Скважинное контактное устройство

 

Изобретение предназначено для передачи забойной информации на поверхность по электрической линии связи при исследованиях и контроле забойных параметров в процессе бурения скважин. Цель изобретения - повышение надежности в работе в процессе ударно-вращательного бурения скважин с применением гидроударных машин . Устройство содержит корпус (К) 2, в котором находится контактный узел в виде гнезда 3, электрически связанного с забойной аппаратурой. Над К 2 установлено направляюш,ее приспособление (НП) 5, между которым и К 2 размещено уплотнительное кольцо 6. Внутри НП 5 расположен поршень (П) 7с уплотнительными кольцами 11, внутреннее из которых размешено в верхней, а наружное - в нижней его части. В НП 5 установлена ограничительная гильза 12, опираюшаяся на К 2. При этом П 7 выполнен двухсторонним и насажен на контактный штырь 9. Полость НП 5 заполнена жидким диэлектриком и перекрыта эластичной диафрагмой 16. При спуске устройства в скважину штырь 9 через НП 5 раздвигает створки диафрагмы 16 и проходит сквозь кольцо П 7. После этого штырь 9 своим наконечником 10 входит в гнездо 3, образуя электрическое и механическое соединение с контактным узлом. При этом П 7 предотвращает выброс жидкого диэлектрика из приконтактной области и проникновение в нее скважинной жидкости. 1 ил. (С (Л N3 оо оо 1чЭ 00 оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1288288 (su 4 Е 21 В 47/00, 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

,:)1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 (21) 3972375/22-03 (22) 06.09.85 (46) 07.02.87. Бюл. № 5 (71) Казахский научно-исследовательский институт минерального сырья (72) IO. Ф. Степанов (53) 550.832.002:621.315 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 432271, кл. Е 21 В 17/02, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1043297, кл. E 21 В 47/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1104235, кл. E 21 В 47/02, 1983. (54) СКВАЖИННОЕ КОНТАКТНОЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение предназначено для передачи забойной информации на поверхность по электрической линии связи при исследованиях и контроле забойных параметров в процессе бурения скважин. Цель изобретения — повышение надежности в работе в процессе ударно-вращательного бурения скважин с применением гидроударных машин. Устройство содержит корпус (К) 2, в котором находится контактный узел в виде гнезда 3, электрически связанного с забойной аппаратурой. Над К 2 установлено направляющее приспособление (НП) 5, между которым и К 2 размещено уплотнительное кольцо 6. Внутри НП 5 расположен поршень (П) 7 с уплотнительными кольцами 11, внутреннее из которых размещено в верхней, а наружное — в нижней его части. В НП 5 установлена ограничительная гильза 12, опираюгцаяся на К 2. При этом П 7 выполнен двухсторонним и насажен на контактный штырь 9.

Полость НП 5 заполнена жидким диэлектриком и перекрыта эластичной диафрагмой 16, При спуске устройства в скважину штырь 9 через НП 5 раздвигает створки диафрагмы 16 и проходит сквозь кольцо П 7. После этого штырь 9 своим наконечником 10 входит в гнездо 3, образуя электрическое и механическое соединение с контактным узлом. При этом П 7 предотвращает выброс жидкого диэлектрика из приконтактной области и проникновение в нее скважинной жидкости. ил.!

288288

5 о

3S ж

Изобретение предназначено для передачи забойной информации на поверхность по электрической линии связи при исследованиях и контроле забойных параметров в процессе бурения скважин.

Цель изобретения — повышение надежности в работе в процессе ударновращательного бурения скважин с применением гидроударных машин.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Скважинное контактное устройство расположено в буровом сннаряде 1 и содержит корпус 2, в котором находится контактный узел, включающий контактное гнездо 3, электрически связанное с забойной аппаратурой (не показана). С помощью винтов 4 в области контактного узла над корпусом установлено направляющее приспособление, включающее цилиндр 5 высотой Н. Между цилиндром 5 и корпусом 2 установлено уплотнительное кольцо 6. Внутри цилиндра 5 помещен двухсторонний, с наружным D и внутренним d диаметрами, поршень 7 длиной h, при этом h) D и d= D/2.

