Скважинное контактное устройство Советский патент 1987 года по МПК E21B47/00 E21B47/01 

Изобретение предназначено для передачи забойной информации на поверхность по электрической линии связи при исследованиях и контроле забойных параметров в процессе бурения скважин.

Цель изобретения - повышение надежности в работе в процессе ударно- вращательного бурения скважин с применением гидроударных машин.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Скважинное контактное устройство расположено в буровом сннаряде 1 и содержит корпус 2, в котором находится контактный узел, включающий контактное гнездо 3, электрически связанное с забойной

ному опусканию поршня 7 под собственным весом к контактному гнезду в процессе сборки бурового снаряда и спуска его в скважину. По окончании спуска снаряда внутри него с поверхности пропускается на кабеле контактный штырь 9, который через направляющее приспособление в виде направляющих втулок (не .показаны), находящихся в снаряде выше устройства, раздвигая створки диафрагмы 16 10 и проходя внутри завальцованной сверху ловушки 17, попадает в цилиндр 5 и проходит сквозь внутреннее кольцо поршня 7, ложится своим наконечником 10 в контактное гнездо 3, образуя электрическое

и механическое соединение с контактным )5

аппаратурой (не показана). С помощью вин- узлом, обеспечивая контакт, забойной аппатов 4 в области контактного узла надратуры с линией связи,

корпусом установлено направляющее прис-При этом часть жидкого диэлектрика,

пособление, включающее цилиндр 5 высо-заполняющего свободное пространство над

той Н. Между цилиндром 5 и корпусом 2кольцами 11 поршня 7 до диафрагмы 16,

установлено уплотнительное крльцо 6. Внут-20 сквозь ее створки вытесняется в скважинри цилиндра 5 помещен двухсторонний, сную среду, а поршень 7 за счет вытеснаружным D и внутренним d диаметрами,нения штырем 9 под действием веса его и

поршень7 длиной h, при этом и d D/2.кабеля диэлектрической жидкости подниУстройство зажато в снаряде 1 с по-мается над ограничительной гильзой 12,

мощью упорного патрубка 8. В исходномскользя кольцами 11, предотвращающими

состоянии контактный штырь 9 с наконеч-25 проникновение жидкого диэлектрика из приником 10 находится на поверхности. Пор-контактной области, по внутренней поверхшень 7 с уплотнительнымй кольцами 11, внутреннее из которых расположено в верхней, а наружное - в нижней части его, устанавливается выше ограничительной гильзы 12 высотой hi, зажатой своим основанием между корпусом 2 и цилиндром 5. Над цилиндро.м с помощью витков 13 установлены каркас 14, к которому витками 15 под к вертикали крепится диафрагма 16, и ловущка 17 с завальцованным в сторону штыря 9 верхом. Диафрагма состоит из двух эластичных, перекрывающих одна другую, створок. Все свободное пространство внутри корпуса 2, цилиндра 5 и каркаса 14 до диафрагмы 16 запол30

35

ности цилиндра 5 и цилиндрической поверхности штыря 9, на ho, определяемую объемом жидкого диэлектрика, вытесненным наконечником 10 и частью штыря, находящейся ниже внутреннего кольца поршня 7.

В устройстве обеспечено условие, при котором между параметрами деталей, определяющими их продольные размеры, и высотой h9 соблюдено неравенство )-h ),. Если Н меньше указанной суммы, поршень 7 еще до стыковки штыря с контактным гнездом упрется в крышку цилиндра 5, и штырь может зависнуть на внутреннем уплотнитель- ном кольце поршня 7 в результате появнено диэлектриком, изолирующим вместе с40 ления выталкивающей силы, большей веса

последней нриконтактную область от сква-штыря и кабеля и образованной за счет

жинной среды. Для подачи рабочей жид-превышения давления в приконтактной обкости к гидроударнику служат окна (неласти, находящейся под поршнем и заполвидны), находяшиеся между четырьмя лап-ненной жидким диэлектриком, над давлеками корпуса 2 и цилиндра 5, в которыхнием находящейся выше поршня скважинной

просверлены отверстия под винты 4, скреп- среды. Если в создавшейся ситуации штырь

под действием силы инерции собственного веса и веса кабеля и проскочит вниз к контактному гнезду сквозь внутреннее уплотнительное кольцо поршня 7, то не исключена возможность при этом закусывания им указанного кольца и нарушения тем самым герметизирующей поверхности последнего, что приведет к ухудшению изоляции приконтактной области от скважинной среды и падению надежности работы устройства в целом.

