Телеметрическая система для каротажа в процессе бурения

Изобретение относится области бурения и исследования скважин и может быть использовано при передаче информации в процессе бурения. Система содержит корпус с электрическим разделителем колонны (ЭРК), размещенные в нем турбогенератор и электронный блок. Турбогенератор закреплен на верхнем переводнике ЭРК, электронный блок - на нижнем переводнике. В переводниках, примыкающих к выходам турбогенератора и электронного блока, выполнены герметичные полости с выходящими к ним с внешней стороны корпуса гермовводами. Провода, соединяющие турбогенератор, электронный блок и переводники ЭРК, проложены по герметичным полостям через гермовводы, переводники и слой изолятора ЭРК. В теле переводников выполнены отверстия для прохода буровой жидкости. Последовательно с обмоткой турбогенератора может быть присоединен дроссель, сердечником которого является корпус ЭРК. Изобретение направлено на повышение надежности и уменьшение диаметра телеметрической системы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое решение относится к системам каротажа в процессе бурения с бескабельным электромагнитным каналом связи. Предпочтительная область применения: бурение направленных скважин.

Известны забойные телеметрические системы с электромагнитным каналом связи, в которых связь между отдельными блоками скважинного прибора осуществляется по кабелю (пат. 2140539 РФ, МПК Е21В 47/12; п.м. 15585 РФ, МПК Е21В 47/02). Надежность снижается из-за протяженных линий связи между блоками, линии связи занимают внутреннее пространство телесистем, препятствуя уменьшению диаметра скважинных приборов. Другим недостатком известных телесистем является то, что при значительном повышении скорости потока скважинной жидкости и соответствующего увеличения тока, вырабатываемого турбогенератором, существует возможность его перегрева и выхода из строя.

Известна телеметрическая система для каротажа в процессе бурения (пат. 2190097 РФ, МПК Е21В 47/12 - прототип). Система включает корпус с электрическим разделителем колонны, турбогенератор и электронный блок. Электронный блок соединен непосредственно с турбогенератором. Связь с нижним переводником скважинного передатчика осуществляется через разъем на верхнем переводнике с выходом на проводящую немагнитную сетку, охватывающую изолятор электрического разделителя колонны. Специального устройства защиты турбогенератора от перегрева не предусмотрено ввиду достаточно больших габаритов турбогенератора. Но при уменьшении диаметра скважинного прибора непосредственное соединение турбогенератора и электронного блока оказалось невозможно. Кроме того, из-за уменьшения габаритов турбогенератора и расхода промывочной жидкости изменяется тепловой режим, что приводит к перегреву статорной обмотки турбогенератора.

Цель предлагаемого решения - создание надежной телеметрической системы малого диаметра с электромагнитным каналом связи.

Телеметрическая система для каротажа в процессе бурения содержит корпус с электрическим разделителем колонны (ЭРК), размещенные в нем турбогенератор и электронный блок. Предлагается турбогенератор закрепить на верхнем переводнике ЭРК, электронный блок - на нижнем переводнике. В переводниках, примыкающих к выходам турбогенератора и электронного блока, выполнены герметичные полости, с выходящими к ним с внешней стороны корпуса гермовводами. Провода, соединяющие турбогенератор, электронный блок и переводники проложены по герметичным полостям, через гермовводы, переводники и слой изолятора. В теле переводников выполнены отверстия для прохода буровой жидкости.

Дополнительно предлагается последовательно с обмоткой турбогенератора соединить дроссель, сердечником которого служит корпус ЭРК.

Суть решения пояснена чертежом, где изображены две половины телесистемы: слева верхняя, справа нижняя. Цифровые обозначения: 1 - корпус, 2 - турбогенератор, 3 - верхний переводник ЭРК, 4 - герметичная внутренняя полость верхнего переводника, 5 -отверстия для прохода скважинной жидкости, 6 - гермовводы, 7 - разъемы, 8 - изолятор ЭРК, 9 - провод, 10 - нижний переводник ЭРК, 11 - герметичная внутренняя полость нижнего переводника, 12 - электронный блок, 13 - провод, образующий катушку дросселя.

В корпус 1 встроен ЭРК, выполненный из верхнего 3 и нижнего 10 переводников, между которыми расположен слой изолятора 8. В корпусе 1 на верхнем переводнике 3 жестко закреплен турбогенератор 2, на нижнем переводнике 10 также жестко закреплен электронный блок 12. В переводниках 3 и 10 выполнены герметичные полости 4 и 11, соприкасающиеся соответственно с выходами турбогенератора 2 и электронного модуля 12. Для прохода скважинной жидкости в переводниках 3 и 10 предусмотрены отверстия 5. Электрические провода 9, по которым осуществляется связь между отдельными блоками телесистемы, проведены по разъемам 7 в соответствующие герметичные полости 4 и 11, затем через гермовводы 6 выведены в тела переводников 3 и 10, далее в слой изолятора 8. Гермовводы 6 и разъемы 7 обеспечивают герметизацию полостей 4 и 11, необходимую для защиты проводов 9 от влияния внешней среды. Таким же образом с помощью отдельного гермоввода, установленного в корпусе 1 телесистемы с выходом к электрическим проводам 9, можно установить необходимые измерительные датчики на корпусе телесистемы, например датчик электрического каротажа. Один из проводов 9, идущий от обмотки турбогенератора 2, образует обмотку 13 дросселя.

Телеметрическую систему для каротажа в процессе бурения, смонтированную на бурильных трубах, опускают в скважину. Связь между турбогенератором 2, электронным блоком 12, измерительными датчиками и электродами скважинного передатчика обеспечивают проводами 9. При этом подают напряжение питания от турбогенератора 2 на электронный блок 12, сигналы от измерительных датчиков на электронный блок 12 и от него на переводники 3 и 10. Перенос линий связи из внутренней полости телесистемы в толщу корпуса, позволяет высвободить внутреннее пространство телесистемы и уменьшить таким образом ее диаметр, а также повысить надежность самих линий связи.

Турбогенератор 2 состоит в общем случае из подвижного ротора, приводимого в действие турбинкой, вращаемой потоком промывочной жидкости, и статорной обмотки. При повышении числа оборотов ротора растут частота тока и напряжение в статорной обмотке.

Исполнение защиты турбогенератора от перенапряжения за пределами внутреннего пространства телесистемы предполагает один из проводов 9, идущих от турбогенератора 2, намотать на корпус 1 и изолировать от него. При этом корпус 1 выполняет роль сердечника дросселя. На чертеже приведен самый простой способ выполнения: провод 9 намотан на корпус в слое изолятора 8. Роль сердечника при этом выполняет основание изолятора 8. Число витков дросселя подбирают опытным путем.

1. Телеметрическая система для каротажа в процессе бурения, содержащая корпус с электрическим разделителем колонны (ЭРК), размещенные в нем турбогенератор и электронный блок, отличающаяся тем, что турбогенератор закреплен на верхнем переводнике ЭРК, электронный блок - на нижнем переводнике, в переводниках, примыкающих к выходам турбогенератора и электронного блока, выполнены герметичные полости с выходящими к ним с внешней стороны корпуса гермовводами, провода, соединяющие турбогенератор, электронный блок и переводники ЭРК проложены по герметичным полостям через гермовводы, переводники и слой изолятора ЭРК, в теле переводников выполнены отверстия для прохода буровой жидкости.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что последовательно с обмоткой турбогенератора соединен дроссель, сердечником которого является корпус ЭРК.