УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ СКВАЖИННОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ГИДРОАКУСТИЧЕСКОМУ КАНАЛУ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ Российский патент 2024 года по МПК E21B47/14 

Изобретение относится к области промысловой геофизики, а именно к устройствам для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения и передачи их на поверхность.

Известен модуль бурильной колонны, выполненный в виде цилиндрического корпуса с центральным промывочным отверстием и снабженный источником электрического питания, датчиками измерительной аппаратуры и связанным с ними посредством коммутатора модулем передатчика гидроакустического канала связи (см. RU2784085 С1, опубл., 23.11.2022). Модуль представляет собой устройство для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с гидроакустическим каналом связи (ГАКС), состоящее из забойной телеметрической системы (ЗТС), включающей буровую колонну, блок питания, измерительные модули, модуль приемно-передающего устройства с приемно-обрабатывающим блоком, отдельно установленный, непосредственно над долотом наддолотный модуль (НДМ), соединенный с валом забойного двигателя, в бурильной колонне дополнительный измерительный модуль, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также расположенные в выемках корпуса в его герметичной части электрические платы и батареи питания.

Недостатком известного устройства является уменьшенная прочность корпуса модуля ГАКС, являющегося переводником, из-за необходимости увеличения диаметра промывочного отверстия для размещения в нем пьезопреобразователя передающего устройства, а также абразивный износ излучателя потоком бурового раствора вследствие его размещения в промывочном отверстии и повышенные акустические помехи при работе излучателя вследствие гидродинамического шума потока бурового раствора.

Технической проблемой является создание устройства для бурильной колонны (наддолотного модуля, модуля ЗТС, модуля ретранслятора), не создающих сопротивления движению бурового раствора, имеющих больший ресурс работы, вследствие отсутствия абразивного износа модуля излучателя, который передает сигнал с меньшими искажениями.

Техническим результатом является снижение гидроакустических помех при работе устройства и повышение прочности бурового инструмента (наддолотный модуль и переводники, элементы труб), а также повышение надежности работы.

Проблема решается, а технический результат достигается тем, что устройство передачи скважинной информации по гидроакустическому каналу бурильной колонны выполнено в виде цилиндрического корпуса с центральным промывочным отверстием и снабжено источником электрического питания, датчиками измерительной аппаратуры и связанным с ними посредством коммутатора модулем передатчика-приемника гидроакустического канала связи, при этом, согласно изобретению, наружная цилиндрическая поверхность корпуса выполнена ступенчатой с линейными участками различного диаметра, на наружной стороне участка корпуса меньшего диаметра выполнены не сообщенные с центральным промывочным отверстием глухие выемки, в которых размещены, по крайней мере, датчики, электронные платы коммутатора, источник питания, а также модуль передатчика - приемника, при этом на наружной поверхности участка корпуса меньшего диаметра посредством уплотнительных колец установлена герметизирующая втулка, наружный диаметр которой не превышает наружный диаметр участка корпуса, имеющего больший диаметр, при этом модуль передатчика - приемника расположен в отдельной выемке и выполнен в виде пьезопреобразователя, расположенного вдоль корпуса и закрепленного на поперечной перегородке, расположенной в выемке передатчика - приемника, причем пьезоизлучатель притянут шпилькой к поперечной перегородке посредством передней накладки.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 показана схема бурильной колонны с системой передачи скважинной информации сквозного канала ГАКС (гидроакустический канал связи) «забой-устье»;

На фиг. 2 показан описываемый модуль;

На фиг. 3 показан увеличенный вид части модуля.

На чертежах показаны следующие конструктивные элементы:

1. - корпус с центральным промывочным отверстием

2. - пьезопребразователь (типа преобразователя Ланжевена)

3. - передняя цилиндрическая накладка

4. - поперечная перегородка

5. - стягивающая шпилька

6. - выемки, образующие герметичные части

7. - модуль передатчика - приемника

8. - герметизирующая втулка.

9. - долото,

10. - описываемый модуль

11. - Винтовой Забойный Двигатель (ВЗД)

12. - пьезопреобразователь приемного модуля

13. - Забойная Телеметрическая Система (ЗТС)

14. - модуль передатчика ГАКС ЗТС

15. - ретранслятор

16. - стол

17. - квадрат

18. - наружный приемный модуль ГАКС

19. - вертлюг.

Модуль бурильной колонны выполнен в виде цилиндрического корпуса 1 с центральным промывочным отверстием и снабжен источником электрического питания (на чертежах не показан), датчиками (на чертежах не показаны), измерительной аппаратуры и связанным с ними посредством коммутатора модулем приемопередатчика гидроакустического канала связи, выполненного в виде пьезоизлучателя 2. Наружная цилиндрическая поверхность корпуса 1 выполнена ступенчатой с линейными участками различного диаметра. На наружной стороне участка корпуса 1 меньшего диаметра выполнены не сообщенные с центральным промывочным отверстием глухие выемки 6, в которых размещены, по крайней мере, датчики, модуль передатчика - приемника 7 (включающий в себя: электронные платы коммутатора, источник питания, электронные платы управления). На наружной поверхности участка корпуса меньшего диаметра посредством уплотнительных колец установлена герметизирующая втулка 8, наружный диаметр которой не превышает наружный диаметр участка корпуса 1, имеющего больший диаметр. Пьезопреобразователь 2 расположен в отдельной выемке 6 вдоль корпуса 1 и закреплен на поперечной перегородке 4, расположенной в выемке 6. Пьезопреобразователь 2 притянут шпилькой 5 к поперечной перегородке 4 посредством передней, например, цилиндрической накладки 3.

