Телеметрическая колонна бурильных труб Советский патент 1982 года по МПК E21B47/00 E21B17/00 

(54) ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ КОЛОННА БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

1

Изобретение относится к буровому инструменту, в частности к бурильным трубам с вмонтированными в них проводными линиями связи, и может быть использовано в нефтегазодобываюп ей промышленности при бурении глубоких или наклонных скважин, где достоверная информация о параметрах процесса бурения имеет первостепенное значение.

. Известна телеметрическая колонна бурильных труб, включающая резьбовые соединения труб и систему кольцевых электрических контактов, расположенных друг за другом на изоляционном основании с переходом к концу на меньший диаметр колец. Эта система располагается строго по оси резьбового соединения труб и имеет эластичные самоуплотняющиеся элементы, герметизирующие электрическое соединение от промывочной жидкости 1.

Недостаток известной конструкции заключается в том, что она обладает высокой вероятностью повреждения контактов в процессе спускоподъемных операций, так как требуется одновременная центровка электрического и механического соединений, расположенных соответственно на оси трубы

и на теле трубы, увеличивает гидродинамическое сопротивление в трубах и абразивный износ кабеля и, главное, наружных частей контактной системы, требует высокой трудоемкости операций подготовки контактных систем к соединению по причине плохого подхода к очищаемым от твердых частиц и влаги контактным поверхностям не обеспечивает надежности герметизации контактных систем.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является телеметрическая бурильная колонна труб, включающая соединительные муфты и линию электросвязи с электроконтактными узлами соединения 1.

Недостаток этой конструкции заключается в необходимости установки промежуточных усилителей с индивидуальным питанием (как показали измерения коэффициента индуктивной связи, необходимо усиливать полезный сигнал через каждые 1000 м труб), необходимости установки забойных источников тока. Недостаточна также надежность соединений электрических контак-. тов. Цель изобретения - расширение диапазона получения информации за счет обеспечения многоканальной связи, а также повышение надежности соединений электрических контактов. Указанная цель достигается тем, что в телеметрической колонне бурильных труб, включающей соединительные муфты и линию электросвязи с электроконтактными узлами соединения, последние выполнены в виде установленных на концах трубы проходных изоляторов и электроконтактной муфты, причем соединительные муфты выполнены со ш лицaми и кольцевыми канавками для фиксаторов осевого перемещения, а концы труб имеют ответные им поверхности. Фиксатор осевого перемещения шлицевой соединительной муфты может быть выполнен в виде спирали из стержня прямоугольного сечения.; При изготовлении бурильных труб из легкосплавного материала в- канавке под фиксатор осевого перемещения может быть установлено упрочняющее кольцо. Электроконтактная муфта может быть выполнена в виде патрубка из эластичного материала, имеющего скосы по торцам и армированного попарносвязанными планкой роликами, причем патрубок имеет установленные по торцам нажимные кольца с ответной скосам патрубка поверхностью и установленную в средней его части стальную втулку с уплотнительными элементами на наружной стороне. Фиксаторы осевого перемещения шлицевой муфты имеют средства их установки в рабочее положение. На фиг. 1 показаны соединения концов труб телеметрической бурильной колонны, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - узел контакта системы электрических соединений телеметрической бурильной колонны; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 4. Телеметрическая колонна бурильных труб 1 имеет одинаковое устройство своих концов, которые при соединении труб входят в соединительную щлицевую муфту 2 и фиксируются закладным элементом 3. Концы трубы оснащены проходным изолятором 4, несущим проходные контакты 5, образующих при соединении труб гальванический контакт с контактными роликами 6, попарно закрепленных с помощью осей .7 на соединительных планках 8. Втулка 9, несущая на себе уплотнительные элементы 10, вмонтирована в корпус электроконтактной муфты 11, Выполненный из эластичного изоляционного материала и ограниченный по своим торцам упорными кольцами 12. Для труб, изготовленных из алюминиевых сплавов предусмотрено упрочняющее (армирующее) кольцо 13, предохраняющее поверхности канавОК на- концах труб от смятия и быстрого износа. Изолированные проводники 14 заложены в канавки, проходящие по образующим цилиндрической поверхности труб (или по выступам щлицов) и закреплены там, например, отверждающимся составом. Вкладыщ 15 фиксируется в требуемом положении пружинной планкой 16, закрепленной на оси 17. Телеметрическая колонна бурильных труб 1 при работе передает крутящий момент (роторное бурение) или воспринимает реактивный момент (турбинное бурение) своими щлицами и шлицами муфть 2. Растягивающая осевая нагрузка воспринимается трубами через фиксатор 3 и кольцевые канавки (для труб из алюминиевых сплавов со стальными шлицевыми муфтами эта нагрузка передается также и через армирующее стальное кольцо 13). Сжимающая осевая нагрузка воспринимается торцами труб. Герметизация соединения труб от внутреннего давления достигается уплотнительными элементами 10, а от наружнего давления - эластичным корпусом электроконтактной муфты 11, при этом также достигается герметизация электрического соединения. Верхнее соединение трубы со щлицевой муфтой осуществляется на трубной базе (или на мостках буровой), для чего шлицевая муфта 2 надевается на конец трубы 1, щлицы муфты и трубы совмещаются и муфта надвигается дальше и, до совмещения кольцевых канавок трубы и муфты. После этого фиксатор 3, выполненный в виде спирали, вдвигается до конца в тангенциальное окно муфты 2, при этом в случае заедания спираль может вращаться по ходу витка, чем достигается центровка спирали по канавкам и удаление заклинивающих частиц в межвитковое пространство спирали. Подготовленные таким образом трубы могут спускаться в скважину обычным способом с помощью талевой системы, крюка и элеватора. После спуска первой трубы в ее муфту закладывается электроконтактная муфта 11 (9, 10, 12), которая вдвигается по шлицам до упора вниз. Затем на элеваторе подается с мостков следующая труба, которая направляется по шлицам муфты до упора торцов соединяемых труб. При этом канавка верхней трубы и канавка муфты совмещаются, после чего закладной элемент вдвигается в канавки трубы и муфты через тангенциальное окно в муфте. Далее операции по соединению труб при спуске телеметрических, труб повторяются. При подъеме труб операции выполняются в обратном порядке, только с той разницей, что подъем осуществляется свечами и соединения внутри свеч не разбираются, а также что электроконтактные муфты 9, 10, 11 12 из муфты 2 не вынимаются. При последующих спусках необходимо протереть сухой ветошью контактные части соединений труб 4, 5, 6.

