Электрический разделитель для скважинных телесистем

 

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано в скважинных телеметрических системах. Задачей изобретения является обеспечение надежной защиты от углового смещения одной детали корпуса относительно другой и повышение долговечности и надежности. Электрический разделитель содержит составной, состоящий, как минимум, из двух деталей металлический корпус с каналом и присоединительными резьбами на концах. На наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и в канале выполнены электроизоляционные покрытия. В резьбовом коническом сочленении деталей корпуса имеется электроизолятор. Одна из деталей корпуса выполнена ступенчатой, с уступом и цилиндрическим участком с меньшим, чем корпус, диаметром, на конце этого участка выполнена ниппельная резьба для сочленения со второй деталью корпуса. Ответный муфтовый конец последней выполнен с косым срезом. На цилиндрическом участке первой детали размещены дополнительный изолятор в форме втулки с косыми срезами концов и втулка-фиксатор. Дополнительный изолятор внутри выполнен металлическим, а на всей его поверхности сформирован слой высокотвердого диэлектрика. Втулка-фиксатор со стороны дополнительного изолятора выполнена с ответным ему косым срезом, а другой ее конец жестко, например сварным швом, соединен с телом первой детали. 2 ил.

Изобретение относится к элементам скважинных телесистем, предназначенных для контроля и управления бурением наклонных скважин, скважин сложного профиля и горизонтальных скважин.

Применяющиеся на настоящий момент скважинные телесистемы с беспроводным электромагнитным каналом передачи данных используют в качестве передающей антенны электрический разделитель (диполь), представляющий собой встроенную в колонну бурильных труб вставку-изолятор с электрически изолированной наружной и внутренней поверхностями, то есть концы этой вставки электрически разобщены. При подаче на них электрического импульса сигнал с одной стороны по верхней части буровой колонны, а с другой стороны через породу достигает поверхности, где регистрируется наземной приемной аппаратурой.

Известен электрический разделитель [1], представляющий собой вставку-изолятор для образования глубинной антенны-диполя с целью подключения к ней передающего генератора скважинной телесистемы для беспроводной передачи на поверхность электромагнитных сигналов по каналу “колонна бурильных труб - порода”.

Известен также электрический разделитель [2] колонны бурильных труб, входящий как составная часть в забойную (скважинную) телесистему ЗИС-4 (разработка ВНИИГИС, Башкортостан, г. Октябрьский, 1983 г.). Электрический разделитель является составной конструкцией, содержащей металлический корпус и присоединительные резьбы на его концах (для свинчивания его с другими элементами телесистемы), диэлектрическое покрытие резьбового сочленения (соединения) его частей (в средней части корпуса), а также участок с диэлектрическим покрытием его наружной поверхности и диэлектрическое внутреннее покрытие в виде диэлектрической трубной вставки заподлицо с внутренней поверхностью канала.

Наиболее близким техническим решением, иначе прототипом, принят электрический разделитель [3] колонны бурильных труб, включающий верхнюю и нижнюю части корпуса, соединенные коническим резьбовым участком с диэлектрическим покрытием и цилиндрические слои электроизоляционного материала на наружной и внутренней поверхностях.

Как показала достаточно длительная практика геофизических служб по эксплуатации известного объекта, одновременно используемого в качестве корпуса для размещения скважинной (глубинной) телеметрической системы и в качестве излучающей антенны-диполя, он достаточно работоспособен, но только при использовании внутрискважинного привода породоразрушающего инструмента без интенсивного вращения бурильной колонны. Попытки использования этой конструкции при роторном бурении скважины или частые проворачивания бурильной колонны в стволе скважины (при турбинном бурении) резко сокращают срок службы электрического разделителя как излучающей антенны-диполя из-за повреждения или полного разрушения диэлектрического материала по резьбовому, со вставкой-изолятором, сочленению его частей вследствие несовершенства фиксации частей корпуса от взаимного углового смещения и (или) развинчивания.

Требуемый технический результат, иначе - цель создания заявляемой конструкции электрического разделителя для забойных телесистем как излучающей антенны - это обеспечение надежной защиты от углового смещения одной детали корпуса относительно другой, иначе - обеспечение повышенных потребительских свойств, таких как долговечность, надежность, ремонтопригодность, причем без усложнения технологии и увеличения затрат на изготовление.

Поставленная цель (иначе - требуемый технический результат) достигается тем, что в известном электрическом разделителе для скважинных телесистем, содержащем составной, состоящий, как минимум, из двух деталей металлический корпус с каналом и присоединительными резьбами на концах, электроизоляционное покрытие части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, аналогичное покрытие его канала, электроизолятор в резьбовом коническом сочленении деталей корпуса, одна из деталей последнего выполнена ступенчатой, с уступом и цилиндрическим участком с меньшим, чем корпус, диаметром, на конце этого участка выполнена ниппельная резьба для сочленения со второй деталью корпуса, ответный муфтовый конец последней выполнен с косым срезом, при этом на цилиндрическом участке первой детали размещены дополнительный изолятор в форме втулки с косыми срезами концов и втулка-фиксатор, причем последняя со стороны дополнительного изолятора выполнена с ответным ему косым срезом, другой конец втулки-фиксатора жестко, например сварным швом, соединен с телом первой детали, дополнительный изолятор внутри выполнен металлическим, а на всей его поверхности сформирован слой высокотвердого диэлектрика.

