулка 7 (см. фиг. 4 и 5) установлена на оси 16 статора посредством уступов 14, внутренний профиль которых совпадает с внешним профилем паза с лысками 15 оси 16 статора, что исключает его осевое перемещение и проворот. Кроме того, конусная втулка 7 состоит из двух половинок, в каждой из которых выполнен несквозной паз (разрез) 20.

Внутренняя гайка 8, показанная на фиг. 8 и 9, также выполняет функции съемника при демонтаже генератора, который осуществляется следующим образом.

Для демонтажа генератора 1 отворачивают внутреннюю гайку 8. Цанга 6 разжимается. Внутренняя гайка 8 поднимается по резьбе и упирается в торец генератора 1, перемещая его и выталкивая из электрического соединительного разъема 17.

Уступы 14 половинок конусной втулки 7 снимаются из паза с лысками 15, выполненного на оси 16.

Таким образом, аккуратно разъединяется соединение генератора 1 с корпусом забойной телеметрической системы 3. При этом не повреждаются уплотнения оси генератора и соединительный электрический разъем 17.

Ключ 12 не только фиксирует генератор 1 от проворота, но и предотвращает прохождение бурового раствора через сквозной паз 18 в цанге 6 (фиг. 2 и 3), что уменьшает ее абразивный износ.

Применение изобретения позволило:
1. Обеспечить монтаж генератора в забойной телеметрической системе и его фиксацию в окружном и осевом направлениях.

2. Упростить конструкцию соединения генератора с силовым корпусом забойного комплекса.

3. Ускорить и облегчить монтаж и демонтаж генератора.

4. При демонтаже обходиться без съемника.

5. Улучшить условия эксплуатации системы.

6. Предотвратить повреждение сопрягаемых с генератором деталей, в том числе соединительного электрического разъема.

7. Предотвратить поворот оси, на которой установлен разъем, за счет разжима цанги в корпусе забойной телеметрической системы и ключа, входящего в паз торца корпуса.

8. Центровать скважинный прибор в корпусе забойной телеметрической системы, что является важным условием для повышения точности измерения зенитного угла.

Изобретение относится к области бурения и касается средств передачи сигналов из скважины на поверхность во время бурения. Задачами изобретения являются обеспечение надежного крепления генератора, ускорение его монтажа и демонтажа в корпусе телеметрической системы. Забойная телеметрическая система содержит корпус, генератор и устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы. Генератор состоит из ротора и статора, выполненного с неподвижной осью, имеющей паз с лысками и на торце которой размещен соединительный электрический разъем. Устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы выполнено в виде цанги, внутри которой размещена конусная разрезная втулка, зажатая внутренней гайкой, которая зафиксирована стопорной шайбой. Цанга зафиксирована от проворота и осевого перемещения в корпусе телеметрической системы, выполнена с цилиндрической проточкой и содержит сквозной паз. Конусная втулка имеет уступы, выполнена из двух половинок и установлена на оси статора. Внутренний профиль уступов конусной втулки совпадает с внешним профилем паза с лысками оси статора. Внутренняя гайка при демонтаже генератора выполняет роль съемника. Цангу от проворота и осевого перемещения в корпусе телеметрической системы фиксируют ключ и внешняя гайка. При этом внутри корпуса телеметрической системы выполнен продольный паз, а ключ выполнен в форме пластины, входящей в продольный паз внутри корпуса телеметрической системы и в сквозной паз в цанге. 1 з. п. ф-лы, 9 ил.

1. Забойная телеметрическая система, содержащая корпус, генератор и устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы, отличающаяся тем, что генератор состоит из ротора и статора, выполненного с неподвижной осью, имеющей паз с лысками и на торце которой размещен соединительный электрический разъем, устройство для крепления генератора к корпусу телеметрической системы выполнено в виде цанги, внутри которой размещена конусная разрезная втулка, зажатая внутренней гайкой, которая зафиксирована стопорной шайбой, при этом цанга зафиксирована от проворота и осевого перемещения в корпусе телеметрической системы, выполнена с цилиндрической проточкой и содержит сквозной паз, конусная втулка имеет уступы, выполнена из двух половинок и установлена на оси статора, причем внутренний профиль уступов конусной втулки совпадает с внешним профилем паза с лысками оси статора, а внутренняя гайка при демонтаже генератора выполняет роль съемника. 2. Забойная телеметрическая система по п. 1, отличающаяся тем, что внутри корпуса телеметрической системы выполнен продольный паз, а цангу от проворота и осевого перемещения в корпусе телеметрической системы фиксируют ключ и внешняя гайка, при этом ключ выполнен в форме пластины, входящей в продольный паз внутри корпуса телеметрической системы и в сквозной паз в цанге.