Устройство зажато в снаряде 1 с помощью упорного патрубка 8. В исходном состоянии контактный штырь 9 с наконечником 10 находится на поверхности. Поршень 7 с уплотнительными кольцами 11, внутреннее из которых расположено в верхней, а наружное — в нижней части его, устанавливается выше ограничительной гильзы 12 высотой Ьь зажатой своим основанием между корпусом 2 и цилиндром 5.

Над цилиндром с помощью витков 13 установлены каркас 14, к которому витками 15 под углом к вертикали крепится диафрагма 16, и ловушка 17 с завальцованным в сторону штыря 9 верхом. Диафрагма состоит из двух эластичных, перекрывающих одна другую, створок. Все свободное пространство внутри корпуса 2, цилиндра 5 и каркаса 14 до диафрагмы 16 заполнено диэлектриком, изолирующим вместе с последней приконтактную область от скважинной среды. Для подачи рабочей жидкости к гидроударнику служат окна (не видны), находящиеся между четырьмя лапками корпуса 2 и цилиндра 5, в которых просверлены отверстия под винты 4, скрепляющие корпус и цилиндр, и между наружными поверхностями цилиндра и корпуса и внутренними поверхностями бурового снаряда 1 и упорного патрубка 8.

Устройство работает следующим образом.

При сборе и спуске в скважину буровой колонны, в которой установлено устройство, с ее стенок осыпаются твердые образования и попадают, наряду с другими механическими примесями> в скважинную среду. Оседая на диафрагму 16, они скатываются с нее и опускаются к забою, минуя приконтактную область. Ограничительная гильза 12 препятствует возможному опусканию поршня 7 под собственным весом к контактному гнезду в процессе сборки бурового снаряда и спуска его в скважину. По окончании спуска снаряда внутри него с поверхности пропускается на кабеле контактный штырь 9, который через направляющее приспособление в виде направляющих втулок (не .показаны), находящихся в снаряде выше устройства, раздвигая створки диафрагмы 16 и проходя внутри завальцованной сверху ловушки 17, попадает в цилиндр 5 и проходит сквозь внутреннее кольцо поршня 7, ложится своим наконечником 10 в контактное гнездо 3, образуя электрическое и механическое соединение с контактным узлом, обеспечивая контакт, забойной аппаратуры с линией связи.

При этом часть жидкого диэлектрика, заполняющего свободное пространство над кольцами 11 поршня 7 до диафрагмы 16, сквозь ее створки вытесняется в скважинную среду, а поршень 7 за счет вытеснения штырем 9 под действием веса его и кабеля диэлектрической жидкости поднимается над ограничительной гильзой 12, скользя кольцами 11, предотвращающими проникновение жидкого диэлектрика из приконтактной области, по внутренней поверхности цилиндра 5 и цилиндрической поверхности штыря 9, на высоту h >, определяемую объемом жидкого диэлектрика, вытесненным наконечником 10 и частью штыря, находящейся ниже внутреннего кольца поршня 7.

В устройстве обеспечено условие, при котором между параметрами деталей, определяющими их продольные размеры, и высотой

h соблюдено неравенство H)h+h g +h g.

Если Н меньше указанной суммы, поршень 7 еще до стыковки штыря с контактным гнездом упрется в крышку цилиндра 5, и штырь может зависнуть на внутреннем уплотнительном кольце поршня 7 в результате появления выталкивающей силы, большей веса штыря и кабеля и образованной за счет превышения давления в приконтактной области, находящейся под поршнем и заполненной жидким диэлектриком, над давлением находящейся выше поршня скважинной среды. Если в создавшейся ситуации штырь под действием силы инерции собственного веса и веса кабеля и проскочит вниз к контактному гнезду сквозь внутреннее уплотнительное кольцо поршня 7, то не исключена возможность при этом закусывания им указанного кольца и нарушения тем самым герметизирующей поверхности последнего, что приведет к ухудшению изоляции приконтактной области от скважинной среды и падению надежности работы устройства в целом.

