ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК СКВАЖИННОГО ПРИБОРА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2008 года по МПК E21B47/02 G01C9/00 

Изобретение относится к контролю параметров при бурении нефтяных и газовых скважин с использованием забойных телеметрических систем, конкретно к креплению электронных компонентов внутри скважинного прибора телеметрической системы.

Известна конструкция электронного блока скважинного прибора по патенту РФ на изобретение №2010957. Сущность изобретения: шасси блока выполнено в виде трубы с продольным вырезом, края которого имеют отгибы внутри трубы. Плата устанавливается в отгибах и крепится на втулке и обойме. Концевые участки шасси замкнуты в поперечном сечении и имеют пазы. Наружный диаметр втулки меньше внутреннего диаметра шасси и на ее поверхности выполнены кольцевая проточка и продольный паз. Продольный паз совпадает с одним из пазов на шасси. Втулка и обойма имеют фиксирующие элементы. Фиксирующий элемент втулки съемный, выполнен в виде упругого кольца с усом. Фиксирующий элемент обоймы выполнен в виде шпонки. Недостатки: отсутствует проработка защиты электронных компонентов от воздействия вибраций и ударов в процессе бурения скважин.

Известно устройство для определения углового положения буровой скважины, а также в геомагнитной навигации для определения углов курса, крена и тангажа подвижного объекта по патенту РФ на изобретение №2247942. Сущность: инклинометр содержит корпус, трехкомпонентный магнитометрический датчик, трехкомпонентный акселерометр, немагнитную платформу и регулировочное устройство. Акселерометр размещен на немагнитной платформе. Регулировочное устройство выполнено с возможностью изменения крена и тангажа магнитометрического датчика относительно платформы. Недостатки: низкие надежность и точность измерения, влияние вибраций и ударных нагрузок на работоспособность прибора.

Известно устройство по патенту на полезную модель №16522 (прототип). Скважинная аппаратура содержит корпус инклинометрических датчиков, установленный внутри охранного кожуха. Корпус инклинометрических датчиков установлен на ложементе между двух амортизаторов внутри охранного кожуха и крепится к ложементу хомутами. На торцах кожуха установлены направляющие элементы для окружной фиксации. Недостатками устройства являются:

1. Высокая погрешность измерения зенитного угла, вызванная неточностью ориентировки хомутов и ложемента при установке корпуса с инклинометрическими датчиками, а также возможностью их смещения из-за отсутствия окружной фиксации корпуса в амортизаторах.

2. Высокая жесткость амортизаторов вдоль оси корпуса в направлении основных вибраций и ударов, что приводит к быстрой потере работоспособности электронных компонентов и акселерометров инклинометрического датчика.

3. Влияние вибраций на точность измерения зенитного угла и направления магнитного поля.

4. Сложность доступа к шасси с установленными электронными компонентами и акселерометрами, что затрудняет техническое обслуживание и их замену при выходе из строя.

5. Большие линейные размеры.

Задачей создания изобретения является повышение надежности скважинного прибора телеметрической системы, точности измерений, снижение времени технического обслуживания, уменьшение линейных размеров, снижение влияния вибраций на результаты измерений, защита акселерометров и магнитометра от ударных нагрузок, возникающих в процессе бурения скважин, возможность регулировки жесткости амортизатора для обеспечения лучшей виброизоляции.

Указанная задача решена за счет новой конструкции амортизатора и его крепления в электронном блоке скважинного прибора телеметрической системы.

Платы с акселерометрами и магнитометрами, предназначенными для измерения зенитного угла и направления магнитного поля, установлены на дополнительном шасси, расположенном внутри окна, выполненного в основном шасси. Между дополнительным и основным шасси с двух сторон установлены амортизаторы. Функции амортизатора выполняют шайбы из эластичного материала, закрепленные по краю наружной и внутренней поверхностям к основному и дополнительному шасси. К основному шасси амортизаторы крепятся через вставки, установленные в его окне, причем край наружной поверхности амортизатора прижат к поверхности вставки фиксирующим кольцом. На вставках выполнены ограничивающие их перемещение выступы с отверстиями под крепежные винты, фиксирующие вставки в окне основного шасси. Со стороны установки амортизатора на вставке для улучшения центровки выполнена расточка по посадочному диаметру амортизатора и фиксирующего кольца. На вставке, амортизаторе и фиксирующем кольце выполнены отверстия под крепежные детали, например заклепки или винты, обеспечивающие окружную фиксацию амортизатора относительно основного шасси. Дополнительное шасси выполнено в виде рамы с резьбовыми отверстиями в местах крепления амортизаторов. К дополнительному шасси амортизатор крепится резьбовой втулкой, выполненной с буртом, обеспечивающим прижим по краю его внутренней поверхности. Край внутренней поверхности амортизатора выполнен с кольцевым и радиальными выступами, обеспечивающими окружную и радиальную фиксацию дополнительного шасси относительно амортизатора. В резьбовой втулке выполнено отверстие, через которое к платам подводятся присоединительные провода. На резьбовой втулке со стороны бурта выполнен паз под сборочный инструмент.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает изобретательским уровнем, новизной и промышленной применимостью, то есть всеми критериями изобретения.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1...4.

