БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА Российский патент 2014 года по МПК E21B47/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к бурильной колонне, содержащей, по меньшей мере, два элемента колонны, которые соединены друг с другом разъемно и жестко в окружном направлении, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

Каждый элемент бурильной колонны содержит внутреннюю трубу и наружную трубу, между которыми образована кольцевая приемная полость. Далее, каждый элемент бурильной колонны имеет провод передачи энергии и/или данных, который проходит вдоль продольной оси бурильной колонны. Провода передачи энергии и/или данных элементов бурильной колонны соединены каждый с индукционной катушкой, при этом для передачи энергии и/или данных вдоль бурильной колонны индукционные катушки выполнены с возможностью индуктивной связи друг с другом.

Уровень техники

Бурильная колонна может быть, в частности, бурильной колонной земляного бура для проходки буровых скважин в грунте. Такие скважины бурят для улучшения оснований под строительство или для возведения буронабивных свай или изоляционных стен в грунте.

Поскольку буровые скважины часто имеют значительную глубину или длину, бурильные колонны обычно выполняют составными из множества отдельных элементов. Отдельные элементы бурильной колонны снабжены на своих концах соединительными устройствами для механического соединения с соседним элементом. Так, например, на первом конце элемента бурильной колонны имеется вставляемая, т.е. охватываемая присоединительная область, а на втором, противоположном конце имеется охватывающая присоединительная область. За счет этого можно соединить в одну бурильную колонну или бурильную штангу множество по существу одинаковых элементов бурильной колонны. При этом важно, что должны быть соединены не только наружные трубы, но также и внутренние трубы.

При проходке буровых скважин часто желательно передавать оператору бурильной установки данные о положении внутри скважины, в особенности о положении бурильного наконечника. Такие данные могут содержать, например, значения давления или температуры, угол наклона или содержание солей в скважине. Кроме того, при определенных способах бурения может быть желательно передавать на бурильный наконечник или бурильную головку такие данные как эксплуатационные параметры. Для этих целей известно решение, в котором в бурильной колонне предусмотрены провода передачи энергии и/или данных, по которым вдоль бурильной колонны может передаваться информация.

Пример шнекового бура с двумя звеньями, каждое из которых содержит наружную трубу и внутреннюю трубу, описан в патентном документе DE 29914494 U1. В каждом звене между внутренней трубой и наружной трубой проведен кабель. Кабели соединены друг с другом электрическими разъемами.

Далее, для соединения проводов внутри бурильной штанги известно использование на двух осевых концах элементов бурильной колонны индукционных катушек, посредством которых провода индуктивно связаны друг с другом.

Пример индуктивной связи, хотя и не для двойной трубы, описан в патентном документе US 2002/0193004 А1. Индукционные катушки расположены непосредственно у присоединительных областей элементов бурильной колонны.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создать в бурильной колонне, состоящей из элементов с внутренней и наружной трубой, компактное и легко выполняемое в порядке дооснащения соединение для проводов передачи энергии и/или данных.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в бурильной колонне по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления изложены в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании и представлены на чертежах.

Бурильная колонна по изобретению отличается тем, что первый элемент бурильной колонны снабжен внутренней индукционной катушкой на наружной окружной периферии своей внутренней трубы, а второй элемент бурильной колонны снабжен наружной индукционной катушкой на внутренней окружной периферии своей наружной трубы, при этом индукционные катушки выполнены сегментными из нескольких кольцевых сегментов и, по меньшей мере, частично перекрываются в радиальном направлении.

В принципе бурильная колонна может использоваться при любых способах бурения и в любых бурильных установках. Так, например, внутренняя труба бурильной колонны, которая может быть названа также двойной бурильной колонной, может использоваться в качестве так называемой промывной трубы. Бурение скважин в грунте часто выполняется промывным способом, то есть через бурильную колонну в грунт подается промывная жидкость, которая выходит из бурильной колонны в забое скважины и затем транспортирует наверх разработанную буровую мелочь. При этом внутренняя труба служит для ввода промывной жидкости в скважину.

Другая функция внутренней трубы может состоять также во вводе затвердевающей суспензии. Для устройства буронабивных свай после проходки скважины при вытягивании из нее бурильной колонны через внутреннюю трубу в скважину может подаваться бетон. Таким образом, внутренняя труба может быть также названа трубой бетонирования.

