Телеметрическая система контроля забойных параметров Российский патент 2003 года по МПК E21B47/12 E21B47/01 

Изобретение относится к технологии обеспечения бурения под нефть, газ и для других целей. Конкретно, изобретение предназначено для определения пространственной ориентации компоновки низа бурильной колонны, а также оперативного управления бурением наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Известна телеметрическая система “Забой” по отчету ВНИИГИС, 1993, имеющая модульную компоновку и содержащая модули технологических, геофизических и инклинометрических преобразователей, турбогенератор, модуль передающего устройства, электрический разделитель. Недостатком телеметрической системы является наличие корпусных деталей, конструкция которых имеет высокую жесткость, ограничивающую радиус траектории при бурении наклонно-направленных скважин.

Известна телеметрическая система по патенту РФ №2105880, МКП 6 Е 21 В 47/12, включающая бурильную колонну, корпус, блок питания, измерительные модули, модуль передающего устройства, электрический разделитель. Диаметры корпуса измерительных модулей и блока питания выполнены меньше внутреннего диаметра бурильной колонны. Отдельные модули соединены между собой гибкими в радиальном направлении и жесткими в продольном направлении связями. В качестве связи между модулями использованы гибкие в радиальном направлении металлические трубы диаметром, меньшим диаметра корпуса модулей. На трубах у оснований модулей расположены центраторы, а внутри труб размещены электрические провода, осуществляющие электрическую связь между модулями. Сложность конструкции приводит к снижению надежности и увеличивает время на подготовку телеметрической системы к работе. Существенным недостатком телеметрической системы является также отсутствие фиксации модулей и центраторов от разворота, вследствие чего снижается точность измерения инклинометрических параметров, а также происходит разгерметизация корпуса модуля и выход из строя электронной аппаратуры.

Задачами создания изобретения являются:

- обеспечение крепления и защиты скважинной аппаратуры от воздействия высокого давления;

- обеспечение бесперебойной работы скважинной аппаратуры,

- повышение точности измерений,

- обеспечение удобства в работе,

- повышение скорости монтажа и демонтажа телеметрической системы в составе бурильной колонны.

Указанные задачи решены за счет новой компоновки телеметрической системы контроля забойных параметров.

Телеметрическая система контроля забойных параметров содержит передающее устройство и электронную аппаратуру, включающую блок питания, датчики измеряемых параметров, электронику обработки данных. Электронная аппаратура смонтирована в виде модулей, которые установлены после передающего устройства непосредственно в бурильной трубе, причем между отдельными модулями установлены центраторы. Каждый модуль зафиксирован от разворота подвижной втулкой, установленной на центраторе и прижатой к торцу корпуса модуля гайкой. На торцах подвижной втулки и корпусов модулей выполнены зубья, входящие при сборке в зацепление. Подвижные втулки центраторов имеют возможность только осевого перемещения и зафиксированы от разворота направляющими винтами или штифтами. Центратор с двух сторон имеет присоединительные резьбы, соединительные разъемы и концентрические канавки под уплотнительные кольца, что обеспечивает электрическое соединение отдельных модулей и герметичность электронной аппаратуры. Нижний центратор закрыт со свободной стороны крышкой, имеющей на торце такие же зубья, как на торцах подвижной втулки и корпусах модулей.

Применение этих узлов и деталей позволило надежно смонтировать электронную аппаратуру и обеспечить ее работоспособность в скважинных условиях при высоком давлении и температуре, а также надежно сцентрировать и зафиксировать от разворота модуль с инклинометрическими датчиками, что позволило повысить точность измерения.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение новых технических результатов.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-3, где

на фиг.1 приведена забойная телеметрическая система,

на фиг.2 показано соединение отдельных модулей с центратором,

на фиг.3 показан вариант исполнения зубьев, которые обеспечивают фиксацию корпуса модуля подвижной втулкой от разворота,

на фиг.4 показан вид на зубья со стороны торца.

Телеметрическая система контроля забойных параметров содержит передающее устройство 1 и электронную аппаратуру, включающую блок питания, датчики измеряемых параметров, электронику обработки данных. Электронная аппаратура смонтирована в виде модулей 2, которые установлены после передающего устройства непосредственно в бурильной трубе 3, причем между отдельными модулями установлены центраторы 4. Каждый модуль зафиксирован от разворота подвижной втулкой 5, установленной на центраторе 4 и прижатой к торцу корпуса модуля гайкой 6. На торцах подвижной втулки и корпусов модулей выполнены зубья 7 и 8, входящие при сборке в зацепление. Подвижные втулки центраторов имеют возможность только осевого перемещения и зафиксированы от разворота направляющими винтами или штифтами 9. Центратор с двух сторон имеет присоединительные резьбы, соединительные разъемы 10 и концентрические канавки под уплотнительные кольца 11. Нижний центратор закрыт со свободной стороны крышкой 12, имеющей на торце такие же зубья, как на торцах подвижной втулки 5 и корпусах модулей 2.

