ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК СКВАЖИННОГО ПРИБОРА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2009 года по МПК E21B47/01 

Изобретение относится к оборудованию для наклонно-направленного бурения нефтяных и газовых скважин. Конкретно, для окружной и осевой фиксации шасси с электронной аппаратурой в герметичном корпусе электронного блока скважинного прибора телеметрической системы, предохранения шасси от ударов и вибраций во время бурения.

Известен электронный блок скважинного прибора по патенту РФ №2010957. 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. Недостатком изобретения является нерешенный вопрос фиксации шасси в кожухе электронного блока.

Известна по свидетельству РФ на полезную модель №16522 скважинная аппаратура, содержащая корпус инклинометрических датчиков, установленный внутри охранного кожуха. Корпус инклинометрических датчиков установлен на ложементе и двух амортизаторах внутри охранного кожуха с одной его стороны, с другой стороны смонтирован блок тиристоров, а в центральной части, на двух амортизаторах электроники, смонтирован электронный блок. Корпус инклинометрических датчиков крепится к ложементу хомутами. На торцах кожуха установлены направляющие элементы для окружной фиксации. На одном из торцов охранного кожуха выполнен соединительный разъем. Недостатком этой скважинной аппаратуры является ее подверженность вибрациям, сложность конструкции и монтажа шасси в корпусе электронного блока. Возможность повреждения разъема при установке в корпус. Наличие зазора между торцом скважинной аппаратуры и пробкой, герметично закрывающей внутреннюю полость при установке скважинной аппаратуры в корпус электронного блока. Отсутствие регулируемой по нагрузке осевой фиксации шасси в корпусе, а также регулировки жесткости амортизаторов.

Известна забойная телеметрическая система по свидетельству РФ на полезную модель №15911 (прототип). Забойная телеметрическая система содержит размещенный внутри кожуха генератор, устройство для его крепления. После кожуха генератора установлен электрический разделитель, внутри которого в охранном кожухе смонтирована скважинная аппаратура. Скважинная аппаратура скомпонована за генератором внутри охранного кожуха в виде быстро заменяемых модулей в следующей последовательности: радиатор излучателя, батарейный отсек, шасси с электронными компонентами, шасси с инклинометрическими датчиками, причем батарейный отсек, шасси с электронными компонентами и шасси с инклинометрическими датчиками установлены между амортизаторами. Скважинная аппаратура зафиксирована в окружном направлении замком. Снизу охранный кожух скважинной аппаратуры закреплен крестовиной, предотвращающей поворот. Радиатор излучателя, охранный кожух и крестовина прижаты к устройству для крепления генератора гайкой.

Недостатками этой скважинной аппаратуры являются ее подверженность вибрациям, сложность конструкции и монтажа шасси в корпусе электронного блока, отсутствие регулируемой по нагрузке осевой фиксации шасси в корпусе, а также регулировки жесткости амортизаторов.

Если к системе приложена внешняя периодическая сила, возникают колебания с частотой этой внешней силы. При совпадении частоты возбуждающей силы с собственной частотой амплитуда колебаний стремится к бесконечности. Этот случай называют резонансом. В действительных условиях при наличии трения амплитуды при резонансе остаются конечными, но достигают значительной величины, что приводит к выходу из строя инклинометрических датчиков или к значительному увеличению погрешности измерения. Вибрации, вызванные зубьями долота при перекатывании шарошек по забою, а также вибрации от работы забойного двигателя передаются через корпус забойного двигателя на колонну бурильных труб. Уровень вибраций и их частота зависят от типа долота и забойного двигателя, а также от частоты оборотов. С увеличением жесткости амортизатор лучше воспринимает ударные нагрузки, при этом одновременно снижается эффективность гашения амортизатором вибраций. Так как наличие и характер ударных нагрузок, а также частота возбуждающей силы для различных режимов работы бурового оборудования непостоянна, необходима регулировка упругих свойств амортизаторов, предотвращающая совпадение частот вибраций колонны бурильных труб с собственной частотой шасси с закрепленной электронной аппаратурой. Регулировка упругих свойств амортизатора позволяет снизить уровень вибраций и вызванную ими погрешность измерения.

Задачами создания изобретения являются повышение эффективности работы амортизаторов и надежности работы аппаратуры, снижение вибраций за счет регулировки усилия осевой фиксации шасси в корпусе, а также предотвращение радиального смещения шасси при фиксации.