Первая основная идея изобретения заключается в том, чтобы взаимодействующие индукционные катушки не были расположены на одной и той же трубе, то есть не на каждой внутренней трубе или на наружной трубе. Вместо этого предложено расположить первую индукционную катушку на внутренней трубе, а вторую индукционную катушку - на наружной трубе элемента бурильной колонны. Таким образом, согласно изобретению индукционные катушки находятся между внутренней бурильной колонной и наружной бурильной колонной. За счет этого остаются свободными торцевые стороны или соединительные области элементов бурильной колонны, так что могут использоваться дальше обычные соединительные системы. При этом расположение индукционных катушек в соответствии с изобретением обеспечивает возможность простого дооснащения имеющихся бурильных колонн при сохранении возможности использования имеющихся соединительных систем, в особенности на наружных трубах.

Другая основная идея изобретения состоит в том, чтобы расположить взаимодействующие индукционные катушки таким образом, чтобы после соединения элементов бурильной колонны друг с другом индукционные катушки перекрывались в радиальном направлении, то есть были расположены, по меньшей мере, частично радиально относительно друг друга. Радиальное относительное расположение индукционных катушек также способствует лучшей возможности дооснащения, так как осевые торцевые стороны элементов бурильной колонны остаются свободными.

Согласно изобретению для облегчения установки индукционных катушек они выполнены из нескольких сегментов. Под этим признаком имеется в виду, что индукционные катушки выполнены не в виде единых деталей, а собраны из нескольких частей. Отдельные части или сегменты образуют кольцевые сегменты кольцевых катушек.

В соответствии с изобретением создана возможность расположить индукционные катушки на переходе между двумя элементами бурильной колонны, но за пределами соединительных областей или областей присоединения этих элементов. При этом индукционные катушки не создают помех для соединительных областей. Под соединительной областью здесь имеется в виду особенно тот участок внутренней и/или наружной трубы, который служит для жесткого соединения соответствующих труб в окружном и осевом направлениях. Соединительная область может содержать, например, резьбу, один или несколько пазов, фиксирующие или штепсельные или другие соединительные системы. Согласно изобретению индукционные катушки предпочтительно расположены на осевом и/или радиальном удалении от соединительных областей или соединительных поверхностей элементов бурильной колонны.

Для получения особенно компактной компоновки предпочтительно, по меньшей мере, одна из индукционных катушек расположена в кольцевой приемной выемке. В отношении приемной выемки здесь может идти речь в особенности о наружной приемной выемке на наружной окружной поверхности внутренней трубы или о внутренней приемной выемке на внутренней окружной поверхности наружной трубы. Соответственно, особенно предпочтительно внутренняя индукционная катушка расположена в наружной выемке внутренней трубы первого элемента бурильной колонны и/или наружная индукционная катушка расположена во внутренней выемке наружной трубы второго элемента бурильной колонны. За счет сборного выполнения индукционных катушек из нескольких кольцевых сегментов они могут быть особенно легко установлены в соответствующих выемках.

Операции с индукционными катушками, в особенности их закладка в соответствующие выемки, могут быть упрощены за счет того, что, по меньшей мере, два кольцевых сегмента разъемно соединены друг с другом. При этом под разъемным соединением имеется в виду такое соединение, которое может быть разъединено с помощью инструментов или вручную и вновь установлено при обратном процессе. При разъемном соединении соединенные элементы при их разъединении не подвергаются какому-либо значительному повреждению. Разъемное соединение может быть, например, резьбовым, штепсельным или фиксирующим соединением.

В дальнейшем предпочтительном примере выполнения в отношении индукционных катушек, по меньшей мере, два кольцевых сегмента соединены друг с другом с возможностью относительного перемещения. За счет этого может быть изменена форма индукционной катушки, что еще больше облегчает установку катушки в выемке. Особенно предпочтительно два кольцевых сегмента соединены друг с другом с возможностью относительного поворота. За счет поворотного соединения, ось которого может проходить параллельно продольной оси индукционной катушки, достигается дальнейшее упрощение установки катушки в соответствующем элементе бурильной колонны. Могут быть предусмотрены средства фиксации поворотного соединения, чтобы надежно удерживать установленную катушку.

