Линия связи для забойных телеметрических систем контроля в процессе бурения

 

Линия связи относится к телеметрическим средствам передачи информационных сигналов с забоя скважины на поверхность. Линия связи содержит встроенный в буровые трубы проводной канал связи, соединенный с элементами электрической контактной связи, размещенными на ниппельной и муфтовой частях буровых труб, на которых установлены центраторы. В центраторе ниппельной части буровых труб установлена пружина, которая взаимодействует с установленными там же элементами электрической контактной связи, выполненными в виде цанговых щеток. Установленные в лифтовой части буровых труб элементы электрической контактной связи выполнены в виде колец и с помощью упорной гайки опираются на торец собственного центратора. Проводной канал связи связан с регулировочной гайкой, посредством которой можно изменять его длину. Такая конструкция линии связи позволяет передавать информацию при турбинном и роторном бурении с применением бурильных труб от 73 мм и более без какой-либо их доработки. 3 ил.

Изобретение относится к телеметрическим средствам передачи информационных сигналов с забоя скважины на поверхность.

С развитием буровой техники встала проблема точной и надежной передачи информации с забоя на поверхность и с поверхности на забой.

Системы с электромагнитным каналом связи по породе и с передачей информации по столбу промывочной жидкости не нашли широкого практического применения в связи с их сложностью, т.к. для них требуется установка в бурильной колонне турбогенератора с торцевым уплотнителем вала и аккумуляторного источника питания, работающего в ограниченном интервале температуры и требующего в связи с этим охлаждения.

Проводная же система связи обеспечивает высокую скорость измерения параметров в реальном масштабе времени и она нечувствительна к характеристикам породы и бурового раствора, а также позволяет между скважиной и наземной частями осуществить двустороннюю связь в процессе бурения. Поэтому наиболее активно развиваются телеметрические системы с проводным каналом связи, в особенности с началом развития электрооборудования.

Технические трудности возникают при реализации проводного канала связи для турбинного и роторного бурения. Распространенный вариант, в котором кабель проходит через боковое отверстие в специальном переводнике, установленном в верхней части бурильной колонны, показал низкую надежность из-за частого повреждения кабеля и невозможности роторного бурения.

Это побудило к разработке бурильных труб, в которых заранее встроена кабельная секция, а контакт осуществляется при свинчивании секций труб.

Известны системы передачи электрической энергии и информационных сигналов в колонне стыкующихся труб, содержащей электрические проводники, расположенные вдоль тела труб, и элементы бесконтактной связи, расположенные на ниппеле и муфте замка стыкующихся труб (см., например, патент РФ N 2040691 кл. E 21 B 47/12 опубл. 1995, или патент США N 4806928 кл. G 01 1/00 опубл. 1989, или патент [1].

Указанные системы передач требуют доработки бурильных труб, т.е. они не могут быть использованы при бурении стандартными трубами.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является система фирмы "Шелл девелопмент", созданная на базе проводного канала связи, встроенного в бурильные трубы. Основа ее - специальные бурильные трубы, в которых проводник является составной частью трубы, а замковое соединение одновременно выполняет и функцию электрического разъема. В сопрягаемых поверхностях замка имеются изолированные втулки, контактные кольца которых связаны с проводником, проходящим внутри бурильной трубы. При свинчивании труб благодаря контактным кольцам замков обеспечивается электрическое соединение [2].

Эта система, как и предыдущая требует специальных бурильных труб.

Целью изобретения является создание унифицированной кабельной системы передачи информации при турбинном и роторном бурении с применением бурильных труб с диаметром от 73 мм и более без какой-либо их доработки.

