НАДДОЛОТНЫЙ МОДУЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2017 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения.

Известен наддолотный модуль (НДМ) (пат. РФ на изобретение №2509209, 21.08.2012 ), который содержит корпус с центральным промывочным отверстием, электрически изолированный от корпуса центральный электрод, расположенный между изоляторами, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы. Фиксация изолятора, расположенного в муфтовой части корпуса, выполнена в виде сопрягаемых выступов и пазов, изготовленных в этом изоляторе, муфтовой части корпуса и гильзе центрального электрода, расположенных в противоположной от муфтовой части корпуса, установлен на резьбе с левым направлением.

Недостатком известного НДМ является разрушение в процессе эксплуатации изолирующего материала, защищающего центральный электрод, в результате динамических нагрузок, а также влияние бурового раствора, свойства которого могут препятствовать прохождению сигнала.

Наиболее близким является устройство для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи (пат. РФ на полезную модель №27839, 30.05.2003).

Известное устройство содержит забойную телеметрическую систему (ЗТС), включающую бурильную колонну, корпус, блок питания, измерительные модули, модуль приемно-обрабатывающего устройства, электрический разделитель, выполненный в виде отдельного переводника, устанавливаемого непосредственно над забойным двигателем, а также установленный непосредственно над долотом НДМ, соединенный с валом забойного двигателя и долотом.

Входящий в известное устройство НДМ содержит корпус с центральным промывочным отверстием, на котором размещен центральный электрод, расположенный между изоляторами и электрически изолированный от корпуса, при этом в выемках корпуса расположены электронные платы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, а в модуль передающего устройства ЗТС введено приемно-обрабатывающее устройство, осуществляющее прием сигналов от НДМ.

Измеряемые НДМ параметры кодируются и передаются путем излучения сигнала электродом модуля в породу по скоростному беспроводному электромагнитному каналу связи на электрический разделитель основной телесистемы, где принимаются, усиливаются, фильтруются, декодируются и вместе с другими параметрами, измеряемыми базовой телесистемой (ЗТС), передаются на поверхность в реальном времени по мощному беспроводному электромагнитному каналу связи этой телесистемы.

Недостаток известного устройства заключается в его конструкции.

Конструкция известного НДМ предусматривает размещение электронных плат в выемках его корпуса, которые с внешней стороны защищены кожухом, являющимся центральным электродом. Поскольку НДМ жестко связан с валом шпинделя забойного двигателя и с долотом, то в процессе вращения вместе с ними во время бурения корпус, а в особенности кожух, подвергаются истиранию при соприкосновении с выбуриваемой породой, в результате чего может произойти разгерметизация полостей, в которых находятся электронные платы, что значительно снижает ресурс работы устройства, приводит к вынужденной замене дорогостоящего НДМ и повышению себестоимости измерений. Наряду с этим, в известном устройстве качество передаваемого сигнала подвержено влиянию бурового раствора, свойства которого могут препятствовать прохождению сигнала.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности конструкции и повышения качества передаваемого сигнала за счет изменения конструкции НДМ.

Поставленная задача решается тем, что НДМ по первому варианту, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы и источник питания, в отличие от известного имеет корпус, образованный из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал, на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале ниппельной части корпуса размещены изоляторы. На наружной поверхности муфтовой части корпуса в зоне расположения электронных плат и источника питания установлена защитная гильза. Один торец гильзы на корпусе зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами. Электронные платы соединены электрическим проводом с ниппельной частью корпуса. При этом муфтовая часть снабжена замковой резьбой для соединения с долотом, а ниппельная часть снабжена замковой резьбой для соединения с валом забойного двигателя. Для фиксации изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, ниппельная часть снабжена фиксирующей втулкой, закрепленной винтами, а контактные поверхности фиксирующей втулки и изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, выполнены с ответными выступами и пазами. Провод, соединяющий электронные платы, расположенные в герметичной части корпуса, с ниппельной частью корпуса, зафиксирован контактным винтом на ниппельной части корпуса.