На фиг.1 приведен электронный блок скважинного прибора телеметрической системы.

На фиг.2 - разрез А-А.

На фиг.3 - разрез Б-Б.

На фиг.4 - вставка, вид со стороны установки амортизатора.

На фиг.5 - вставка, разрез Д-Д.

На фиг.6 - резьбовая втулка, вид сбоку, разрез.

На фиг.7 - фиксирующее кольцо.

На фиг.8 - фиксирующее кольцо, вид Е.

На фиг.9 - амортизатор, изометрия.

Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы содержит платы 1 с акселерометрами 2 и магнитометром 3, предназначенными для измерения зенитного угла и направления магнитного поля, установленные на дополнительном шасси 4, расположенном внутри окна «В», выполненного в основном шасси 5. Остальные электронные компоненты размещенны на плате 1. Между дополнительным 4 и основным шасси 5 с двух сторон установлены амортизаторы 6. Функции амортизатора 6 выполняют шайбы из эластичного материала, закрепленные по краю наружной 7 и внутренней поверхностях 8 к основному 5 и дополнительному 4 шасси. К основному шасси 5 амортизаторы 6 крепятся через вставки 9, установленные в его окне «В», причем край наружной поверхности амортизатора 7 прижат к поверхности вставки фиксирующим кольцом 10. На вставках 9 выполнены ограничивающие их перемещение выступы 11 с отверстиями 12 под крепежные винты 13, фиксирующие вставки 9 в окне «В» основного шасси 5. Со стороны установки амортизатора 6 на вставке 9 для улучшения центровки выполнена расточка по посадочному диаметру амортизатора и фиксирующего кольца 10. На вставке 9, амортизаторе 6 и на фиксирующем кольце 10 выполнены отверстия под крепежные детали 14, например заклепки или винты, обеспечивающие окружную фиксацию амортизатора 6 относительно основного шасси 5. Дополнительное шасси 4 выполнено в виде рамы с резьбовыми отверстиями 15 в местах крепления амортизаторов 6. К дополнительному шасси 4 амортизатор 6 крепится резьбовой втулкой 16, выполненной с буртом 17, обеспечивающим прижим по краю 8 его внутренней поверхности. Край внутренней поверхности амортизатора 8 выполнен с кольцевым 18 и радиальными 19 выступами, обеспечивающими окружную и радиальную фиксацию дополнительного шасси 4 относительно амортизатора 6. В резьбовой втулке 16 выполнено отверстие «Г», через которое к платам подводятся присоединительные провода 20. На резьбовой втулке 16 со стороны бурта выполнен паз 21 под сборочный инструмент.

Амортизатор 6 электронного блока скважинного прибора телеметрической системы (фиг.9) закрепляют по краю наружной поверхности 7 в расточке, выполненной во вставке 9 (фиг.4-5), с помощью фиксирующего кольца 10 (фиг.8). При этом совмещают отверстия под крепежные детали 14, в качестве которых используются, например, заклепки, с помощью которых амортизатор закрепляется во вставке 9. Внутренняя поверхность амортизатора 8 с кольцевым 18 и радиальными 19 выступами прижимается по краю внутренней поверхности 8 буртом 17 резьбовой втулки 16 к дополнительному шасси 4, в котором под эти выступы выполнены углубления, повторяющие их профиль. Аналогично собирается амортизатор с другой стороны. К дополнительному шасси 4 с двух сторон винтами крепятся платы. Через отверстия «Г» в резьбовых втулках 16 пропускаются провода, идущие к другим платам электронного блока скважинного прибора (не показаны). После чего дополнительное шасси 4 с собранными амортизаторами устанавливается в окно «В», выполненное в основном шасси 5 до упора в выступы 11, ограничивающие перемещение вставок 9. Основные вибрации направлены вдоль оси основного шасси 5 (фиг.1). Регулировка, связанная с изменением частоты вибрации и амплитуды виброперемещения, для конкретных условий бурения осуществляется подбором толщины «S» амортизатора 6. При этом для ускорения регулировки амортизатор нужной толщины может заменяться вместе с вставкой 9 и фиксирующим кольцом 10.

Применение изобретения позволило:

1. Повысить точность измерения зенитного угла и направления магнитного поля.

