Подземный изолирующий корпус бурильной колонны в системе и способе mwd

Подземный изолирующий корпус бурильной колонны в системе и способе mwd

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Технология, в общем, относится к подземным операциям и, более конкретно, к устройству и способу для электрического соединения для передачи электрического сигнала к электропроводной бурильной колонне.

Предшествующий уровень техники

Обычно в подземных операциях, таких как, например, бурение для формирования буровой скважины с последующим расширением буровой скважины, с целью установки линии для коммунального оборудования, картографирования буровой скважины и т.п., используют электропроводную бурильную колонну, которая продолжается от находящейся над землей буровой установки. Известный уровень техники включает в себя примеры использования электропроводной бурильной колонны в качестве электрического проводника, который используют для электрической передачи сигнала данных от подземного инструмента к буровой установке. Сама окружающая земля используется, как обратный путь для сигнала, с целью обнаружения сигнала в буровой установке. Такой тип системы часто называют системой с измерением во время бурения («MWD»).

Пример попытки использования бурильной колонны в качестве электрического проводника в системе MWD можно найти, например, в патентном документе US 4864293. В одном варианте осуществления в этом документе описана электрически изолированная муфта, которая установлена вокруг бурильной колонны. Понятно, что использование такой электрически изолированной муфты (фиг. 2, ссылочное обозначение 32) проблематично, по меньшей мере, в отношении долговечности в условиях чрезвычайно неблагоприятной подземной окружающей среды. В другом варианте осуществления, показанном на фиг. 3 и 4, соответствующий диэлектрический сепаратор 40 схематически показан и защищен таким образом, что формируется электрическая изоляция переднего участка бурильной колонны от остальной части бурильной колонны. Подробности не представлены, которые могли бы приемлемо описать, как изготовить такой сепаратор, но следует предполагать, что изолятор мог бы быть просто вставлен в разрыв в бурильной колонне с возможностью совместного вращения вместе с ней. К сожалению, изолятор при этом подвергался бы тем же жестким механическим напряжениям во время буровых работ, что и участки буровой трубы бурильной колонны, включая операции с приложением силы растяжения во время отвода и больших сил сдвига из-за крутящего момента, который прикладывается к бурильной колонне от буровой установки. В то время как бурильная колонна, в общем, выполнена из высокопрочной стали, которая может легко выдерживать эти силы, не известен какой-либо доступный в настоящее время не проводящий электричество материал, который мог бы выдерживать все такие разные силы с надежностью, которую можно считать приемлемой. Следует понимать, что последствия разрыва конца бурильной колонны во время буровых работ являются чрезвычайно неприятными. Таким образом, риск, создаваемый в результате использования изолятора предлагаемым образом, можно считать неприемлемым.

Еще более ранний подход раскрыт в патентном документе US 4348672, согласно которому предпринята попытка ввести электрический разрыв в бурильной колонне, используя различные слои диэлектрического материала, которые расположены между элементами того, что в документе называется «подузел изолированного зазора», который выполнен из первого и второго кольцевых подэлементов. Один вариант осуществления представлен на фиг. 5 и 6, в то время как другой вариант осуществления показан на фиг. 7 и 8 документа. К сожалению, практика установки относительно тонких диэлектрических слоев в зазоре, сформированных между соседними элементами из металла высокой прочности, которые способны выдержать чрезвычайно большие силы, а также неблагоприятные условия окружающей среды внутри скважины, маловероятно обеспечивают приемлемый уровень рабочих характеристик. В частности, такие диэлектрические слои подвергаются тем же значительным силам, как первый и второй кольцевые подэлементы, таким образом, что долговечность в неблагоприятной окружающей среде внутри скважины, наиболее вероятно, будет ограничена. Таким образом, требуемая электрическая изоляция будет нарушена в момент полного износа одного из относительно тонких диэлектрических слоев.

Практические подходы в отношении соединения электрического сигнала с бурильной колонной в контексте системы MWD можно обнаружить, например, в Заявке на патент США, регистрационный №13/035,774 (далее называется заявкой '774), в заявке на патент США, регистрационный №13/035,833 (далее называется заявкой '833) и в заявке на патент США, регистрационный №13/593,439 (далее называется заявкой '439). В то время как в заявках '774, '833 и '439 раскрыты значительные преимущества по сравнению с существующим в то время состоянием уровня техники, был обнаружен еще один другой чрезвычайно предпочтительный подход, который будет описан далее.

Представленные выше примеры предшествующего уровня техники и ограничения, связанные с ними, предназначены для пояснения и не являются исключающими. Другие ограничения предшествующего уровня техники будут понятны для специалиста в данной области техники из описания и чертежей.