Указанные задачи решены за счет новой конструкции электронного блока скважинного прибора телеметрической системы. Электронный блок скважинного прибора содержит корпус, закрепленный верхней и нижней крестовинами в электрическом разделителе. Размещенные внутри корпуса радиатор, на верхнем торце которого установлен электрический разъем для соединения с генератором, верхний и нижний амортизаторы, между которыми установлено шасси с электронными компонентами и инклинометрическими датчиками зафиксированное от смещения в окружном направлении, пробку, герметично закрывающую корпус снизу. В нижний амортизатор упирается толкатель, установленный с возможностью осевого перемещения в расточке, выполненной в пробке и зафиксированный от радиального перемещения штифтами, входящими в сквозные пазы, выполненные на ее боковой поверхности. Причем осевое положение толкателя регулируется винтом, установленным на резьбе соосно пробке в выполненном в ней отверстии. Отверстие в пробке выполнено ступенчатым с резьбовой и цилиндрическими частями. Винт выполнен ступенчатым с резьбовой и цилиндрическими частями. Цилиндрические части отверстия и винта уплотнены друг относительно друга герметизирующими кольцами. Резьбовая часть винта выполнена большего диаметра, чем цилиндрическая, а на его торце со стороны цилиндрической части выполнен шлиц под отвертку. Поверхность толкателя, взаимодействующая с нижним амортизатором, повторяет его профиль. Нижний и верхний амортизаторы зафиксированы от радиального перемещения на шасси не менее чем одним штифтом. На пробке перпендикулярно оси установлен штифт, входящий в паз, выполненный на корпусе электронного прибора. Пробка уплотнена относительно корпуса. Пробка выполнена с кольцевым выступом, за который ее прижимает к торцу корпуса электронного блока накидная гайка. Наружный диаметр накидной гайки равен наружному диаметру корпуса электронного блока. Между торцом накидной гайки и корпусом электронного блока установлена стопорная шайба, сдеформированная в пазы, выполненные на торце накидной гайки и на поверхности корпуса, соприкасающейся со стопорной шайбой.

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 нового технического результата.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-7, где

на фиг.1 приведен электронный блок скважинного прибора телеметрической системы,

на фиг.2 приведена нижняя пробка электронного блока скважинного прибора,

на фиг.3 приведены отдельные детали электронного блока скважинного прибора.

Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы состоит из корпуса 1, закрепленного верхней 2 и нижней 3 крестовинами в электрическом разделителе (не показан), размещенного внутри корпуса радиатора 4, на верхнем торце которого установлен электрический разъем 5 для соединения с генератором (не показан), верхнего 6 и нижнего 7 амортизатора, между которыми установлено шасси 8 с электронными компонентами и инклинометрическими датчиками, зафиксированное от смещения в окружном направлении, пробки 9, герметично закрывающей корпус 1 снизу. В нижний амортизатор 7 упирается толкатель 10, установленный с возможностью осевого перемещения в расточке 11, выполненной в пробке 9, и зафиксированный от радиального перемещения штифтами 12, входящими в сквозные пазы 13, выполненные на ее боковой поверхности. Осевое положение толкателя 10 регулируется винтом 14, установленным на резьбе соосно пробке 9 в выполненном в ней отверстии «А». Отверстие «А» в пробке 9 выполнено ступенчатым с резьбовой и цилиндрическими частями. Винт 14 выполнен ступенчатым с резьбовой и цилиндрическими частями. Цилиндрические части отверстия «А» и винта 14 уплотнены друг относительно друга герметизирующими кольцами 15. Резьбовая часть винта 14 выполнена большего диаметра, чем цилиндрическая, а на его торце со стороны цилиндрической части выполнен шлиц 16 под отвертку. Поверхность толкателя 10, взаимодействующая с нижним амортизатором 7, повторяет его профиль. Нижний 7 и верхний 6 амортизаторы зафиксированы от радиального перемещения на шасси 8 не менее чем одним штифтом 17. На пробке 9 перпендикулярно оси установлен штифт 18, входящий в паз 19, выполненный на корпусе 1 электронного блока. Пробка 9 уплотнена относительно корпуса. Пробка 9 выполнена с кольцевым выступом 20, за который ее прижимает к торцу корпуса электронного блока 1 накидная гайка 21. Наружный диаметр накидной гайки 21 равен наружному диаметру корпуса электронного блока 1. Между торцом накидной гайки 21 и корпусом электронного блока 1 установлена стопорная шайба 22, сдеформированная в пазы 23, 24, выполненные на торце накидной гайки и на поверхности корпуса, соприкасающейся со стопорной шайбой.

Устройство работает следующим образом. В корпус 1 электронного блока устанавливают шасси 8, соединенное через верхний амортизатор 6 с радиатором 4. От радиального перемещения шасси 8 фиксируется штифтами 17. Радиатор 4 неподвижно закрепляется в корпусе 1, после чего снизу корпус 1 герметично закрывается пробкой 9 с установленным внутри толкателем 10, который упирается в нижний амортизатор 7. Толкатель 10 установлен с возможностью осевого перемещения в расточке 11, выполненной в пробке 9, и зафиксирован от радиального перемещения штифтами 12, входящими в сквозные пазы 13, выполненные на ее боковой поверхности. Осевое положение толкателя 10 регулируется винтом 14, установленным на резьбе соосно пробке 9 в выполненном в ней отверстии «А». Отсутствие радиальной составляющей при регулировке осевого положения толкателя 10 позволяет однозначно ориентировать шасси относительно паза 19, выполненного в корпусе 1, для определения положения отклонителя. При вращении винта 14 толкатель 10 перемещается вдоль оси и сжимает шасси 8 между верхним 6 и нижним 7 амортизаторами, что приводит к изменению упругих свойств амортизаторов. Изменение упругих свойств амортизаторов позволяет максимально адаптировать их режим работы к условиям бурения и значительно сократить воздействие вибраций и ударных нагрузок на инклинометрические датчики, а также повысить точность измерения.