В следующем предпочтительном примере выполнения изобретения предусмотрено, что внутренняя труба первого элемента бурильной колонны содержит вставляемую или охватывающую присоединительную область для соединения с другой внутренней трубой, а внутренняя индукционная катушка расположена на удалении по оси от вставляемой или охватываемой присоединительной области. При этом в присоединительной области не создается помех от индукционной катушки для присоединения внутренней трубы соседнего элемента бурильной колонны. В частности, внутренняя труба может иметь приемную выемку, которая предусмотрена на удалении по оси от присоединительной области и в которой расположена индукционная катушка.

В особенно предпочтительном примере выполнения предусмотрено, что наружная индукционная катушка расположена внутри вставляемой присоединительной части наружной трубы второго элемента бурильной колонны. Таким образом, в собранном состоянии элементов бурильной колонны наружная индукционная катушка предпочтительно позиционирована так, что находится радиально внутри вставляемой присоединительной части наружной трубы второго элемента.

В процессе бурения обычно высокие крутящие моменты передаются через наружную трубу и трубчатые соединения между двумя соседними наружными трубами. За счет расположения наружной индукционной катушки радиально внутри соединительной части наружной трубы эта соединительная часть в полной мере обеспечивает механическую устойчивость. Она обеспечивается в особенности благодаря тому, что соединительная область вставляемой присоединительной части обычно находится на наружной окружной поверхности присоединительной части и таким образом может быть полностью свободна от индукционной катушки. Кроме того, расположение катушки внутри присоединительной части позволяет использовать без изменений имеющиеся вставляемые части присоединения при последующем оснащении индукционными катушками. Таким образом, элемент бурильной колонны может быть легко дооснащен путем того, что во вставляемой присоединительной части его наружной трубы на внутренней окружной поверхности устанавливают индукционную катушку.

Простое дооснащение и возможность замены в случае дефекта может достигаться за счет того, что, по меньшей мере, один из элементов бурильной колонны содержит адаптерную или монтажную втулку, на которой установлена внутренняя индукционная катушка и/или наружная индукционная катушка. При этом монтажная втулка, по меньшей мере, частично образует участок внутренней трубы первого элемента бурильной колонны и/или участок наружной трубы второго элемента бурильной колонны.

Предпочтительно монтажная втулка является отдельной от элемента бурильной колонны деталью, которая жестко соединена с ним, - предпочтительно жестко в осевом и окружном направлениях. Таким образом, предпочтительно установленная монтажная втулка неподвижна относительно элемента бурильной колонны. В частности, может быть предусмотрено, что монтажная втулка приварена или привинчена к основному трубчатому корпусу внутренней и/или наружной трубы или соединена с ним прессованием. Для создания возможности замены монтажной втулки предпочтительно она разъемно установлена в элементе бурильной колонны. Особенно предпочтительно, когда монтажная втулка может быть введена в элемент бурильной колонны в продольном направлении.

Предпочтительно первый элемент бурильной колонны содержит первую монтажную втулку, а второй элемент содержит вторую монтажную втулку. В предпочтительном примере выполнения монтажные втулки могут механически соединяться друг с другом.

Особенно в отношении наружной индукционной катушки предпочтительно монтажная втулка выполнена с возможностью ввода в основной трубчатый корпус или в присоединительную область наружной трубы. При этом монтажная втулка для наружной индукционной катушки может в принципе вводиться без специальной модификации наружной трубы, передающей крутящие моменты и осевые усилия.

Особенно в отношении внутренней индукционной катушки может быть целесообразно располагать монтажную втулку на наружной окружной периферии внутренней трубы. Обычно через внутреннюю трубу передаются более низкие усилия, чем через наружную трубу, однако для особенно компактной компоновки может быть также предпочтительно располагать монтажную втулку для внутренней индукционной катушки на осевом продолжении основного трубчатого корпуса.

Предпочтительно монтажная втулка содержит приемную область для внутренней индукционной катушки и/или для наружной индукционной катушки. Для этого на монтажной втулке может быть предусмотрена, например, внутренняя выемка и/или наружная выемка.

Особенно предпочтительно монтажная втулка имеет трубчатый участок, который расположен на осевом продолжении основного трубчатого корпуса внутренней трубы первого элемента бурильной колонны. Можно также предусмотреть монтажную втулку в дополнение к имеющейся осевой концевой области внутренней трубы. В этом случае имеющийся элемент бурильной колонны может быть особенно легко дооснащен путем того, что осевой конец его внутренней трубы заменяют или дополняют монтажной втулкой с внутренней индукционной катушкой.

