Устройство для ориентации отклонителя при турбинном бурении Советский патент 1982 года по МПК E21B47/22 

1

Изобретение относится к бурению направленных нефтяьых и газовых скважин турбинным способом.

Известен сигнализатор для ориентирования устройства направленного бурения, включающий турбину, редуктор, генератор тока, ртутный замыкатель, электродвигатель и источник гидроимпульсов ijНедостаток этого сигнализатора заключается в сложности и низкой надежности привода датчика гидроимпульсов. Кроме того, устройство нельзя применять в вертикальных скважинах.

Известно также устройство дпя ориентирования отклонителя при направленном турбинном бурении скважин, состоящее из задатчика азимута, датчика пщроимпульсов в виде пластинчатого клапана и привода датчика, представляющего собой электромагнит с полым якорем, Электро- питаш1е устройства осуществляется при помощи генератора тока, приводимого в ДБГЕжетте гидротурбиной 2.

Однако в известном устройстве также недостаточно надежен привод датчика гидроимпульсов. Причина заключается в том, что пульсаш1я промывочной жидкооти приводит к нестабильности работы сио темы турбина - генератор. Это, в свою очередь , вызывает вибрирование пластинчатого клапана и, как следствие, искажение измеряемого сигнала. Кроме того, проблематичным является защита силово10го электромагнита от промывочной жидкости.

Целью изобретения является повышение надежности, ориентации отклонителя при направленном бурении путем улучшения

15 угфавления клапаном датчика гидроимпуль- сов.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено распределителем, установленным в корпусе, в котором выполнены

20 две емкости, одна vi3 них .приемная, а другая заполнена сжатым воздухом, привод гидроимпульсов выполнен в виде пнсвмоцилиндра со штоком, причем полость пне лоцилиндра электрически связана чере распределитель и емкости с задатчиком азимута, а иггок жестко соедтщен с К1шпа ном. На фиг. 1 представлена конструкция устройства; на фиг. 2 - принципиальная электропневматическая схема. Устройство предстваляет собой элемент бурильной колонны., состоящий из корпуса 1 и установленных в него задатчика 2 азимута, автономного источника 3 питания, часового механизма 4, электромагнитного реле 5, датчика 6 гид роимпульсов и привода датчика. Привод датчика состоит из пневмоци- ли|щра 7, полости 8 и 9 которого сооб через электроуправляемый распределитель 10 с емкостью 11 сжатого воз духа и кольцевой приемной емкостью 12, которая предварительно заполнена атмосфйршлкг воздухом. OebeNCbi емкостей 11 сжатого воздуха и приемной емкости 12 по отнсэшению к рабочему объему пневмоцилиндра 7 . подбираются с учетом оптимального количества срабатываний привада датчика гидроимп льсов по причине возможных из менений огклонителя по азимуту в процео се бурения от первоначально заданного. При этом давление воздуха в емкости И являющейся пкевмоаккумулятором, долж но понизиться незначительно при перетоке его в приемную емкость 12. Задатчкк 2 азимута включает в себя источник 13 света, фоточувствительный элемент 14 и асимметричную магнитную стрелку 15. Фоточувствигельный элемент 14 элек рически связан с усилителем 16 постоян ного тока на выходе которого установлено электромагнитное реле 5. В зависимости от положения отклонителя в процессе бурения задатчик 2 азимута осуществляет управление распределителем 1О путем подачи напряжения от источника 3 питания через токовод 17 на катуш ки 18 и 19. Шток 20 пневмоцилиндра 7 жестко связан с клапаном 21 датчика 6 гидроим пульсов. Последний предназначен для того, чтобы при помощи сигнала в виде гидроимпульсов давления промывочной жидкости в циркуляционной системе информировать на поверхность об отклоне1ш направления бурения от заданного. Ход штока 20 регулируется посредством гай ки 22. Устройство работает следующим обра зом. Перед спуском бурильной колонны задатчик 2 азимута настраивается на нужное направление бурения. В соответствии с этим направлением устанавливается отклонитель. Одновременно включается часовой механизм 4, который при достижении бурительной колонной забоя скважины замыкает свой нормально открытый контакт t/M в цепи источника 3 тока, осуществляя тем самым электропитание устройства. В случае отклонения проводки скважины от заданного направления жестко связанная система источник 13 света фоточувствительный элемент 14 соответственно смещается от северного направления магнитной стрелки 15 в сторону отклонения скважины. При этом световой поток от источника света, свободно попадая на фоточувствительный элемент, вызывает в нем увеличение тока. Усиленный усилителем 16 постоянного тока сигнал включает электромагнитное реле 5, в результате чего замыкается нормально открытый контакт Р в цепи катушки 18. Это, в свею очередь, приводит к срабатыванию распределителя 1О, и полость 8 пневмоцилиндра 7 соединяется с емкостью 11 сжатого воздуха. Шток 20 с клапаном 21 перемещается на перекрытие проходного отверстия датчика 6 гидроимпульсов. Одновременно воздух с полости 9 стравливается в приемную емкость 12. При перекрыт ш проходного канала датчика 6 гидроимпульсов происходит увеличение давления в нагнетающей линии бурового насоса, по которому судят о смещении положения отклонителя от заданного. После восстановления заданного положения отклонителя путем поворота бурильной колонны магнитная стрелка 15 перекрывает световой поток от источника 13 света на фоточувствительный элемент 14. При этом усилитель 16 находится в запертом состоянии. Реле 5 выключается и катушка 18 обесточивается. Нормально закрытый контакт Р, обеспеч11Бает подачу питания на электромагнитную катущку 19. Последнее приводит к пepeключe ппo распределителя и как . следствие, к смещению клапана 21 на открытие проходного отверстия датчика 6 гидроимпульсов. Такое состояние сохраняется до тех пор, пока положение отклонителя совпадает с заданным. Использование предлагаемого. устройства позволяет за счет исключения технологического процесса спуска-подъема ге физической аппаратуры ориентирования сократить время проводки скважин и тем самым приводит к снижению стоимости их бурения. Применение предлагаемого устройств особенно эффективно при бурении кустовым методом, распространенньгм при проводе скважин в труднодоступных районах Севера и Дальнего Востока стр ны. Формула изобретения Устройство ОЛЯ ориентации откло-( Шггеля при турбинном бурении, содержащее корпус, задатчик азимута, датчик гидроимпульсов с клапаном, привод датчика гидроимпульсов, автономный источНИК питания, отличающее ся тем, что, с целью повьпиения надежности ориентации, оно снабжено распределителем, установленным в корпусе, в котором выполнены две емкости, одна из них приемная, а другая заполнена сжатым воздухом, привод датчика гищ)оимпульсов выполнен в виде пневмохшлиндра со штоком, причем полость пневмошшиндра электрически связана через распределитель и eivOcocTK с задатчиком азимута, а шток жестко соединен с клапаном. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 474606, кл. Е 21 В 47/022, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2600184,. кл. Е 21 В 47/022, 1978.