Поставленная задача по второму варианту решается тем, что НДМ по второму варианту, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы и источник питания, в отличие от известного, имеет корпус, образованный из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале муфтовой части корпуса размещены изоляторы. На наружной поверхности ниппельной части корпуса в зоне расположения электронных плат и источника питания установлена защитная гильза. Один торец гильзы на корпусе зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами. Электронные платы соединены электрическим проводом с муфтовой частью корпуса. При этом ниппельная часть снабжена замковой резьбой для соединения с долотом, а муфтовая часть снабжена замковой резьбой для соединения с валом забойного двигателя. Для фиксации изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, муфтовая часть снабжена фиксирующей втулкой, закрепленной винтами, а контактные поверхности фиксирующей втулки и изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, выполнены с ответными выступами и пазами. Провод, соединяющий электронные платы, расположенные в герметичной части корпуса, с муфтовой частью корпуса, зафиксирован контактным винтом на муфтовой части корпуса.

На чертежах представлено

На фиг. 1 - НДМ в разрезе по первому варианту;

На фиг. 2 - Общий вид НДМ по первому варианту;

На фиг. 3 - НДМ в разрезе по второму варианту;

На фиг. 4 - Общий вид НДМ по второму варианту.

Заявляемый НДМ по первому варианту (фиг. 1) представляет собой составной, состоящий из ниппельной части 1 и муфтовой части 2, корпус с центральным промывочным отверстием 3 и с присоединительными замковыми резьбами на концах 4 и 5. Замковая резьба 4 выполнена в ниппельной части 1 корпуса и предназначена для соединения к валу забойного двигателя 6. Замковая резьба 5 выполнена в муфтовой части 2 корпуса и предназначена для присоединения к долоту 7.

В герметичной части НДМ расположены электронные платы 8 и источник питания 9, изолированные от попадания скважинной жидкости уплотнительными элементами 10 и защитной гильзой 11, расположенной на наружной поверхности муфтовой части 2 корпуса. Один торец защитной гильзы 11 зафиксирован посредством выступов 12 и пазов 13 (фиг. 2), а второй торец - винтами 14 (фиг. 1).

Ниппельная часть 1 (фиг. 1) и муфтовая часть 2 соединены между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал 15. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале ниппельной части 1 корпуса размещены изоляторы 16 и 17 соответственно.

Изолятор 16 (фиг. 2) зафиксирован посредством выступов 18 и пазов 19, ответных выступам 20 и пазам 21 фиксирующей втулки 22. Фиксирующая втулка 22 также зафиксирована от проворота винтами 23.

От электронных плат 8 (фиг. 1) отводится провод 24, который создает контакт с изолированной ниппельной частью 1 корпуса. Провод 24 зафиксирован контактным винтом 25. Провод выводится через гермоввод 26.

Заявляемый НДМ по второму варианту (фиг. 3) представляет собой составной, состоящий из муфтовой части 27 и ниппельной части 28, корпус с центральным промывочным отверстием 3 и с присоединительными замковыми резьбами на концах 4 и 5. Замковая резьба 4 выполнена в муфтовой части 27 корпуса и предназначена для соединения к валу забойного двигателя 6. Замковая резьба 5 выполнена в ниппельной части 28 корпуса и предназначена для присоединения к долоту 7.

В герметичной части НДМ расположены электронные платы 8 и источник питания 9, изолированные от попадания скважинной жидкости уплотнительными элементами 10 и защитной гильзой 11, расположенной на наружной поверхности ниппельной части 28 корпуса. Один торец защитной гильзы 11 зафиксирован посредством выступов 12 и пазов 13 (фиг. 4), а второй торец - винтами 14 (фиг. 3).

Муфтовая часть 27 (фиг. 1) и ниппельная часть 28 соединены между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал 15. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале муфтовой части 27 корпуса размещены изоляторы 16 и 17 соответственно.

Изолятор 16 (фиг. 4) зафиксирован посредством выступов 18 и пазов 19, ответных выступам 20 и пазам 21 фиксирующей втулки 22. Фиксирующая втулка 22 также зафиксирована от проворота винтами 23.

От электронных плат 8 (фиг. 3) отводится провод 24, который создает контакт с изолированной муфтовой частью 27 корпуса. Провод 24 зафиксирован контактным винтом 25. Провод 24 выводится через гермоввод 26.

НДМ устанавливается непосредственно между валом забойного двигателя 6 и долотом 7 при помощи замковых резьб 4 и 5 соответственно.