Следующий предпочтительный пример выполнения заключается в том, что монтажная втулка вставлена в присоединительную часть наружной трубы. Это создает простую возможность дооснащения элемента бурильной колонны, причем присоединительная часть его наружной трубы, через которую могут передаваться высокие усилия, может оставаться без существенных изменений. Согласно изобретению особенно предпочтительно расположить и/или укрепить монтажную втулку внутри вставляемой присоединительной части наружной трубы. Таким простым путем наружная индукционная катушка может быть установлена на наружной трубе.

Для направления провода передачи энергии и/или данных предпочтительно монтажная втулка снабжена кабельным каналом. Кабельный канал может представлять собой сквозное отверстие, через которое провод может быть проведен от внутренней и/или наружной индукционной катушки в кольцевую полость между внутренней трубой и наружной трубой. Предпочтительно кабельный канал проходит в продольном направлении элемента бурильной колонны или бурильной колонны.

Удобство технического обслуживания бурильной колонны может достигаться за счет того, что наружная труба первого и/или второго элемента бурильной колонны снабжена открываемой крышкой для доступа к проводу передачи энергии и/или данных.

Краткий перечень чертежей

Далее изобретение будет описано на предпочтительных примерах выполнения со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи. На чертежах:

фиг.1 изображает в продольном разрезе элемент бурильной колонны и отдельно монтажные втулки и индукционные катушки,

фиг.2 изображает в поперечном разрезе элемент бурильной колонны по фиг.1 со вставленными монтажными втулками и индукционными катушками,

фиг.3 изображает в перспективе верхний участок элемента бурильной колонны по фиг.1,

фиг.4 изображает в перспективе нижний участок элемента бурильной колонны по фиг.1,

фиг.5 изображает на виде сбоку внутреннюю индукционную катушку,

фиг.6 изображает на виде сбоку первую монтажную втулку,

фиг.7 изображает монтажную втулку в поперечном разрезе по линии А-А на фиг.6,

фиг.8 изображает на виде сбоку монтажную втулку по фиг.6 с установленной внутренней индукционной катушкой,

фиг.9 изображает в перспективе монтажную втулку по фиг.6 и отдельно внутреннюю индукционную катушку,

фиг.10 изображает в перспективе монтажную втулку по фиг.6 с установленной внутренней индукционной катушкой,

фиг.11 изображает в перспективе внутреннюю индукционную катушку,

фиг.12 изображает внутреннюю индукционную катушку по фиг.11 на виде в разрезе по линии А-А на фиг.14,

фиг.13 изображает внутреннюю индукционную катушку по фиг.11 на виде в разрезе по вертикали,

фиг.14 изображает внутреннюю индукционную катушку по фиг.11 на виде спереди,

фиг.15 изображает в разрезе вторую монтажную втулку и отдельно наружную индукционную катушку,

фиг.16 изображает в разрезе вторую монтажную втулку по фиг.15 с установленной в ней наружной индукционной катушкой,

фиг.17 изображает в перспективе вторую монтажную втулку по фиг.15 с установленной внутренней индукционной катушкой,

фиг.18 изображает в перспективе наружную индукционную катушку,

фиг.19 изображает наружную индукционную катушку по фиг.18 в поперечном разрезе по линии А-А на фиг.21,

фиг.20 изображает наружную индукционную катушку по фиг.18 в разрезе по вертикали,

фиг.21 изображает наружную индукционную катушку по фиг.18 на виде спереди,

фиг.22 изображает в перспективе внутреннюю индукционную катушку,

фиг.23 изображает в перспективе наружную индукционную катушку.

Осуществление изобретения

На всех чертежах одни и те же или соответствующие компоненты обозначены одинаковыми позициями.

На фиг.1 и 2 показан в примере выполнения элемент 10 бурильной колонны 1 по изобретению, который на первом осевом конце 12 имеет первую присоединительную область и на втором осевом конце 13 вторую присоединительную область. К обеим присоединительным областям может быть присоединен другой элемент бурильной колонны. Таким образом, путем соединения друг с другом нескольких элементов бурильной колонны, которые могут быть выполнены по существу одинаковыми, можно образовать бурильную колонну в принципе любой длины. Продольная ось бурильной колонны обозначена позицией 14.

На фиг.3 показан в перспективе участок верхнего осевого конца элемента 10 бурильной колонны. На фиг.4 показан в перспективе участок нижнего осевого конца элемента 10 бурильной колонны.

Далее со ссылками на фиг.1-4 будет описан пример выполнения элемента 10 бурильной колонны, который может быть компонентом бурильной колонны по изобретению.