Требуемый технический результат в совокупности существенных признаков объекта обеспечен наличием в нем вышеуказанных отличительных признаков, а необнаружение в общедоступных источниках патентной и технической информации эквивалентных технических решений с теми же свойствами предполагает соответствие заявляемого объекта критериям новизны и изобретательского уровня при очевидной возможности промышленного применения.

На фиг.1, 2 изображена конструкция заявляемого электрического разделителя для забойных телесистем (с разрезом по оси О-О).

Электрический разделитель для забойных телесистем (см. чертежи) состоит из составного, как минимум, из двух деталей 1 и 2 с каналом 3 (для прохода жидкости) и присоединительными резьбами 4 и 5 на концах корпуса соответственно. На корпусе выполнено электроизоляционное покрытие 6, а в канале 3 размещено электроизоляционное покрытие 7, при этом в сопряжении (сочленении) деталей 1 и 2 корпуса размещен электроизолятор 8. Детали корпуса соединены друг с другом посредством конических резьб в сопряжении 9, содержащем вышеупомянутый электроизолятор 8. Деталь 1 выполнена с цилиндрическим участком меньшего диаметра и имеет уступ 10, а цилиндрический участок оканчивается ниппельным резьбовым концом 11. Ответный муфтовый конец 12 детали 2 выполнен с косым срезом по плоскости “А”, то есть последняя не перпендикулярна оси О-О. На цилиндрическом участке (участок изображен, но отдельной позицией на чертеже не обозначен) детали 1, ограниченном уступом 10 и ниппельным резьбовым концом 11, размещен дополнительный изолятор 13 в форме втулки с косыми срезами концов, один из которых контактирует с косым срезом муфтового конца 12 детали 2 по плоскости “А”, а другой контактирует по плоскости “Б” с втулкой-фиксатором 14. Втулка-фиксатор 14, надетая на цилиндрический участок детали 1 жестко соединена с последней посредством, например, кругового сварного шва 15 со стороны уступа 10. После свинчивания обеих деталей корпуса и штатной затяжки сопряжения 9 все косые срезы по плоскостям “А” и “Б” совмещают до взаимного плотного контакта и выполняют, например, сварной шов 15, что и обеспечивает надежную защиту деталей корпуса от какого-либо взаимного смещения.

Электрический разделитель для забойных телесистем работает следующим образом: при подаче с аппаратуры скважинной телесистемы модулированного переменным напряжением сигнала на электрически разобщенные части корпуса 1 и 2 происходит растекание тока по окружающему скважину пространству. Сигнал достигает поверхности Земли, где улавливается наземным приемником, декодируется и используется для дальнейшей обработки, при этом обеспечена надежная фиксация какого-либо смещения детали 1 относительно детали 2 корпуса независимо от интенсивности и частоты проворачивания бурильной колонны.

Изготовленные таким образом электрические разделители, прошедшие предварительные испытания, показали, что требуемый технический результат обеспечивается в полной мере, заявляемый объект соответствует критериям изобретения и в связи с этим подлежит защите соответствующим охранным документом РФ на промышленную собственность.

Источники информации

1. СССР, а.с. №941552, M.Kл.³ Е 21 B 44/00, 1980.

2. Сборочный чертеж, шифр 6.119.083 СБ, г. Октябрьский, ВНИИГИС, 1983.

3. РФ, свидетельство на ПМ №17196, М.Кл.⁷ Е 21 В 47/00, приор. 23.10.2000, прототип.

Формула изобретения

Электрический разделитель для скважинных телесистем, содержащий составной, состоящий как минимум из двух деталей металлический корпус с каналом и присоединительными резьбами на концах, электроизоляционное покрытие части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, аналогичное покрытие его канала, электроизолятор в резьбовом коническом сочленении деталей корпуса, одна из деталей последнего выполнена ступенчатой, с уступом и цилиндрическим участком с меньшим, чем корпус, диаметром, на конце этого участка выполнена ниппельная резьба для сочленения со второй деталью корпуса, отличающийся тем, что ответный муфтовый конец последней выполнен с косым срезом, при этом на цилиндрическом участке первой детали размещены дополнительный изолятор в форме втулки с косыми срезами концов и втулка-фиксатор, причем последняя со стороны дополнительного изолятора выполнена с ответным ему косым срезом, другой конец втулки-фиксатора жестко, например, сварным швом, соединен с телом первой детали, дополнительный изолятор внутри выполнен металлическим, а на всей его поверхности сформирован слой высокотвердого диэлектрика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2