ЗОНД ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2008 года по МПК E21B47/12 

Изобретение относится к области геофизических исследований и может быть использовано в телеметрических системах для крепления электронного модуля.

Известен зонд телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, включающий электронный модуль, размещенный на шасси в защитном кожухе, и центратор, фиксирующий положение защитного кожуха в нижнем переводнике (патент РФ №2232888, МПК Е21В 47/12, опубл. 2004 г.).

Известен зонд телеметрической системы, включающий нижний переводник разделителя, электронный модуль, установленный на шасси и размещенный в защитном кожухе, пробку защитного кожуха электронного модуля, центратор и уплотнительные кольца. Центратор представляет собой полый цилиндр с окнами для прохождения бурового раствора, отделенными друг от друга перемычками. Он установлен на кожухе электронного модуля и соединен с нижним переводником резьбовым соединением (патент на полезную модель №52101, МПК7 Е21В 47/12, заявл. 2005 г. - прототип).

В известных конструкциях информационный сигнал от электронного модуля поступает на нижний переводник разделителя через сборку шасси-пробка-центратор. При этом электрический ток, проходя по переводнику, индуцирует магнитное поле, которое искажает показания инклинометрического датчика, расположенного в нижней части зонда.

Существенным недостатком конструкций также является интенсивный гидроабразивный износ нижнего переводника и центратора. Поток бурового раствора, проходя через разделитель, на выходе имеет максимальную скорость. Турбулентность потока, встретившего на своем пути препятствие в виде перемычек центратора, увеличивается. В результате воздействия абразивных частиц, содержащихся в буровом растворе, нижний переводник и перемычки центратора изнашиваются. Особенно быстрый износ переводника и центратора наблюдается при бурении в кондукторе, т.к. на этом этапе буровой раствор содержит песок и грубодисперсные частицы породы, а расход промывочной жидкости максимален.

В известных конструкциях для предотвращения осевого биения кожуха электронного скважинного модуля используется амортизатор, установленный между кожухом электронного модуля и кабелем. Отсутствие амортизатора в нижней части зонда создает условия для осевого перемещения кожуха под воздействием буровой жидкости. Биение кожуха передается на центратор и нижний переводник разделителя, вызывая их разрушение. Как показала практика, обычный ресурс нижнего переводника составляет около 300 час. Замена детали из дорогостоящего материала (титана) требует значительных материальных затрат.

Задачей изобретения является повышение достоверности результатов измерений и увеличение срока службы деталей зонда.

Решение поставленной задачи достигнуто тем, что зонд телеметрической системы, включающий нижний переводник разделителя, электронный модуль, установленный на шасси и размещенный в защитном кожухе, пробку защитного кожуха, центратор и уплотнительные кольца, снабжен двумя амортизаторами и изолирующей втулкой. Центратор выполнен в виде двух соосных цилиндров с радиальными перемычками между ними, на внешней поверхности центратора установлены уплотнительные кольца. Пробка защитного кожуха выполнена в виде стакана с цилиндрической и конической поверхностями. Внутренняя полость пробки профилирована для опоры шасси электронного модуля. На цилиндрической поверхности стакана выполнена резьба для соединения с защитным кожухом и установлены уплотнительные кольца, на конической поверхности стакана выполнены монтажные ребра, а на дне стакана с наружной стороны выполнен осевой стержень, на котором последовательно установлены первый амортизатор, центратор на изолирующей втулке, второй амортизатор, уплотнительные кольца и гайка. На стержне пробки после гайки установлены дополнительные уплотнительные кольца и контргайка. Стержень пробки может иметь сквозной осевой канал и сквозное радиальное отверстие.

На фиг.1 изображен зонд телеметрической системы, на фиг.2 - зонд телеметрической системы, пробка защитного кожуха которого имеет осевой канал.

Зонд включает шасси 1 и защитный кожух 2 электронного модуля 3, пробку 4, центратор 5 и нижний переводник 6. Пробка имеет форму стакана, на дне которого с наружной стороны выполнен осевой стержень 7. Внутренняя полость пробки 4 профилирована для опоры шасси 1 электронного модуля. Стакан пробки имеет цилиндрическую и коническую наружные поверхности (на чертеже показаны, но не выделены отдельными позициями). На цилиндрической поверхности выполнена резьба для соединения с кожухом 2 и установлены уплотнительные кольца 8а. На конической поверхности стакана выполнены ребра 9, предназначенные для монтажа. Дно стакана с внешней стороны профилировано под первый амортизатор 10, установленный на стержень 7 пробки. Далее на стержне 7 установлен центратор 5 на изолирующей втулке 11, второй амортизатор 12, уплотнительное кольцо 8б, гайка 13, уплотнительные кольца 8в и контргайка 14. Центратор 5 выполнен в виде двух соосных цилиндров с радиальными перемычками 15 между ними и связан с нижним переводником 6 резьбовым соединением. На внешней поверхности центратора 5 установлены уплотнительные кольца 8г.