ляющие корпус и цилиндр, и между наружными поверхностями цилиндра и корпуса и внутренними поверхностями бурового снаряда 1 и упорного патрубка 8.

Устройство работает следующим образом. При сборе и спуске в скважину буровой колонны, в которой установлено устройство, с ее стенок осыпаются твердые образования и попадают, наряду с другими механическими примесямИ)В сква- жинную среду. Оседая на диафрагму 16, они скатываются с нее и опускаются к забою, минуя приконтактную область. Ограничительная гильза 12 препятствует возможному опусканию поршня 7 под собственным весом к контактному гнезду в процессе сборки бурового снаряда и спуска его в скважину. По окончании спуска снаряда внутри него с поверхности пропускается на кабеле контактный штырь 9, который через направляющее приспособление в виде направляющих втулок (не .показаны), находящихся в снаряде выше устройства, раздвигая створки диафрагмы 16 и проходя внутри завальцованной сверху ловушки 17, попадает в цилиндр 5 и проходит сквозь внутреннее кольцо поршня 7, ложится своим наконечником 10 в контактное гнездо 3, образуя электрическое

и механическое соединение с контактным

узлом, обеспечивая контакт, забойной аппаконтактной области, по внутренней поверх

ности цилиндра 5 и цилиндрической поверхности штыря 9, на ho, определяемую объемом жидкого диэлектрика, вытесненным наконечником 10 и частью штыря, находящейся ниже внутреннего кольца поршня 7.

В устройстве обеспечено условие, при котором между параметрами деталей, определяющими их продольные размеры, и высотой h9 соблюдено неравенство )-h ),. Если Н меньше указанной суммы, поршень 7 еще до стыковки штыря с контактным гнездом упрется в крышку цилиндра 5, и штырь может зависнуть на внутреннем уплотнитель- ном кольце поршня 7 в результате появсреды. Если в создавшейся ситуации штырь

под действием силы инерции собственного веса и веса кабеля и проскочит вниз к контактному гнезду сквозь внутреннее уплотнительное кольцо поршня 7, то не исключена возможность при этом закусывания им указанного кольца и нарушения тем самым герметизирующей поверхности последнего, что приведет к ухудшению изоляции приконтактной области от скважинной среды и падению надежности работы устройства в целом.

В процессе бурения с использованием гидроударных машин в условиях применения зап:ламованного раствора и распространения в скважиннои среде генерируемых при работе гидроударников гидравлических волн сжатия - разрежения проникающие сквозь диафрагму 16 отдельные твердые частицы попадают в ловушку 17, не достигая цилиндра 5, в котором находится поршень 7 с уплотнительными кольцами 11, что предотвращает заклинку поршня на штыре и повреждение унлотнительных колец 11. В результате этого улучшается изоляция от скважиннои среды и повышается надежность работы устройства. Поршень при этом предотвращает выброс жидкого диэлектрика из приконтактной области и проникновение в нее скважиннои жидкости при воздействии на устройство указанных волн сжатия - разрежения, выравнивая перепады давления под поршнем и в скважиннои среде. Этим резко повышается надежность работы устройства в сложных условиях проходки скважины.

10

15

способствует и расположение внутреннего уплотнительного кольца в, верхней, а наружного - в нижней части поршня.

Исполнение поршня с наружным диаметром и соответственно с внутренним диаметром D, поршня с внутренним диаметром и соответственно штыря диаметром повьпоает механическую прочность, последнего и обеспечивает выполнение проходных сечений окон между цилиндром и внутренними стенками участка снаряда, в котором расположено скважин- ное контактное устройство, достаточных для пропуска сквозь них количества жидкости, необходимого для нормальной работы любого типа гидроударников для проходки геологоразведочных скважин малого диаметра, без создания в снаряде дополнительных перепадов давления, ограничивающих эксплуатационные возможности всего бурового комплекса, а также и скважин большого

ва в целом, а также надежность работы гидроударников и делает устройство универсальным.

Формула изобретения

По окончании бурения разъединение линии связи осуществляется извлечением нако- 20 диаметра.-Это повышает надежность как об- нечника 10 штыря 9 из контактного гнез-разования контакта, так и работы устройстда 3, не сопровождающимся особыми трудностями. При этом порщень 7, скользя кольцами 11 по внутренней поверхности цилиндра 5 и цилиндрической поверхности извлекаемого штыря 9, опускается, выравни- 25 вая давления над и под ним, вниз. Поэтому для разъединения контакта к кабелю на поверхности необходимо приложить усилие, равное весу штыря и кабеля в скважиннои среде.