Следующие варианты осуществления и их аспекты описаны и представлены совместно с системами, инструментами и способами, которые считаются примерными и иллюстративными, а не ограничивающими объем. Согласно различным вариантам осуществления одна или более из описанных выше проблем были уменьшены или устранены, в то время как другие варианты осуществления направлены на другие различия.

Раскрытие изобретения

В общем, раскрыты устройство и соответствующий способ для использования совместно с бурильной колонной, которая является электропроводной и проходит от подземного дальнего конца, который включает в себя подземный инструмент, до буровой установки. В одном аспекте раскрытия в кожухе образован сквозной канал вдоль его длины, и кожух выполнен с возможностью закрепления в нем группы электрических изоляторов, окружающих этот сквозной канал, для формирования электрически изолирующего разрыва в бурильной колонне таким образом, что, в ответ на проталкивание бурильной колонны буровой установкой и на вытягивание бурильной колонны буровой установкой, каждый изолятор из группы изоляторов подвергается воздействию не более чем силы сжатия. В кожухе выполнена полость кожуха для установки в ней электронного блока, имеющего сигнальный порт и выполненного с возможностью электрического соединения сигнального порта через электрически изолирующий разрыв.

В другом аспекте изобретения, раскрыты конструкция кожуха и соответствующий способ для использования, как часть подземного инструмента для установки передатчика, для передачи сигнала определения местоположения от подземного инструмента. В основном кожухе установлен передатчик в рабочем положении, который излучает сигнал определения местоположения. Крышка выполнена с возможностью съемной установки на кожухе таким образом, что, по меньшей мере, участок основного кожуха и участок крышки располагаются противоположно друг другу так, что они совместно определяют, по меньшей мере, один продолговатый паз, ведущий снаружи устройства кожуха к передатчику.

В еще одном, другом аспекте изобретения, раскрыты кожух и соответствующий способ для использования в качестве части подземного инструмента, для установки электронного блока, имеющего выходной кабель, для подачи выходного сигнала. Корпус кожуха выполнен электропроводным, и в нем выполнена полость для установки электронного блока таким образом, что электронный блок образует первое электрическое соединение с корпусом кожуха. Промежуточный кожух выполнен электропроводным и может быть установлен на одном конце корпуса кожуха для взаимодействия с корпусом кожуха так, что образуется электрически изолирующий зазор между промежуточным кожухом и корпусом кожуха, при поддержке кабеля так, что он проходит через зазор для электрического соединения с промежуточным кожухом так, что электронный блок электрически соединяется мостом через зазор.

Примерные варианты осуществления представлены на фигурах и на чертежах, ссылки на которые будут сделаны далее.

Предполагается, что раскрытые варианты осуществления и фигуры, являются скорее поясняющими, а не ограничительными.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана система, в которой используются подземный изолирующий кожух и соответствующий способ согласно варианту осуществления изобретения, схематичный вид сбоку;

на фиг. 2 - подземный кожух согласно варианту осуществления изобретения в собранном состоянии, схематичный вид в перспективе;

на фиг. 3 - подземный кожух на фиг. 2 в разобранном состоянии, схематичный вид в перспективе;

на фиг. 4 - подземный кожух на фиг. 2 в разобранном состоянии, другой схематичный вид в перспективе;

на фиг. 5 - подземный изолирующий кожух на фиг. 2 в собранном состоянии для иллюстрации элементов кожуха в собранном состоянии, схематичный вид сбоку с частичным разрезом;

на фиг. 6 увеличено показана часть изолирующего кожуха на фиг. 2, дополнительный вид сбоку с разрезом для иллюстрации дополнительных элементов его конструкции;

на фиг. 7 - подземный кожух на фиг. 2 в разобранном состоянии, схематичный вид в перспективе для иллюстрации дополнительных элементов и соответствующего электронного блока;

на фиг. 8 - блок-схема варианта подземного электронного блока, который выполнен с возможностью использования с вариантом подземного изолирующего кожуха согласно изобретению;

на фиг. 9 - блок-схема находящего вверху по стволу скважины варианта участка электронного блока, который выполнен с возможностью использования в буровой установке для двунаправленной связи с расположенным в скважине участком электронного блока через подземный изолирующий кожух в соответствии с изобретением и дополнительно включающий в себя вид-вставку, который иллюстрирует вариант выполнения повторителя и соответствующие электрические соединения, которые преобразуют участок электронного блока для использования находящегося в скважине повторителя;

на фиг. 10 - подземный кожух согласно другому варианту осуществления изобретения в собранном состоянии, схематичный вид в перспективе;

на фиг. 11 - подземный кожух на фиг. 10 в частично разобранном состоянии, схематичный вид в перспективе, иллюстрирующий дополнительные элементы;

на фиг. 12 - крышка, являющаяся частью подземного кожуха на фиг. 11, схематичный вид снизу в перспективе, иллюстрирующий элементы крышки.