В процессе бурения с использованием гидроударHûõ машин в условиях применения зашламованного раствора и распростране1288288

Фар,аула изобретения

Составитель Н. Кривко

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 7778/27 Тираж 554 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4,5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з ния в скважинной среде генерируемых при работе гидроударников гидравлических волн сжатия — разрежения проникающие сквозь диафрагму 16 отдельные твердые частицы попадают в ловушку 17, не достигая цилиндра 5, в котором находится поршень 7 с уплотнительными кольцами 11, что предотвращает заклинку поршня на штыре и повреждение уплотнительных колец 11. В результате этого улучшается изоляция от скважинной среды и повышается надежность 10 работы устройства. Поршень при этом предотвращает выброс жидкого диэлектрика из приконтактной области и проникновение в нее скважинной жидкости при воздействии на устройство указанных волн сжатия — разрежения, выравнивая перепады давления под поршнем и в скважинной среде. Этим резко повышается надежность работы устройства в сложных условиях проходки скважины.

По окончании бурения разъединение линии связи осуществляется извлечением наконечника 10 штыря 9 из контактного гнезда 3, не сопровождающимся особыми трудностями. При этом поршень 7, скользя кольцами 11 по внутренней поверхности цилиндра 5 и цилиндрической поверхности извлекаемого штыря 9, опускается, выравнивая давления над и под ним, вниз. Поэтому для разъединения контакта к кабелю на поверхности необходимо приложить усилие, равное весу штыря и кабеля в скважинной среде.

Выполнение поршня двухсторонним поз30 воляет осуществить контакт гнезда, находящегося в скважине, со штырем, спускаемым на кабеле внутри колонны бурильных труб.

Изготовление поршня с наружным диаметром D и высотой h)D предотвращает перекос его в цилиндре и обеспечивает надежность образования контакта при стыковке штыря с гнездом, а также улучшает изоляцию приконтактной области, заполненной диэлектриком, от скважинной 40 среды.

Установка в устройстве ограничительной гильзы предотвращает опускание поршня в процессе сборки и спуска снаряда в скважину вниз непосредственно до контактного гнезда, что улучшает изоляцию при- 4 контактной области от скважинной среды и приводит, в конечном счете, к повышению надежности работы устройства, чему также способствует и расположение внутреннего уплотнительного кольца в. верхней, а наружного — в нижней части поршня.

Исполнение поршня с наружным диаметром и соответственно с внутренним диаметром D, поршня с внутренним диаметром и соответственно штыря диаметром 4=Р/2 повышает механическую прочность. последнего и обеспечивает выполнение проходных сечений окон между цилиндром и внутренними стенками участка снаряда, в котором расположено скважинное контактное устройство, достаточных для пропуска сквозь них количества жидкости, необходимого для нормальной работы любого типа гидроударников для проходки геологоразведочных скважин малого диаметра, без создания в снаряде дополнительных перепадов давления, ограничивающих эксплуатационные возможности всего бурового комплекса, а также и скважин большого диаметра.-Это повышает надежность как образования контакта, так и работы устройства в целом, а также надежность работы гидроударников и делает устройство универсальным.

Скважинное контактное устройство, содержащее корпус с размещенным в нем контактным узлом, прикрепленное к корпусу направляющее приспособление, заполненное жидким диэлектриком и перекрытое эластичной диафрагмой, контактный штырь, пропущенный через направляющее приспособление для электрического и механического соединения с контактным узлом, отличающееся тем, что, с целью повыц1ения надежности в работе в процессе ударновращательного бурения скважин с применением гидроударных машин, оно снабжено двухсторонним поршнем с внутренним и наружным уплотнительными кольцами и ограничительной гильзой, направляющее приспособление в области контактного узла выполнено в виде цилиндра, в котором размещены ограничительная гильза, опирающаяся на корпус, и поршень, насаженный на контактный штырь, причем внутреннее уплотнительное кольцо расположено в верхней, а наружное — в нижней части поршня.