Телеметрическая система контроля забойных параметров работает следующим образом. Датчики измеряемых параметров производят регистрацию температуры, давления, магнитного поля и т.д. Полученная информация поступает на электронику обработки данных, где информация обрабатывается, и поступает на передающее устройство 1, которое формирует сигнал для передачи на поверхность. Блок питания обеспечивает электронную аппаратуру электроэнергией. Чтобы уменьшить погрешность измерения магнитного поля, необходимого для определения азимута скважины датчики измеряемых параметров размещены внизу, что соответствует максимальному удалению от стальных замков легкосплавной бурильной трубы 3. Центраторы 4 соединяют отдельные модули 2 между собой, ориентируют модули в бурильной трубе. При сборке модуля с центратором происходит электрическое соединение разъема, допускающего вращение, и герметизация соединения модуля с центратором уплотнительными кольцами 13. Подвижные втулки 5 центраторов зафиксированы от разворота направляющими винтами или штифтами 9. Каждая подвижная втулка 5, установленная на центраторе 4, входит своими зубьями 7 в зацепление с зубьями 8, выполненными на торце модуля, и фиксируется гайкой 6, которая предотвращает ее осевое смещение, а также разворот модуля. Угол α, образованный зубом, меньше, чем половина угла β, образованного зубом и впадиной, что обеспечивает свободную сборку модуля и центратора.

Применение изобретения позволило:

1. Обеспечить крепление и защиту скважинной аппаратуры от воздействия высокого давления и температуры.

2. Повысить точность измерений.

3. Обеспечить бесперебойную работу скважинной аппаратуры.

4. Обеспечить унификацию деталей телеметрической системы.

5. Снизить трудоемкость обслуживания при эксплуатации телеметрической системы.

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано для контроля забойных параметров в процессе бурения. Задачами создания изобретения являются обеспечение крепления и защиты скважинной аппаратуры от воздействия высокого давления, обеспечение бесперебойной работы скважинной аппаратуры, повышение точности измерений. Для этого телеметрическая система содержит передающее устройство и электронную аппаратуру, смонтированную в виде модулей и включающую блок питания, датчики измеряемых параметров и электронику обработки данных. Модули электронной аппаратуры установлены после передающего устройства непосредственно в бурильной трубе, при этом модуль с датчиками измеряемых параметров размещен внизу, на максимальном удалении от замков бурильной трубы. Между отдельными модулями установлены центраторы, которые соединяют модули между собой. Дополнительно введен нижний центратор, имеющий свободную сторону. Каждый модуль зафиксирован от разворота подвижной втулкой, установленной на соответствующем центраторе и прижатой к торцу модуля гайкой. На торцах подвижной втулки и корпусах модулей могут быть выполнены зубья. Центраторы с двух сторон могут иметь присоединительные резьбы, соединительные разъемы и концентрические канавки под уплотнительные кольца. Подвижные втулки центраторов могут иметь возможность только осевого перемещения, при этом они зафиксированы от разворота направляющими винтами или штифтами. Нижний центратор может быть закрыт со свободной стороны крышкой, имеющей на торце такие же зубья, как на торцах подвижной втулки и корпусах модулей. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Телеметрическая система контроля забойных параметров, содержащая передающее устройство и электронную аппаратуру, смонтированную в виде модулей и включающую блок питания, датчики измеряемых параметров и электронику обработки данных, при этом модули электронной аппаратуры установлены после передающего устройства непосредственно в бурильной трубе и между отдельными модулями установлены центраторы, отличающаяся тем, что модуль с датчиками измеряемых параметров размещен внизу, на максимальном удалении от замков бурильной трубы, центраторы соединяют модули между собой, при этом дополнительно введен нижний центратор, имеющий свободную сторону, а каждый модуль зафиксирован от разворота подвижной втулкой, установленной на соответствующем центраторе и прижатой к торцу модуля гайкой.2. Телеметрическая система контроля забойных параметров по п.1, отличающаяся тем, что на торцах подвижной втулки и корпусах модулей выполнены зубья.3. Телеметрическая система контроля забойных параметров по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подвижные втулки центраторов имеют возможность только осевого перемещения и зафиксированы от разворота направляющими винтами или штифтами.4. Телеметрическая система контроля забойных параметров по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что центраторы с двух сторон имеют присоединительные резьбы, соединительные разъемы и концентрические канавки под уплотнительные кольца.5. Телеметрическая система контроля забойных параметров по любому из пп.2-4, отличающаяся тем, что нижний центратор закрыт со свободной стороны крышкой, имеющей на торце такие же зубья, как на торцах подвижной втулки и корпусах модулей.