Элемент 10 бурильной колонны содержит внутреннюю трубу 20 и расположенную коаксиально ей наружную трубу 40. Внутренняя труба 20 и наружная труба 40 соединены друг с другом жестко в окружном направлении, то есть по существу невозможно никакое относительное вращение между внутренней трубой 20 и наружной трубой 40.

Между внутренней трубой 20 и наружной трубой 40 образована кольцевая приемная полость 16, в которой расположен, по меньшей мере, один кабель 17, лишь схематично обозначенный на фиг.1 и 2. Таким образом, кольцевая полость между внутренней трубой 20 и наружной трубой 40 или ее участок может быть назван кабельной полостью. Наружная труба 40 имеет крышку 18 для раскрытия кабельной или приемной полости 16. Это обеспечивает простой доступ к кабельной или приемной полости 16. В приемной полости 16 образован канал 15 для кабеля 17 или, при определенных условиях, кабелей 17.

Внутренняя труба 20 содержит основной трубчатый корпус 22, который проходит вдоль значительной части длины элемента 10 бурильной колонны. Основной трубчатый корпус 22 выполнен трубчатым по существу с постоянной толщиной стенки. На нижнем на фиг.1 и 2 конце основного трубчатого корпуса 22 предусмотрен первый промежуточный элемент 24, который образует часть внутренней трубы 20. Как видно на фиг.1 и 2, первый промежуточный элемент представляет также часть наружной трубы 40. В первом промежуточном элементе 24 предусмотрен осевой канал 28 для прохода кабеля 17.

На втором, верхнем конце внутренней трубы 20 предусмотрен второй промежуточный элемент 26. Второй промежуточный элемент 26 расположен внутри наружной трубы 40 и жестко соединен с ней. Предпочтительно промежуточный элемент 26 запрессован во внутреннюю трубу 40 и/или приварен к ней.

Первый промежуточный элемент 24 и второй промежуточный элемент 26 служат для присоединения монтажных втулок 60, 80. Соответственно, промежуточные элементы 24, 26 могут быть названы также соединительными элементами.

Наружная труба 40 содержит основной трубчатый корпус 41, который проходит вдоль значительной части длины наружной трубы 40. На обоих осевых концах наружной трубы 40 предусмотрена присоединительная часть 42 для соединения с соседней наружной трубой. Нижний на фиг.1 и 2 конец наружной трубы 40 содержит приемную муфту 44, которая может быть названа также охватывающей соединительной частью. В показанном примере выполнения приемная муфта 44 содержит первую часть 45 муфты и вторую часть 46 муфты, которые жестко соединены друг с другом, в частности приварены друг к другу. В приемной муфте 44 предусмотрены осевые шлицы 47 и осевые канавки 48 для установления жесткого в окружном направлении соединения с соседней наружной трубой. Далее, приемная муфта 44 содержит окружную выемку 49 для установления жесткого в осевом направлении соединения с соседней наружной трубой. Окружная выемка 49 является внутренней выемкой в приемной муфте 44. В области окружной выемки 49 предусмотрено отверстие 50 доступа, через которое может быть введен предохранительный элемент, в частности звеньевая цепь 57 для осевого предохранительного соединения с соседней наружной трубой.

На своем верхнем на фиг.1 и 2 конце наружная труба 40 имеет вставляемую часть 52, которая может быть названа также охватываемой частью. Вставляемая часть 52 содержит осевые шлицы 53 и осевые канавки 54, которые соответствуют осевым шлицам 47 и осевым канавкам 48 приемной муфты 44. Далее, вставляемая часть 52 имеет соответствующую окружной выемке 49 окружную выемку 55, которая является наружной выемкой на вставляемой части 52. Для осевой страховки вставляемой части 52 относительно приемной муфты 44 в окружные выемки 49, 55 закладывают звеньевую цепь 57.

Внутри приемной муфты 44 предусмотрена первая монтажная втулка 60 для установки на ней первой индукционной катушки, которая может быть названа также внутренней индукционной катушкой 100. Первая монтажная втулка 60 содержит трубчатый участок 61, который образует часть внутренней трубы 20. Далее, первая монтажная втулка 60 содержит распорное кольцо 62 для опоры на наружную трубу 40. В осевой концевой области трубчатого участка 61 предусмотрена присоединительная область 64 для присоединения к внутренней трубе соседнего элемента бурильной колонны. В представленном примере выполнения присоединительная область 64 выполнена в виде охватывающей присоединительной области.