Применение изобретения позволило:

1. Снизить вибрации за счет регулировки усилия осевой фиксации шасси в корпусе.

2. Повысить эффективность работы амортизаторов.

3. Предотвратить радиальное смещение шасси при фиксации в корпусе.

4. Повысить надежность забойной телеметрической системы.

5. Повысить точность измерений.

6. Повысить надежность работы электронной скважинной аппаратуры, в том числе инклинометрических датчиков.

7. Обеспечить крепление и защиту скважинной аппаратуры от воздействия вибраций и ударов.

8. Упростить монтаж и демонтаж электронного блока скважинного прибора.

9. Обеспечить бесперебойную работу скважинной аппаратуры.

10. Снизить трудоемкость обслуживания при эксплуатации телеметрической системы.

11. Увеличить межремонтный ресурс.

12. Обеспечить ремонтопригодность электронного блока скважинного прибора.

Изобретение относится к оборудованию для наклонно-направленного бурения, а именно к устройствам для крепления измерительной аппаратуры в герметичном корпусе электронного блока скважинного прибора. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности работы измерительной аппаратуры и повышение эффективности работы амортизаторов за счет снижения вибраций при помощи регулировки усилия осевой фиксации шасси в корпусе. Предложенный электронный блок скважинного прибора содержит корпус, закрепленный крестовинами в электрическом разделителе, радиатор, на верхнем торце которого установлен электрический разъем для соединения с генератором, амортизаторы, между которыми установлено шасси с электронными компонентами и инклинометрическими датчиками, зафиксированное от смещения в окружном направлении, пробку, герметично закрывающую корпус, снизу. При этом в нижний амортизатор упирается толкатель, установленный с возможностью осевого перемещения в расточке, выполненной в пробке и зафиксированный от радиального перемещения штифтами. Причем осевое положение толкателя регулируется винтом, установленным соосно пробке в выполненном в ней отверстии. Отверстие в пробке выполнено ступенчатым с резьбовой и цилиндрическим частями. Цилиндрические части отверстия и винта уплотнены относительно друг друга герметизирующими кольцами. Резьбовая часть винта выполнена большего диаметра, чем цилиндрическая, а на его торце со стороны цилиндрической части выполнен шлиц под отвертку. Нижний и верхний амортизаторы зафиксированы от радиального перемещения на шасси штифтом. Пробка выполнена с кольцевым выступом, за который ее прижимает к торцу корпуса электронного блока накидная гайка. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы, содержащий корпус, закрепленный верхней и нижней крестовинами в электрическом разделителе, размещенные внутри корпуса радиатор, на верхнем торце которого установлен электрический разъем для соединения с генератором, верхний и нижний амортизаторы, между которыми установлено шасси с электронными компонентами и инклинометрическими датчиками, зафиксированное от смещения в окружном направлении, пробку, герметично закрывающую корпус снизу, отличающийся тем, что в нижний амортизатор упирается толкатель, установленный с возможностью осевого перемещения в расточке, выполненной в пробке, и зафиксированный от радиального перемещения штифтами, входящими в сквозные пазы, выполненные на ее боковой поверхности, причем осевое положение толкателя регулируется винтом, установленным на резьбе соосно пробке в выполненном в ней отверстии.2. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что отверстие в пробке выполнено ступенчатым с резьбовой и цилиндрическими частями.3. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что винт выполнен ступенчатым с резьбовой и цилиндрическими частями.4. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.2 или 3, отличающийся тем, что цилиндрические части отверстия и винта уплотнены относительно друг друга герметизирующими кольцами.5. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.3, отличающийся тем, что резьбовая часть винта выполнена большим диаметром чем цилиндрическая, а на его торце со стороны цилиндрической части выполнен шлиц под отвертку.6. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что поверхность толкателя, взаимодействующая с нижним амортизатором, повторяет его профиль.7. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что нижний и верхний амортизаторы зафиксированы от радиального перемещения на шасси не менее чем одним штифтом.8. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что на пробке перпендикулярно оси установлен штифт, входящий в паз, выполненный на корпусе электронного блока.9. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что пробка уплотнена относительно корпуса.10. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что пробка выполнена с кольцевым выступом, за который ее прижимает к торцу корпуса электронного блока накидная гайка.11. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.10, отличающийся тем, что наружный диаметр накидной гайки равен наружному диаметру корпуса электронного блока.12. Электронный блок скважинного прибора телеметрической системы по п.10, отличающийся тем, что между торцом накидной гайки и корпусом электронного блока установлена стопорная шайба, сдеформированная в пазы, выполненные на торце накидной гайки и на поверхности корпуса, соприкасающейся со стопорной шайбой.