Стержень 7 пробки может иметь сквозной осевой канал 16 и сквозное радиальное отверстие 17. На стержне пробки последовательно по оси установлены первый амортизатор 10, центратор 5 с изолирующей втулкой 11, второй амортизатор 12, уплотнительные кольца 8в и гайка 18. При этом уплотнительные кольца 8в образуют эластичную преграду, разделяющую две зоны: в одной, благодаря наличию сквозного канала и сквозного радиального отверстия, давление соответствует давлению внутри кожуха электронного модуля и составляет 1 атм., в другой - соответствует давлению в скважине и составляет 150-200 атм. Под действием избыточного давления происходит деформация уплотнительных колец 8в с частичным выдавливанием в зазор между гайкой 18 и стержнем 7, что обеспечивает герметизацию защитного кожуха.

Сборка зонда осуществляется в следующей последовательности. Устанавливают в разделитель защитный кожух 2 электронного модуля в сборе с кабельной секцией (не показана). Устанавливают в кожух шасси 1 с электронным модулем 3. Закрывают кожух пробкой 4, заворачивая ее до упора. Устанавливают на стержень 7 пробки первый амортизатор 10. Устанавливают центратор 5, вворачивая его в нижний переводник 6 до упора в амортизатор 10. Устанавливают на стержень 7 изолирующую втулку 11, второй амортизатор 12, уплотнительное кольцо 8б, гайку 13, уплотнительные кольца 8в и контргайку 14. При использовании пробки со сквозным осевым каналом и сквозным радиальным отверстием в стержне после второго амортизатора 12 устанавливают на стержень уплотнительные кольца 8в и гайку 18.

Отличие предлагаемой конструкции зонда от известной заключается в том, что центратор установлен не на кожухе электронного модуля, а на пробке. Это позволило изменить конструкцию центратора таким образом, что радиальные перемычки 15 стали размещаться внутри него. Таким образом, устранены тонкие наружные перемычки, которые с одной стороны сами являлись уязвимым, быстро изнашивающимся местом конструкции, а с другой стороны уменьшали диаметр проходного сечения, увеличивали турбулентность потока, что способствовало разрушению нижнего переводника. Установленные в нижней части зонда амортизаторы 10 и 12 предотвращают осевое биение пробки и центратора и вызванное этим механическое воздействие на нижний переводник.

Другим важным отличием является наличие в нижней части зонда изолятора, состоящего из резиновых амортизаторов 10 и 12 и изолирующей втулки 11, который обеспечивает электрическое разобщение электронного модуля и нижнего переводника разделителя. Таким образом, исключена возможность образования наведенного магнитного поля в зоне расположения инклинометра, которое могло бы исказить показания датчика.

Достоинством конструкции является также простота установки пробки защитного кожуха, обеспечивающая надежную фиксацию положения шасси с электронным модулем.

Разработанное техническое решение позволило:

1. Увеличить срок службы нижнего переводника и центратора за счет изменения конструкции центратора и пробки защитного кожуха.

2. Повысить достоверность показаний инклинометрического датчика за счет устранения наведенных магнитных полей в зоне его размещения.

3. Обеспечить надежную фиксацию положения шасси с электронным модулем.

Изобретение относится к области геофизических исследований, может быть использовано в телеметрических системах для крепления электронного модуля и позволяет увеличить срок службы нижнего переводника и центратора, а также повысить достоверность результатов измерений за счет изменения конструкции центратора и пробки защитного кожуха. Пробка защитного кожуха электронного модуля выполнена в виде стакана с цилиндрической и конической поверхностями. Внутренняя полость пробки профилирована для опоры шасси электронного модуля. На цилиндрической поверхности стакана выполнена резьба для соединения с защитным кожухом и установлены уплотнительные кольца. На конической поверхности стакана выполнены монтажные ребра, а на дне стакана с наружной стороны выполнен осевой стержень, на котором установлен центратор, выполненный в виде двух соосных цилиндров с радиальными перемычками между ними. При этом на стержне пробки последовательно по оси установлены первый амортизатор, центратор на изолирующей втулке, второй амортизатор, уплотнительное кольцо и гайка. После гайки на стержне установлены дополнительные уплотнительные кольца и контргайка. Стержень пробки может иметь сквозной осевой канал и сквозное радиальное отверстие. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Зонд телеметрической системы, включающий нижний переводник разделителя, электронный модуль, установленный на шасси и размещенный в защитном кожухе, пробку защитного кожуха, центратор и уплотнительные кольца, отличающийся тем, что он снабжен двумя амортизаторами и изолирующей втулкой, центратор выполнен в виде двух соосных цилиндров с радиальными перемычками между ними, на внешней поверхности центратора установлены уплотнительные кольца, пробка защитного кожуха выполнена в виде стакана с цилиндрической и конической поверхностями, внутренняя полость пробки профилирована для опоры шасси электронного модуля, на цилиндрической поверхности стакана выполнена резьба для соединения с защитным кожухом и установлены уплотнительные кольца, на конической поверхности стакана выполнены монтажные ребра, а на дне стакана с наружной стороны выполнен осевой стержень, на котором последовательно установлены первый амортизатор, центратор на изолирующей втулке, второй амортизатор, уплотнительные кольца и гайка.2. Зонд телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что на стержне пробки после гайки установлены дополнительные уплотнительные кольца и контргайка.3. Зонд телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что стержень пробки имеет сквозной осевой канал и сквозное радиальное отверстие.