Для установки первой индукционной катушки 100 на первой монтажной втулке 60, в частности на ее трубчатом участке 61, образована радиальная приемная выемка 66. Приемная выемка 66 находится на наружной окружной поверхности трубчатого участка 61 и может быть названа наружной выемкой.

Рядом с приемной выемкой 66 образована захватная выемка или отверстие 67 для более легкого удаления внутренней индукционной катушки 100, как это видно также на фиг.4, 9 и 10.

Между распорным кольцом 62 и трубчатым участком 61 выполнен кабельный канал 76 для проводки кабеля.

На своем противоположном присоединительной области 64 конце первая монтажная втулка 60 имеет соединительную область 68 для соединения с основным трубчатым корпусом 22 внутренней трубы 20, то есть с первым промежуточным элементом 24 или в целом с соединительным элементом внутренней трубы 20.

На своем верхнем на фиг.1 и 2 осевом конце 13 элемент 10 бурильной колонны имеет вторую монтажную втулку 80, которая выполнена для установки в ней второй индукционной катушки 110. Вторая монтажная втулка 80 имеет трубчатый участок 81, который образует часть внутренней трубы 20. Трубчатый участок 81 имеет присоединительную область 84, которая может быть названа также вставляемой или охватываемой присоединительной областью. Присоединительная область 84 выполнена соответствующей или ответной присоединительной области 64 первой монтажной втулки 60. На противоположном присоединительной области 84 конце предусмотрена соединительная область 88 для соединения второй монтажной втулки 80 с основным трубчатым корпусом 22 внутренней трубы 20 или со вторым промежуточным элементом 26 или в целом с соединительным элементом внутренней трубы 20.

Далее, вторая монтажная втулка 80 содержит корпус 82 втулки, который предусмотрен для опоры на внутреннюю окружную поверхность части наружной трубы 40, в частности на ее присоединительную часть 42 и/или ее основной трубчатый корпус 41. Корпус 82 втулки снабжен на своей внутренней окружной поверхности радиальной приемной выемкой 86 для установки наружной индукционной катушки 110. Приемная выемка 86, которая может быть названа также внутренней выемкой, проходит по кольцу в окружном направлении вдоль внутренней окружной поверхности корпуса 82 втулки. Между трубчатым участком 81 и корпусом 82 втулки предусмотрен кабельный канал 96 для проводки кабеля.

Крышка 18 для кабельной полости предпочтительно расположена на осевом конце основного трубчатого корпуса 41 наружной трубы 40, в частности рядом с первым и/или вторым промежуточным элементом 24, 26.

Как уже было указано, бурильная колонна по изобретению может быть собрана путем соединения в ряд нескольких элементов 10, 11 бурильной колонны. Таким образом, в бурильной колонне по изобретению может быть предусмотрен первый элемент 10 бурильной колонны, имеющий конструктивные признаки, описанные применительно к выполнению нижнего осевого конца элемента, показанного на фиг.1 и 2. Далее, может быть предусмотрен второй элемент 11 бурильной колонны, имеющий конструктивные признаки, описанные применительно к выполнению верхнего осевого конца элемента, показанного на фиг.1 и 2. Соответственно, можно понимать фиг.1 и 2 таким образом, что в показанной нижней области представлен первый элемент 10 бурильной колонны, а в верхней области представлен второй элемент 11 бурильной колонны. Элементы 10, 11 бурильной колонны могут соединяться друг с другом. Показанное на фиг.5-23 может по выбору относиться к первому элементу 10 бурильной колонны или ко второму элементу 11 бурильной колонны.

На фиг.5-10 показаны дальнейшие конструктивные подробности внутренней индукционной катушки 100 и первой монтажной втулки 60 или их частей. Первая монтажная втулка 60 служит в частности для установки внутренней индукционной катушки 100. Как это особенно видно на фиг.7, индукционная катушка 100 имеет несколько, в данном случае три кольцевых сегмента 102. Между двумя кольцевыми сегментами 102 индукционная катушка 100 имеет область 109 раскрытия или щель, у которой катушка может быть раздвинута для установки в предусмотренной приемной выемке 66. Такая расчлененная на части индукционная катушка 100 может простым образом быть вставлена в радиальную приемную выемку 66.