Поставленная цель достигается тем, что линия связи для забойных телеметрических систем контроля в процессе бурения, содержащая проводной канала связи, встроенный в бурильные трубы и соединенный с элементами контактной электрической связи размещенными на ниппельной и муфтовой частях бурильных труб, снабжена центраторами, установленными в муфтовой и ниппельной частях бурильных труб, пружиной и регулировочной и упорной гайками, при этом на ниппельной части бурильных труб элементы контактной электрической связи выполнены в виде цанговых щеток, а на муфтовой - в виде колец, причем элементы контактной электрической связи ниппельной и муфтовой частей бурильных труб размещены в соответствующих центраторах, причем в центраторе ниппельной части бурильных труб установлена пружина с возможностью взаимодействия с элементами контактной электрической связи ниппельной части бурильных труб, элементы контактной электрической связи муфтовой части бурильных труб с помощью упорной гайки опирается на торец своего центратора, а проводной канал связи соединен с регулировочной майкой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена стыковка бурильных секций, на фиг. 2 - конструкция разъема, на фиг. 3 -бурильная секция.

Линия передачи содержит проводной канал связи 1 (грузонесущий трехжильный геофизический кабель) встроенный в бурильные трубы и соединенный с элементами контактной электрической связи, размещенными на муфтовой 2 и ниппельной 3 частях бурильных труб, центраторы 4 и 5, обеспечивающие центровку, за счет чего исключается деформация контактных пар при стыковке, пружину 6, уплотнитель 7 в виде резиновых колец и упорную гайку 8, при этом в ниппельной части 3 размещены цанговые щетки 9, а в муфтовой части 2 кольца 10 медные, причем и те, и другие имеют электрические выводы 11, которые далее объединены и соединены с каналом связи 1, имеющим подвижное уплотнение, позволяющее посредством регулировочных гаек 12 изменять его длину. При свинчивании секций цанговые щетки 9, скользя по медным кольцам 10, производят зачистку контактной поверхности. При стыковке секций обеспечивается дополнительное поджатие пружины 6 на 15 мм за счет чего происходит ограничение осевого усилия, а также уплотнение по резиновым кольцам 7 муфтовой части, которая опирается на свой центратор 4 посредствам упорной гайки 8.

Устройство работает следующим образом. Перед началом бурения собирают секции бурильных труб с установленными в них ниппельными 3 и муфтовыми 2 частями (как показано на фиг. 3). На вертикальном участке скважины на всю его длину опускается телеметрическая система, которая заканчивается муфтовой частью. Затем идет наращивание секций бурильных труб по мере бурения до выхода в горизонт. Для этого на муфтовую часть 2 одной секции навинчивается ниппельная часть 3 следующей секции. За счет наличия центраторов 4 и 5 стыковка контактов происходит точно. Стыковка заканчивается измерением сопротивления линии и изоляции.

После выполнения указанных операций устройство готово к приему телеметрических информационных сигналов. Однако для того чтобы снять информацию с телеметрической системы при вращающейся колонне бурильных труб, на стволе вертлюга установлен токосъемник с тремя кольцами на вращающейся части и тремя щетками на неподвижной части (на чертеже не показано).

Таким образом, заявленная линия связи своими конструктивными особенностями выгодно отличается от известных.

Формула изобретения

Линия связи для забойных телеметрических систем контроля в процессе бурения, содержащая проводной канал связи, встроенный в бурильные трубы и соединенный с элементами электрической контактной связи, размещенными на ниппельной и муфтовой частях бурильных труб, отличающаяся тем, что она снабжена центраторами, установленными в муфтовой и ниппельной частях бурильных труб, пружиной и регулировочной и упорной гайками, при этом на ниппельной части бурильных труб элементы контактной электрической связи выполнены в виде цанговых щеток, а на муфтовой - в виде колец, причем элементы контактной электрической связи ниппельной и муфтовой частей бурильных труб размещены в соответствующих центраторах, в центраторе ниппельной части бурильных труб установлена пружина с возможностью взаимодействия с элементами контактной электрической связи ниппельной части бурильных труб, элементы контактной электрической связи муфтовой части бурильных труб с помощью упорной гайки опираются на торец собственного центратора, а проводной канал связи соединен с регулировочной гайкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3