Телеметрическая колонна бурильных труб 1 кроме силовых функций (механическая и гидравлическая силовая передача с поверхности на забой) выполняет функции многоканальной линии связи с забоем скважины. Каждая линия связи образуется изолированным проводником 14, заключенным в паз, выполненным на поверхности трубы 1 и закрепленным в этом пазу изоляционным материалом, например эпоксидной смолой.

На концах трубы 1 провод 14 пропущен йй. в отверстия, выполненные в ее теле, и вы.ходит в гнездо проходных изоляторов 4,

где соединяется с проходным контактом 5.

Проходные изоляторы 4 запрессовываются

в гнезде .трубы 1 с одновременной заливкой изоляционным материалом всех пустот под проходным изолятором, в отверстиях и па зах трубы. Соседние трубы образуют электрическую цепь с- помощью электроконтактной муфты, имеющей соединительные планки 8 с закрепленными на их концах контактными роликами 6. При соединении труб в момент касания их торцов создается надежный контакт между прохЬдны1Ми контактами 5 и контактными роликами 6, так как при осевом перемещении торца верхней трубы возникает усилие на упорном кольце 12, которое передает это усилие эластичному корпусу 11 электроконтактной муфты, а так как кольца 12 и герметизирующий стакан 9 имеют торцы, скощенные со стороны расположения контактных роликов 6, то осевое усилие преобразуется в радиальное, направленное на контактные ролики 6, благодаря чему и достигается надежность электрического соединения с одновременной герметизацией (от внещнего давления). , Ролик 6 может поворачиваться на своей оси 7, что необходимо ввиду относительного перемещения ролика 6 и проходного контакта 5 в момент посадки верхней трубы на торец, когда радиальные усилия на ролик 6 могут достигать значительных усилий. Таким образом, электрическая цепь при составлен.ии колонны из телеметрических труб 1 образуется проходным контактом 5 на нижнем конце нижней трубы, проводником 14, проходным контактом 5 на верхнем конце нижней трубы, нижним контактным роликом 6 электроконтактной муфты, осью 7, соединительной планкой 8, осью. 7 верхнего контактного ролика 6, роликом 6, проходным контактом5 на нижнем конце верхней трубы и т. д.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства . заключается в снижении времени на проведение работ, связанных со спуском, бурением и получением информации по каналу связи.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4 i6

.17 t

фиг.г

Фиг.З.