Выполнение поршня двухсторонним позволяет осуществить контакт гнезда, находящегося в скважине, со штырем, спускаемым на кабеле внутри колонны бурильных труб.

Изготовление порщня с наружным диаметром D и высотой предотвращает перекос его в цилиндре и обеспечивает

30

35

надежность образования контакта при стыковке щтыря с гнездом, а также улучшает изоляцию приконтактной области, заСкважинное контактное устройство, содержащее корпус с размещенным в нем контактным узлом, прикрепленное к корпусу направляющее приспособление, заполненное жидким диэлектриком и перекрытое эластичной диафрагмой, контактный штырь, пропущенный через направляющее приспособление для электрического и механического соединения с контактным узлом, отличающееся тем, что, с целью повыц1ения надежности в работе в процессе ударно- вращательного бурения скважин с применением гидроударных мащин, оно снабжено двухсторонним поршнем с внутренполненной диэлектриком, от скважиннои 40 ним и наружным уплотнительными кольцасреды.

Установка в устройстве ограничительной гильзы предотвращает опускание порщня в процессе сборки и спуска снаряда в скважину вниз непосредственно до контактного гнезда, что улучщает изоляцию приконтактной области от скважиннои среды и приводит, в конечном счете, к повыщению надежности работы устройства, чему также

способствует и расположение внутреннего уплотнительного кольца в, верхней, а наружного - в нижней части поршня.

Исполнение поршня с наружным диаметром и соответственно с внутренним диаметром D, поршня с внутренним диаметром и соответственно штыря диаметром повьпоает механическую прочность, последнего и обеспечивает выполнение проходных сечений окон между цилиндром и внутренними стенками участка снаряда, в котором расположено скважин- ное контактное устройство, достаточных для пропуска сквозь них количества жидкости, необходимого для нормальной работы любого типа гидроударников для проходки геологоразведочных скважин малого диаметра, без создания в снаряде дополнительных перепадов давления, ограничивающих эксплуатационные возможности всего бурового комплекса, а также и скважин большого

диаметра.-Это повышает надежность как об- разования контакта, так и работы устройства в целом, а также надежность работы гидроударников и делает устройство универсальным.

Формула изобретения

Скважинное контактное устройство, содержащее корпус с размещенным в нем контактным узлом, прикрепленное к корпусу направляющее приспособление, заполненное жидким диэлектриком и перекрытое эластичной диафрагмой, контактный штырь, пропущенный через направляющее приспособление для электрического и механического соединения с контактным узлом, отличающееся тем, что, с целью повыц1ения надежности в работе в процессе ударно- вращательного бурения скважин с применением гидроударных мащин, оно снабжено двухсторонним поршнем с внутрен5

ми и ограничительной гильзой, направляющее приспособление в области контактного узла выполнено в виде цилиндра, в котором размещены ограничительная гильза, опирающаяся на корпус, и поршень, насаженный на контактный штырь, причем внутреннее уплотнительное кольцо расположено в верхней, а наружное - в нижней части порщня.

Изобретение предназначено для передачи забойной информации на поверхность по электрической линии связи при исследованиях и контроле забойных параметров в процессе бурения скважин. Цель изобретения - повышение надежности в работе в процессе ударно-вращательного бурения скважин с применением гидроударных машин. Устройство содержит корпус (К) 2, в котором находится контактный узел в виде гнезда 3, электрически связанного с забойной аппаратурой. Над К 2 установлено направляюш,ее приспособление (НП) 5, между которым и К 2 размещено уплотни- тельное кольцо 6. Внутри НП 5 расположен поршень (П) 7с уплотнительными кольцами 11, внутреннее из которых размешено в верхней, а наружное - в нижней его части. В НП 5 установлена ограничительная гильза 12, опираюшаяся на К 2. При этом П 7 выполнен двухсторонним и насажен на контактный штырь 9. Полость НП 5 заполнена жидким диэлектриком и перекрыта эластичной диафрагмой 16. При спуске устройства в скважину штырь 9 через НП 5 раздвигает створки диафрагмы 16 и проходит сквозь кольцо П 7. После этого штырь 9 своим наконечником 10 входит в гнездо 3, образуя электрическое и механическое соединение с контактным узлом. При этом П 7 предотвращает выброс жидкого диэлектрика из приконтактной области и проникновение в нее скважинной жидкости. 1 ил. (С (Л N3 оо оо 1чЭ 00 оо