2. Защитить акселерометры и магнитометр, а также другие электронные компоненты, расположенные на этой плате, от ударных нагрузок.

3. Снизить влияние вибраций на точность измерений.

4. Повысить надежность работы скважинной аппаратуры.

5. Упростить монтаж и демонтаж отдельных электронных компонентов, расположенных на платах, установленных на дополнительном шасси.

6. Обеспечить окружную фиксацию электронной аппаратуры в скважинном приборе забойной телеметрической системы.

7. Обеспечить быструю регулировку жесткости амортизатора.

Изобретение относится к контролю параметров при бурении нефтяных и газовых скважин с использованием забойных телеметрических систем, конкретно к креплению электронных компонентов внутри скважинного прибора (СП) телеметрической системы. Техническим результатом изобретения является повышение надежности СП телеметрической системы, точности измерений, снижение времени технического обслуживания, уменьшение линейных размеров, снижение влияния вибраций на результаты измерений, защита акселерометров и магнитометра от ударных нагрузок, возникающих в процессе бурения скважин, возможность регулировки жесткости амортизатора для обеспечения лучшей виброизоляции СП. Для этого платы с акселерометрами и магнитометрами, предназначенными для измерения зенитного угла и направления магнитного поля, установлены на дополнительном шасси (ДШ), расположенном внутри окна, выполненного в основном шасси. Между ДШ и основным шасси с двух сторон установлены амортизаторы. Функции амортизатора выполняют шайбы из эластичного материала, закрепленные по краю наружной и внутренней поверхностям к основному и ДШ. Амортизаторы к основному шасси крепятся через вставки, установленные в его окне. Причем край наружной поверхности амортизатора прижат к поверхности вставки фиксирующим кольцом (ФК). На вставках выполнены ограничивающие их перемещение выступы с отверстиями под крепежные винты, фиксирующие вставки в окне основного шасси. Со стороны установки амортизатора на вставке для улучшения центровки выполнена расточка по посадочному диаметру амортизатора и ФК. На вставке, амортизаторе и на ФК выполнены отверстия под крепежные детали, например заклепки или винты, обеспечивающие окружную фиксацию амортизатора относительно основного шасси. Дополнительное шасси выполнено в виде рамы с резьбовыми отверстиями в местах крепления амортизаторов. При этом к ДШ амортизатор крепится резьбовой втулкой, выполненной с буртом, обеспечивающим прижим по краю его внутренней поверхности. Край внутренней поверхности амортизатора выполнен с кольцевым и радиальными выступами, обеспечивающими окружную и радиальную фиксацию ДШ относительно амортизатора. В резьбовой втулке выполнено отверстие, через которое к платам подводятся присоединительные провода. На резьбовой втулке со стороны бурта выполнен паз под сборочный инструмент. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы, содержащий шасси с платами, на которых размещены электронные компоненты и платы с акселерометрами и магнитометром, установленные с двух сторон на амортизаторах, отличающийся тем, что платы с акселерометрами и магнитометром, предназначенными для измерения зенитного угла и направления магнитного поля, установлены на дополнительном шасси, расположенном внутри окна, выполненного в основном шасси, причем функции амортизатора выполняют шайбы из эластичного материала, закрепленные по краю наружной и внутренней поверхности к основному и дополнительному шасси.2. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что к основному шасси амортизаторы крепятся через вставки, установленные в его окне, причем край наружной поверхности амортизатора прижат к поверхности вставки фиксирующим кольцом.3. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.2, отличающийся тем, что на вставках выполнены ограничивающие их перемещение выступы с отверстиями под крепежные винты, фиксирующие вставки в окне основного шасси.4. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.2, отличающийся тем, что на вставке со стороны установки амортизатора для улучшения центровки выполнена расточка по посадочному диаметру амортизатора и фиксирующего кольца.5. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.2 или 4, отличающийся тем, что на вставке, амортизаторе и на фиксирующем кольце выполнены отверстия под крепежные детали, например заклепки или винты, обеспечивающие окружную фиксацию амортизатора относительно основного шасси.6. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что дополнительное шасси выполнено в виде рамы с резьбовыми отверстиями в местах крепления амортизаторов.7. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что к дополнительному шасси амортизатор крепится резьбовой втулкой, выполненной с буртом, обеспечивающим прижим по краю его внутренней поверхности.8. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что край внутренней поверхности амортизатора выполнен с кольцевым и радиальными выступами, обеспечивающими окружную и радиальную фиксацию дополнительного шасси относительно амортизатора.9. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.7, отличающийся тем, что в резьбовой втулке выполнено отверстие, через которое к платам подводятся присоединительные провода.10. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.7, отличающийся тем, что на резьбовой втулке со стороны бурта выполнен паз под сборочный инструмент.