Передающее устройство 2 описываемого модуля (наддолотный модуль) передает информацию с датчиков через коммутатор на модуль передатчика ГАКС «гидроакустический канал связи» (сопряженных между собой посредством проводной связи). По гидроакустическому каналу через Винтовой Забойный Двигатель (ВЗД) 11 информация приходит на пьезоприемник приемного модуля 12, сопряженного с Забойной Телеметрической Системой (ЗТС) 13 посредством проводной связи и передается на модуль передатчика ГАКС ЗТС 14 совместно с информацией, полученной с датчиков ЗТС.Модуль передатчика ЗТС передает гидроакустический сигнал на ретранслятор 15, расположенный выше в буровой колонне. ретранслятор может находиться на центраторе в потоке, так и размещаться в стенке переводника при малых диаметрах буровых труб. Ретранслятор принимает информацию и отправляет ее выше по буровой колонне до следующего ретранслятора или до наружного приемного модуля ГАКС 18, установленного под вертлюгом 19, над квадратом 17 (на «дневной поверхности», столе - 16), где декодируется и по беспроводному каналу связи (WiFi) передается на наземную станцию.

Пьезоизлучатель 2 соединен через коммутатор с датчиками (на чертежах не показаны) модуля (температуры, давления, оборотов, крутящего момента, гамма-излучения, инклинометрами и т.п.). Описываемый модуль может представлять собой наддолотный модуль или переводник. При описываемой компоновке канал для протока бурового раствора свободен. В наддолотном модуле, например, диаметром 102 мм при установке излучателя в зоне протока бурового раствора коэффициент запаса по прочности меньше 1, а при размещении в стенке 1,2…1.3.

Таким образом, использование заявленного изобретения позволяет создать сквозной канал двусторонней связи «забой-устье» с уменьшенной «слепой» зоной (с 20…30 метров до 0,3…0,5 метров), повысить эксплуатационную надежность ГАКС, в частности ГАКС НДМ, увеличить срок эксплуатации, обеспечить функционирования канала связи в бурильных колоннах малых диаметров за счет снижения уровня кавитационного шума бурового раствора.

Изобретение относится к области промысловой геофизики, а именно к устройствам для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения и передачи их на поверхность. Техническим результатом является снижение гидроакустических помех и повышение прочности бурового инструмента, а также повышение надежности работы. Устройство передачи скважинной информации по гидроакустическому каналу бурильной колонны выполнено в виде цилиндрического корпуса с центральным промывочным отверстием и снабжено источником электрического питания, датчиками измерительной аппаратуры и связанным с ними посредством коммутатора модулем передатчика гидроакустического канала связи. Наружная цилиндрическая поверхность корпуса выполнена ступенчатой с линейными участками различного диаметра. На наружной стороне участка корпуса меньшего диаметра выполнены не сообщенные с центральным промывочным отверстием глухие выемки, в одной из которых размещены датчики измерительной аппаратуры и модуль передатчика-приемника, включающий электронные платы коммутатора, источник питания и электронные платы управления, а в другой выемке расположен модуль приемопередатчика гидроакустического канала связи. Коммутатор и модуль приемопередатчика гидроакустического канала связи соединены между собой посредством проводной связи. На наружной поверхности участка корпуса меньшего диаметра посредством уплотнительных колец установлена герметизирующая втулка, наружный диаметр которой не превышает наружный диаметр участка корпуса, имеющего больший диаметр. Модуль передатчика гидроакустического канала связи выполнен в виде пьезопреобразователя, расположенного вдоль корпуса и закрепленного на поперечной перегородке в выемке. Пьезопреобразователь притянут шпилькой к поперечной перегородке посредством передней накладки. 3 ил.

Устройство передачи скважинной информации по гидроакустическому каналу бурильной колонны, включающее цилиндрический корпус с центральным промывочным отверстием, наружная цилиндрическая поверхность которого выполнена ступенчатой с линейными участками различного диаметра, на наружной стороне участка корпуса меньшего диаметра выполнены не сообщенные с центральным промывочным отверстием глухие выемки, в одной из которых размещены датчики измерительной аппаратуры и модуль передатчика-приемника, включающий электронные платы коммутатора, источник питания и электронные платы управления, а в другой выемке расположен модуль приемопередатчика гидроакустического канала связи, при этом коммутатор и модуль приемопередатчика гидроакустического канала связи соединены между собой посредством проводной связи, на наружной поверхности участка корпуса меньшего диаметра посредством уплотнительных колец установлена герметизирующая втулка, наружный диаметр которой не превышает наружный диаметр участка корпуса, имеющего больший диаметр, при этом модуль передатчика гидроакустического канала связи выполнен в виде пьезопреобразователя, расположенного вдоль корпуса и закрепленного на поперечной перегородке в выемке, причем пьезопреобразователь притянут шпилькой к поперечной перегородке посредством передней накладки.