Для позиционной фиксации индукционной катушки 100 в приемной выемке 66 предусмотрены фиксирующие устройства 70, которые здесь в качестве примера выполнены в виде проточек в наружной поверхности выемки. Индукционная катушка 100 снабжена соответствующими фиксирующими устройствами 108, которые здесь выполнены в виде штифтов на внутренней поверхности катушки.

На фиг.11-14 показаны другие конструктивные подробности внутренней индукционной катушки 100 согласно примеру выполнения. Отдельные кольцевые сегменты 102 соединены друг с другом электрическими соединителями 104. Электрические соединители 104 могут также образовывать часть корпуса катушки или обмоток корпуса катушки. Между каждыми двумя кольцевыми сегментами 102 предусмотрено перекрытие 105, которое закрывает электрический соединитель 104.

Другие конструктивные подробности внутренней индукционной катушки 100 показаны в примере выполнения по фиг.22. По меньшей мере, некоторые из кольцевых сегментов 102 шарнирно соединены друг с другом с помощью шарниров 106. Оси поворота шарниров 106 проходят вдоль продольной оси индукционной катушки 100. Для соединения корпуса катушки с проводом передачи энергии и/или данных на одном из кольцевых сегментов 102 предусмотрено устройство электрического подсоединения или присоединительный провод 107. Предпочтительно он находится в области 109 раскрытия внутренней индукционной катушки 100 или рядом с этой областью. Предпочтительно присоединительный провод 107 расположен на торцевой стороне индукционной катушки 100.

На фиг.15-17 показана вторая монтажная втулка 80 и наружная индукционная катушка 110. Вторая монтажная втулка 80 служит специально для установки наружной индукционной катушки 110. Наружная индукционная катушка 110 выполнена по существу такой же по конструкции, как внутренняя индукционная катушка 100, и имеет по сравнению с ней больший диаметр, так что наружная индукционная катушка 110 может быть расположена вокруг внутренней индукционной катушки 100.

На фиг.18-21 наружная индукционная катушка 110 показана в других примерах выполнения. Наружная индукционная катушка 110 по существу соответствует внутренней индукционной катушке 100 и также состоит из нескольких кольцевых сегментов 112, которые соединены друг с другом с помощью электрических соединителей 114. Между двумя кольцевыми сегментами 112 образована область 119 раскрытия или щель, с помощью которой катушка может быть сомкнута или сжата для установки в предусмотренной для нее приемной выемке 86. Такая расчлененная на части индукционная катушка 110 может быть простым образом вставлена в радиальную приемную выемку 86.

Другие конструктивные особенности наружной индукционной катушки показаны на фиг.23. Подобно внутренней индукционной катушке 100 некоторые из кольцевых сегментов 112 шарнирно соединены друг с другом с помощью шарниров 116, причем оси поворота шарниров 166 проходят вдоль продольной оси индукционной катушки 110. Между каждыми двумя кольцевыми сегментами 112 предусмотрено перекрытие 115, которое закрывает электрический соединитель 114. Для соединения корпуса катушки с проводом передачи энергии и/или данных предусмотрено устройство электрического подсоединения или присоединительный провод 117, который предпочтительно находится в области 119 раскрытия или рядом с ней. Предпочтительно присоединительный провод 117 расположен на торцевой стороне индукционной катушки 110.

Для позиционной фиксации или фиксации от вращения индукционной катушки 110 в приемной выемке 86 предусмотрены фиксирующие устройства 90, которые здесь в качестве примера выполнены в виде проточек в наружной поверхности выемки. Индукционная катушка 110 снабжена соответствующими фиксирующими устройствами 118, которые здесь выполнены в виде штифтов на наружной поверхности катушки. Фиксирующие устройства 118 индукционной катушки 110 могут быть приведены в зацепление с фиксирующими устройствами 90 второй монтажной втулки 80.

Как внутренняя, так и наружная индукционные катушки содержат корпус катушки, по меньшей мере, с одной обмоткой. В принципе обмотка или, при определенных условиях, несколько обмоток могут быть расположены любым образом. Так например, индукционные катушки 100, 110 могут иметь одну или несколько обмоток в окружном направлении. Однако индукционные катушки 100, 110 могут быть выполнены также в виде так называемых тороидальных катушек, в которых одна или несколько обмоток намотаны вокруг кольца, которое может быть названо кольцевым сердечником.

