Устройство для передачи забойной информации по гидроканалу связи Советский патент 1989 года по МПК E21B47/12 E21B47/18 

Изобретекие относится к скважинным устройствам и может быть использовано в телеметрических системах оперативного контроля забойных параметров при бурении.

Цель изобретения - повьпиение надежности за счет снижения вероятности засорения модулятора, а также стабилизация величины гидроимпульсов.

На фиг.1 и 2 представлено устройство, общий вид; на фиг.З - модулятор.

Внутри наружного корпуса 1 в верхней его части установлено седло 2, В средней части установлен цилиндрический герметичный внутренний корпус 3, в.котором размещены редуктор 4, генератор 5, гидроблок 6 с насосом 7, электрогидрораспределитель 8 с электромагнитом 9 и редукционный клапан 10. Гидрораспределитель 8 представляет собой цилиндрический плунжер, установленный с возможностью перемещеш1я вдоль своей продольной оси. К верхней части цилиндрического герметичного корпуса 3 присоединен гидроцилиндр 11, на наружной боковой поверхности которого установлены роторные лопатки 12 приводной турбины. К верхнему торцу гидроцилиндра 11 присоединен компенсатор 13, выполненный в виде эластичного рукава, а сам гидроцилиндр 11, внутри которого помещены поршень 14 и шток 15, установлен в подшипниках 16 и 17. Нижний конец штока 15 примыкает к поршню 14,

10

мент, который от гидроф1.чйндра 11 через 1Ш10ИКУ 18 и шток 15 iiepe;i,aeTCH на дросселирующий элемент 19. Одновременно крутяисий момент посредством зала 23 передается на редуктор 4 и далее на вал генератора 5 и насоса 7. Жидкость, перекачиваемая насосом 7, направляется по напорной линии 20 в гидроцилиндр 11 и, параллельно, в гидрораспределитель 8, щлиндрические золотники которого могут перемещаться вдоль cBoei i продольной оси. При отсутствии сигнала от электронного бло

а сам шток 15 пропущен насквозь через 5 перепускное отверстие 29 откры- гидроцилиндр 11, с которым он вэаимо- то, и вся жидкость идет на слив в действует посредством пшонки 18, иполость 28. В напорной линии нет изкомпе«сатор 13, и на верхнем концебыточного давления, поршень 14 нахоштока 15 установлен дросселирующий элемент 19. В корпусах гидроблока 6, 20 электрического генератора 5 и редукдится в крайнем 1дажнем положении и зазор в модуляторе максимгшен. При поступлении сигнала от электронного блока 30 срабатывает электромагнит 9, управляющий электрогидрораспредепите- лем 8, и отверстие 29 перекрывается. Жидкость от насоса 7 поступает в напорную линию 20, давление в линии, а стало быть и под поршнем 14, повышается, поршень 14 перемещается вверх, перемещая пток 15 и дросселирующий элемент 19. При этом зазор в модуляторе уменьшается, и перепад даБле{1ИЯ бурового i ac i Bopa увеличивается. Воз 1икает импульс давления. Необходимая величина импульса известна заранее и она не должна зависеть от износа элементов модулятора, оставаясь постоянной. В устройстве это условие обеспечивается тем, что гидроблок 6 снабжен редукционным клапаном 10, настраиваемым на поддержание в напорной лин1-(и 20 постоянного давления, достаточного, чтобы обеспечить такое усилие на поргане, чтобы оно равнялось заранее известному усилию, действующему на дросселируюииш элемент 19 во импульса, а ограничитель хода поршня вверх установлен на расстоянир эт В рхнего торца порш- {я 14, определяемом из следующих соображений: при работе модулятора, за счет абразивного воздействия бурового раствора, наиболее сильно будут изнашиваться кромки износостойких насадок, обращенные друг к другу и образующие рабочий зазор, т.е. верхняя кромка насадки дросселирующего элемента 19 и нижняя рабочая кромка седла 2. Очевидно, что работоспособность модулятора сохранится вплоть до износа всей длины рабочих поверхтора 4 выполнена напорная линия 20. , Устройство снабжено уплотнением 21, например, торцового типа, установлен25

30

ным между гидроцилиндром 11 и цииндрическим герметичным корпусом 3, уплотнениями 22 между входным валом 23 и корпусом редуктора 4, уплотнениями 24 в стыках 25 цилиндрического герметичного корпуса 3. В устройстве выполнены полости 26 и 27, предназнаенные для заполнения буферным матеиалом с целью предохранения компенсатора 13 и уплотнения 21 от непосредственного агрессивного воздействия бурового раствора. Полость 28 цилинд- рического герметичного корпуса 3 заполнена рабочей жидкостью, например, высокотемпературной силиконовой. В гидроблоке 6 выполнено перепускное отверстие 29, сообщающее напорную линию 20 с полостью 28, В нижней части переводника 1 установлены электронный блок 30 и комплекс датчиков 31, связанные между собой электричес- КИМ кабелем 32. Седло 2 и дросселирующий элемент 19 образуют модулятор устройства. С переводником 1 жестко связаны статорные лопатки 33 приводной турбины. Дросселирующий элемент 19 и седло 2 снабжены износостойкими насадками 34 и 35 с рабочими поверхностями 36 и 37 и установлены с осевым зазором 38 относительно друг друга.

40

45

50

Устройство работает следующим образом.