Система работает следующим образом. Информация, замеренная датчиками, расположенными в отсеках с электронными платами 8, передается посредством электромагнитного сигнала на основную ЗТС (не показана). Передача электромагнитного сигнала предусматривает наличие электрического диполя. Электрический диполь образован корпусом НДМ, который в верхней своей части по замковой резьбе 4 соединен с валом забойного двигателя 6, а в нижней части по замковой резьбе 5 соединен с долотом 7. Через долото 7 образуется прямой контакт с породой. Передача сигнала осуществляется с помощью электромагнитного канала связи, который предусматривает наличие электрического разделителя, который электрически разделяет верхнюю и нижнюю части диполя.

По первому варианту выполнения электрический разделитель образован муфтовой частью 1 и ниппельной частью 2 корпуса НДМ, изолированными друг от друга электроизоляционным материалом 15 и изоляторами 16 и 17.

По второму варианту выполнения электрический разделитель образован муфтовой частью 27 и ниппельной частью 28 корпуса НДМ, изолированными друг от друга электроизоляционным материалом 15 и изоляторами 16 и 17.

Преимущества предложенного устройства вытекают из конструктивных особенностей его компоновки, а именно из расположения электрического разделителя непосредственно в самом корпусе НДМ, который в верхней своей части соединен с валом забойного двигателя 6, а в нижней своей части имеет контакт непосредственно с породой через долото 7, что исключает влияние бурового раствора на передаваемый сигнал.

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения. Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности конструкции и повышения качества передаваемого сигнала за счет изменения конструкции НДМ. В заявляемом устройстве, содержащем корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы и источник питания. Провод, соединяющий электронные платы с ниппельной частью корпуса, зафиксирован контактным винтом на ниппельной части корпуса. Корпус образован из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале ниппельной части корпуса размещены изоляторы. На наружной поверхности муфтовой части корпуса, в зоне расположения электронных плат и источника питания, установлена защитная гильза, один торец которой зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами. Муфтовая и ниппельная части снабжены замковыми резьбами для соединения с долотом и валом забойного двигателя соответственно. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Наддолотный модуль, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы и источник питания, отличающийся тем, что корпус образован из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал, на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале ниппельной части корпуса размещены изоляторы, а также защитная гильза, установленная на наружной поверхности муфтовой части корпуса в зоне расположения электронных плат, соединенных электрическим проводом с ниппельной частью корпуса, при этом муфтовая часть снабжена замковой резьбой для соединения с долотом, а ниппельная часть снабжена замковой резьбой для соединения с валом забойного двигателя.

2. Наддолотный модуль по п. 1, отличающийся тем, что для фиксации изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, ниппельная часть снабжена фиксирующей втулкой, закрепленной винтами, а контактные поверхности фиксирующей втулки и изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, выполнены с ответными выступами и пазами.

3. Наддолотный модуль по п. 1, отличающийся тем, что один торец гильзы на корпусе зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами.

4. Наддолотный модуль по п. 1, отличающийся тем, что провод, соединяющий электронные платы, расположенные в герметичной части корпуса, с ниппельной частью корпуса, зафиксирован контактным винтом в этом корпусе.

5. Наддолотный модуль, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электрические платы и источник питания, отличающийся тем, что корпус образован из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал, часть наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и внутренний канал муфтовой части корпуса выполнены с электроизоляционным покрытием, а также защитная гильза, установленная на наружной поверхности ниппельной части корпуса в зоне расположения электронных плат, соединенных электрическим проводом с муфтовой частью корпуса, при этом ниппельная часть снабжена замковой резьбой для соединения с долотом, а муфтовая часть снабжена замковой резьбой для соединения с валом забойного двигателя.

6. Наддолотный модуль по п. 5, отличающийся тем, что для фиксации изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, муфтовая часть снабжена фиксирующей втулкой, закрепленной винтами, а контактные поверхности фиксирующей втулки и изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, выполнены с ответными выступами и пазами.

7. Наддолотный модуль по п. 5, отличающийся тем, что один торец гильзы на корпусе зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами.

8. Наддолотный модуль по п. 5, отличающийся тем, что провод, соединяющий электронные платы, расположенные в герметичной части корпуса, с муфтовой частью корпуса, зафиксирован контактным винтом в этом корпусе.