Бурильная свеча Советский патент 1981 года по МПК E21B17/00 

(54) БУРИЛЬНАЯ СВЕЧА

I

Изобретение относится к устройствам бурильных свечей, составленных из бурильных труб с вмонтированной в них индуктнвно-проводной линией связи, и может быть использовано в металлургии и нефтяир(| промышленности при изготовлении бурнльг ных труб, а также при их использовании в бурении глубоких или наклонных скважин, где достоверная информация параметра бурения имеет первостепенное значение.,

Известны бурильные трубы с встроенной в них проводной линией связи с контактной системой по концам труб на резьбовых элементах замков (1.,

Недостаток этих конструкций заключаёт-ся в высокой вероятности повреждения контактов в процессе соединительных операций, электрической утечке в условиях высоких гидродинамических давлений, а также в вы-; .соких требованиях к чистоте контактов чэ момент их сборки, что требует специальных мер в условиях бурения.

Известна бурильная свеча, содержащая, по крайней мере две трубы с проволочиым каналом связи, отбортованным по внутренней поверхности трубы, и замковыми соединениями, имеющими на заплечиках замков торцовые канавки для размещения проводннков, выполненных в виде контактных колец (21.

Недостаток этой системы заключается в высокой вероятности повреждения контактов в процессе соединительных операций. Кроме того, поскольку контактные кольца находятся под действием гидродинамического затрубного давления, а проводник, подходящий к ннм, - под действием внутритрубного давления, превыщающего первое на

10 величину рабочего давления, т.. проходной участок проводника связи находится под Е1инамИческим перепадом давления возмож-, но нарушение изоляции проводника нли его обрыв, а следовательно, нарушение связи.

IS

Цель изобретения - повышение надежности электрической связи между отдельными трубами и свечами, а также сокращение временн на соедннительные операции.

Указанная цель достигается тем, что бу20рильная свеча снабжена- электрически связанными с проводниками катушками индуктивности, размещенными в торцовых канавках на заплечиках замков труб, находящихся по концам свечи, а проводники в торцовых канавках на заплечиках замков остальных труб, свечи уложены петлями или в виде спирали, поперечный размер которых меньше шага резьбы замка.

Кроме того, катушки индуктивности заключены в кольцевой экран П-образной формы, выполненный из магнитно-мягкого мате()иала, с целью надежности и упрощения отбортовки проводника, на наружной поверхности труб выполнен паз, расп иряющийся к оси труб, причем, с целью повышения несущей способности труб, в месте размещения паза на внутренней поверхности труб выполиен прилив.

На фиг. I представлена бурильная свеча, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - вид В.на фиг. ; на фиг. 3 - вид Г на фиг. I; на фиг. 4 - узел I на фиг. I; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 6 - узел И на фиг. 5; на фиг. 7 - узел III на фиг. I; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 7.

Бурильная свеча, составленная, по меньшей мере, из 2-х труб 1, имеет на верхнем конце муфту 2 с торцовой канавкой 3, в которой в кольцевом экране 4 П-образной формы выполненном из магнитно-мягкого материала с изоляционным слоем 5 размещена катушка 6 индуктивности, которая электрически соединена с изолированным проводником 7, пропущенным через сквозной канал 8 муфты и уложенным в паз 9 в теле трубы, выполненным расширяющимся к оси Трубы упрочненной приливом 10. Ниппель |1 н муфта 12, расположенные в средней части свечи, также имеют сквозные каналы 3 и 14 соответственно, и торцовые канавки 15, в которые укладываются петлями или в 1шде спиралей, поперечный размер которых меньше шага резьбы замка, соедннительчдае проводники 16 и их соединение 17. Бу))овая свеча на нижнем конце имеет ниппель 8 с торцовой канавкой 19 с вмонтированной 9 нее катушкой индуктивности, аналогичцой катушке на верхнем конце свечи.

Бурильная свеча, кроме своей основной функции {механическая и гидравлическая силовая передача с поверхности на забой) содержит в своем устройстве канал связи и служнт для передачи информации,с одного конца бурильной колонны на другой ее конец. При этом операции, связанные со свинчиванием - развинчиванием свечей не вызывают дополнительных работ. Что же касается соединений между отдельными трубами в свече, то операция по соединению, изоляции и укладке в торцовь)й паз проводников осуществляется один раз на буровой точке.

Полезный сигнал забойных датчиков с помощью автономного источника питания и преобразованный в кодированное сообщение поступает на выход забойного контейнера.