Изобретение относится к бурильной колонне. Бурильная колонна содержит два элемента, которые соединены друг с другом разъемно и жестко в отношении поворота. Каждый элемент бурильной колонны содержит внутреннюю трубу и наружную трубу. Между ними образована кольцевая приемная полость. Каждый элемент бурильной колонны имеет провод передачи энергии или данных. Провод проходит вдоль продольной оси бурильной колонны. Провода передачи энергии или данных соединены каждый с индукционной катушкой. При этом для передачи энергии или данных вдоль бурильной колонны индукционные катушки выполнены с возможностью индуктивной связи друг с другом. Первый элемент бурильной колонны снабжен внутренней индукционной катушкой на наружной окружной периферии своей внутренней трубы. Второй элемент бурильной колонны снабжен наружной индукционной катушкой на внутренней окружной периферии своей наружной трубы. Индукционные катушки выполнены сегментными из нескольких кольцевых сегментов и, по меньшей мере, частично перекрываются в радиальном направлении. Причем, по меньшей мере, два сегмента разъемно соединены друг с другом. Изобретение обеспечивает компактное и легко выполняемое в порядке дооснащения соединение для проводов передачи энергии или данных, упрощение операций, выполняемых с индукционными катушками. 9 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Бурильная колонна, содержащая, по меньшей мере, два элемента (10, 11) бурильной колонны, которые соединены друг с другом разъемно и жестко в отношении поворота, причем каждый элемент (10, 11) бурильной колонны содержит внутреннюю трубу (20) и наружную трубу (40) соответственно, между которыми образована кольцевая приемная полость (16), каждый элемент (10, 11) бурильной колонны имеет провод (17) передачи энергии и/или данных, который проходит вдоль продольной оси (14) бурильной колонны (1), и провода (17) передачи энергии и/или данных элементов (10, 11) бурильной колонны соединены каждый с индукционной катушкой (100, 110) соответственно, при этом для передачи энергии и/или данных вдоль бурильной колонны (1) индукционные катушки (100, 110) выполнены с возможностью индуктивной связи друг с другом, отличающаяся тем, что первый элемент (10) бурильной колонны снабжен внутренней индукционной катушкой (100) на наружной окружной периферии своей внутренней трубы (20), и второй элемент (11) бурильной колонны снабжен наружной индукционной катушкой (110) на внутренней окружной периферии своей наружной трубы (40), при этом индукционные катушки (100, 110) выполнены сегментными из нескольких кольцевых сегментов (102, 112) и, по меньшей мере, частично перекрываются в радиальном направлении, причем, по меньшей мере, два кольцевых сегмента (102, 112) разъемно соединены друг с другом.

2. Бурильная колонна по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна из индукционных катушек (100, 110) расположена в кольцевой приемной выемке (66, 86).

3. Бурильная колонна по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, два кольцевых сегмента (102, 112) соединены друг с другом с возможностью относительного поворота.

4. Бурильная колонна по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что внутренняя труба (20) первого элемента (10) бурильной колонны содержит вставляемую или охватывающую присоединительную область (64, 84) для соединения с другой внутренней трубой, и внутренняя индукционная катушка (100) расположена на удалении по оси от вставляемой или охватывающей присоединительной области (64, 84).

5. Бурильная колонна по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что наружная индукционная катушка (110) расположена внутри вставляемой присоединительной части (42, 52) наружной трубы (40) второго элемента (11) бурильной колонны.

6. Бурильная колонна по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из элементов (10, 11) бурильной колонны содержит монтажную втулку (60, 80), на которой установлена внутренняя индукционная катушка (100) и/или наружная индукционная катушка (110).

7. Бурильная колонна по п.6, отличающаяся тем, что монтажная втулка (60, 80) имеет трубчатый участок (61, 81), который расположен на осевом продолжении основного трубчатого корпуса (22) внутренней трубы (20) первого элемента (10) бурильной колонны.

8. Бурильная колонна по п.6 или 7, отличающаяся тем, что монтажная втулка (60, 80) установлена в присоединительной части (42) наружной трубы (40).

9. Бурильная колонна по п.6 или 7, отличающаяся тем, что монтажная втулка (60, 80) снабжена кабельным каналом (76, 96) для провода (17) передачи энергии и/или данных.

10. Бурильная колонна по любому из пп.1-3, 6, 7, отличающаяся тем, что первый элемент (10) бурильной колонны и/или второй элемент (11) бурильной колонны снабжен открываемой крышкой (18) для доступа к проводу (17) передачи энергии и/или данных.