При прохоткдении бурового раствора . (показан стрелками) через приводную турбину 12, 33 возникает крутящий мо

мент, который от гидроф1.чйндра 11 через 1Ш10ИКУ 18 и шток 15 iiepe;i,aeTCH на дросселирующий элемент 19. Одновременно крутяисий момент посредством зала 23 передается на редуктор 4 и далее на вал генератора 5 и насоса 7. Жидкость, перекачиваемая насосом 7, направляется по напорной линии 20 в гидроцилиндр 11 и, параллельно, в гидрораспределитель 8, щлиндрические золотники которого могут перемещаться вдоль cBoei i продольной оси. При отсутствии сигнала от электронного бло

0

5

0

0

5

0

5

дится в крайнем 1дажнем положении и зазор в модуляторе максимгшен. При поступлении сигнала от электронного блока 30 срабатывает электромагнит 9, управляющий электрогидрораспредепите- лем 8, и отверстие 29 перекрывается. Жидкость от насоса 7 поступает в напорную линию 20, давление в линии, а стало быть и под поршнем 14, повышается, поршень 14 перемещается вверх, перемещая пток 15 и дросселирующий элемент 19. При этом зазор в модуляторе уменьшается, и перепад даБле{1ИЯ бурового i ac i Bopa увеличивается. Воз 1икает импульс давления. Необходимая величина импульса известна заранее и она не должна зависеть от износа элементов модулятора, оставаясь постоянной. В устройстве это условие обеспечивается тем, что гидроблок 6 снабжен редукционным клапаном 10, настраиваемым на поддержание в напорной лин1-(и 20 постоянного давления, достаточного, чтобы обеспечить такое усилие на поргане, чтобы оно равнялось заранее известному усилию, действующему на дросселируюииш элемент 19 во импульса, а ограничитель хода поршня вверх установлен на расстоянир эт В рхнего торца порш- {я 14, определяемом из следующих соображений: при работе модулятора, за счет абразивного воздействия бурового раствора, наиболее сильно будут изнашиваться кромки износостойких насадок, обращенные друг к другу и образующие рабочий зазор, т.е. верхняя кромка насадки дросселирующего элемента 19 и нижняя рабочая кромка седла 2. Очевидно, что работоспособность модулятора сохранится вплоть до износа всей длины рабочих поверхностей 36 и 37 насадок 34 и 35, по- этому полный возможный ход поршня 14 должен быть не менее суммы длин рабочих поверхностей насадок и максимальной величины зазора в модуляторе в осевом направлении. В данном устройстве дросселирующий элемент 19 перемещается вверх до тех пор, пока возрастающее усилие от увеличивающегося перепада давления бурового раствора не остановит его. Таким образом, по мере износа насадок 34 и 35 ход поршня 14 при формировании информационного гидроимпульса будет увеличиваться а величина информационного гидроимпульса будет оставаться постоянной. Поскольку дросселирующий элемент 19 постоянно вращается относительно седла 2, то попавшее в зазор модулятора инородное тело будет истираться их рабочими поверхностями до тех пор, пока его размеры не уменьшатся и оно не в зазор. Для повьшекия долговечности указанные элементы

снабжены износостойкими насадками, а для более эффективного перетирания и.нородных тел рабочая поверхность насадок может быть выполнена, например, ребристой или многогранной.

При расположении электрогидрорас- пределителя 8 а плоскости, перпендикулярной плоскости оси устройства, направление максимальньк виброускорений, возникающих при бурении, не совпадает с направлением движения золотников электрогидрораспределителя 8 и сердечника электромагнита 9, за

Q 5 5

0

0

5

счет чего уменьшается вероятность появления ложных импульсов. Формула изобретения

1.Устройство для передачи забойной информации по гидроканалу связи, содержащее наружный корпус с размещенным в нем модулятором в виде установленных с осевым зазором относительно друг друга седла, жестко скрепленного с наружным корпусом,

и дросселирующего элемента, приводную турбину с роторными и статорными лопатками, внутренний корпус, в котором размещены гидроцилиндр, на штоке которого закреплен дросселирую ций элемент, соединенные между собой и кинематически связанные с приводной турбиной генератор и насос, электро- гидрораспределитель и компенсатор, установленный на гидроцштиндре, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения надежности за счет снижения вероятности засорения модулятора, дросселирующий элемент модулятора и роторные лопатки приводной турбины закреплены на корпусе гйдро- цилиндра, который установлен с возможностью вращения вокруг его продольной оси.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью стабилизации величины гидроимпульсов, дросселирующий элемент установлен с возможностью рабочего хода не менее суммы длин осевого зазора в модуляторе и рабочих поверхностей седла и дросселирующего элемента.

35

2

Фиг2

Изобретение относится к скважинным устройствам и может быть использовано в телеметрических системах оперативного контроля забойных параметров при бурении. Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения вероятности засорения модулятора. Устройство содержит наружный корпус с размещенным в нем модулятором в виде установленных с осевым зазором друг относительно друга седла и дросселирующего элемента (ДЭ), приводную турбину, роторные лопасти которой размещены на силовом гидроцилиндре (ГЦ), установленном с возможностью вращения вокруг продольной оси, и функциональные элементы. ДЭ закреплен на штоке поршня силового ГЦ. Рабочие поверхности седла ДЭ могут быть снабжены насадками из износостойкого материала и выполнены ребристыми или многогранными. С целью стабилизации величины гидроимпульсов ДЭ установлен с возможностью рабочего хода не менее суммы длин осевого зазора в модуляторе и рабочих поверхностей седла и ДЭ. Во время работы ДЭ постоянно вращается вместе с силовым ГЦ. За счет этого инородное тело, попавшее в зазор модулятора, будет истираться его рабочими поверхностями до тех пор, пока его размеры не уменьшатся и оно не пройдет в зазор. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

Редактор М.Товтин

Составитель Л.Лукашанец ТехредМ. Ходанич

Заказ 3675/35

Тираж 514

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг.З

Корректор Т.Малец

Подписное