представляющего собой индуктивность, которая согласуется как электрически, так и по геометрии с индуктивностью б, размещенной на нижнем конце трубы I в торцовой канавке 19.

Индуцированный ток сигнала поступает из катушки 6 в двухпроводную систему, одна линия которой - металл бурильных труб, а другая линия - провод 7, проложенный в сквозном канале в теле ниппеля 18 и далее в пазу 9 трубы I.

Далее сигнал проходит по проводнику, размещенному в канале 14 муфты 12, где в торцовой канавке 16 соединяется с проводником следу|рщей трубы. Соединение проводов может быть выполнено неразъемным, например пайкой. При этом необходимо выполнить следующие условия:

а)в начале концы проводников должны быть закручены в спираль, виток к витку и уложены в паз;

б)во время свинчивания труб следует оставить зазор не менее, чем диаметр спирали проводника (например 4мм);

в)по меткам на ниппеле и фуфте нужно рассчитать, с какой стороны лучше разместить соединение (спирали могут либо растягиваться, либо сжиматься при довинчивании и докреплении замкового соединения).

В соседней трубе сигнал проходит по проводнику, уложенному в пазах трубы и замков аналогичным образом. Выход сигнала осуществляется через катушку 6 индуктивности на верхнем конце свечи. В каждой последующей свече сигнал передается аналогично до устья скважины, где принимается входным (тоже индуктивным) устройством на ведущей трубе, а затем по проводной линии связи через катушку, проходной коллектор в вертлиге к усилительным и преобразовательным устройствам.

Для того, чтобы снизить потери энергии сигнала на нагрев и гистерезис в теле замка катушки индуктивности экранируются магнитно-мягким материалом, например пермаллоем,при этом форма экрана соответствует форме канавки на заплечике замка, т.е. он выполнен кольцом, имеющем П-образное сечение, открытое в сторону парной катушки индуктивности. Такая форма выполнения экрана является наиболее рациональной для предлагаемой конструкции бурильной свечи.

Поперечный размер соединительных проводников, размещенных в торцовых канавках на концах труб внутри свечи, выбран исходя из следующих соображений.

Особенностью соединения проводников внутри свечи является то, что его выполняют в процессе свинчивания труб, для чего между заплечиками замков оставляют зазор достаточный для проталкивания в их канавки самого соединения и концов проводников. свернутых в спираль, а затем производят докрепление резьбового соединения, сяедя за тем, чтобы проводник не закусило в зазоре. Поскольку при этом докреплении вращать соединяемые труби больше, чем на один оборот, нельзя по причине нахлестки проводников друг на друга, то максимальный зазор между заплечиками замков не должен превышать шага резьбы. Использование бурильных свечей предлагаемой конструкции обеспечивает возможность автоматического .управления бурением в глубоких скважинах с привлечением ЭВМ; оперативное управление процессом забуривания; получение каротажных данных непосредственно в процессе вскрытия пластов; натурные исследования забойных механизмов и машин; повышение надежности электрической связи между отдельными трубами и свечами по бурильной колонне. Формула изобретения . Бурильная свеча, содержащая, по крайней мере, две трубы с проволочным каналом связи и замковыми соединениями, имеющими на заплечиках замков торцовые канавки для размещения проводников, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности электрической связи между отдельными трубами и свечами, а также сокращения времени на соединительные операции, она снабжена электрически связанными с проводниками катушками индуктивности, размещенными в торцовых канавках на заплечиках замков труб, находящихся по концам свечи, а проводники в торцовых канавках на заплечиках замков остальных труб свечи уложены петлями или в виде спирали, поперечный размер которых меньше шага резьбы замка. 2.Свеча по п. 1, отличающаяся тем, что катушки индуктивности заключены в кольцевой экран П-образной формы, выполненной нз магнитно-мягкого материала. 3.Свеча по п. 1, отличающаяся тем, что. с целью надежности и упрощеиия отбортовки проводника, на наружной поверхности труб выполнен паз, расширяющийся к оси труб.. 4. Свеча по п. 3, отличающаяся тем что, с целью повышения несущей способности труб, в месте размещения паза на внутренней поверхности труб выполнен прилив. Источники информации, принятые во внимайие при экспертизе 1. Патент США № 3518609, опублик. 1970. 2. Денисон Е. Б. Телеметрическая система фирмы «Шелл.-«Нефть и газ, 1977, № 6, с. 63.

Фиг

в ид 8

Ви9Г

Фиг.З

ФЦ8.2

Фиг,.

//

Л-Л

Фиг. 5

Фиг. 7

бг1