Варианты осуществления изобретения

Последующее описание представлено для обеспечения возможности для специалиста в данной области техники осуществить и использовать изобретение, и оно представлено в контексте патентной заявки и требований к ней. Различные модификации для описанных вариантов осуществления будут понятны для специалиста в данной области техники, и общие принципы, описанные здесь, могут быть применены для других вариантов осуществления. Таким образом, изобретение не предназначено для ограничения представленными вариантами осуществления, но должно соответствовать наибольшему объему, который соответствует описанным здесь принципам и свойствам, включающим в себя модификации и эквиваленты, которые определены в формуле изобретения. Следует отметить, что чертежи представлены не в масштабе и являются схематичными по своей сути, таким образом, как считается, они в наилучшей степени поясняют свойства, представляющие интерес. Используемая в описании терминология может быть использована в отношении этих раскрытий, однако, эта терминология принята с целью способствования пониманию и не предназначена для ограничения.

На различных фигурах чертежей одинаковые элементы указаны одинаковыми ссылочными обозначениями. На фиг. 1 на виде сбоку схематично показан вариант системы горизонтально-направленного бурения, в общем, указанной ссылочным обозначением 10, выполненной в соответствии с изобретением. В то время как показанная система поясняет изобретение в пределах рамок системы горизонтально-направленного бурения и ее элементов для выполнения операции подземного бурения, изобретение в равной степени может быть применено в отношении других рабочих процедур, включающих в себя, но без ограничений, операции вертикального бурения, операции отвода для установки коммунального оборудования, операции по картографированию и т.п.

На фиг. 1 показана система 10, работающая в области 12. Система 10 включает в себя буровую установку 14, имеющую бурильную колонну 16, проходящую от нее до подземного инструмента 20. Бурильная колонна может проталкиваться в грунт для перемещения подземного инструмента 20, по меньшей мере, в общем, в направлении 22 вперед, обозначенном стрелкой. В то время как изобретение ограничено условиями использования бурильного инструмента, который схематично показан, как подземный инструмент и может называться таким образом, следует понимать, что описание относится к любому соответствующему виду подземного инструмента, включающему в себя, но без ограничений разбуривающий инструмент, инструмент отслеживания натяжения, предназначенный для использования во время операции отвода, в котором может быть установлено коммунальное оборудование или корпус, инструмент для картографирования, предназначенный для использования для отметки на карте буровой скважины, например, используя инерционный направляющий модуль, и отслеживания давления внутри скважины. Кроме того, согласно изобретению может быть использован изолирующий, работающий под землей или в земле кожух, который может быть вставлен в любое требуемое соединение в бурильной колонне, включая в себя место непосредственно позади подземного инструмента на подземном дальнем конце бурильной колонны. При работе бурильного инструмента обычно требуется выполнять отслеживание на основании перемещения бурильной колонны, в то время как в других операциях, таких как операция отвода, отслеживание может быть выполнено в ответ на вытягивание бурильной колонны.

Как показано на фиг. 1, бурильная колонна 16 частично представлена и сегментирована, как выполненная из множества съемно-прикрепляемых, отдельных участков буровой трубы, некоторые из которых обозначены как 1, 2, n-1 и n, имеющих длину участка или сегмента и толщину стенки. Участки буровой трубы могут быть названы взаимозаменяемо, как буровые штанги, имеющие длину штанги. Во время работы буровой установки один участок буровой трубы одновременно может быть добавлен к бурильной колонне и может проталкиваться под землю буровой установкой с использованием подвижной каретки 30 для перемещения подземного инструмента. Буровая установка 14 может включать в себя соответствующее отслеживающее устройство 32 для измерения перемещения бурильной колонны под землей, как описано, например, в патентном документе US 6035951.

Каждый участок буровой трубы образует сквозное отверстие 34 (одно из которых обозначено), проходящее между противоположными концами участка трубы. На участках буровой трубы могут быть установлены соединения, обычно называемые бурильными замками, таким образом, что каждый конец данного участка буровой трубы может по резьбе соединяться с примыкающим концом другого участка буровой трубы в бурильной колонне хорошо известным способом. После соединения участков буровой трубы так, что они составляют бурильную колонну, сквозные отверстия соседних участков буровой трубы выравнивают для формирования общего прохода 36, который обозначен стрелкой. Проход 36 может обеспечить возможность подачи под давлением потока промывочной жидкости или бурового раствора, в соответствии с направлением стрелки, от буровой установки до буровой головки или до других подземных инструментов, как будет дополнительно описано далее.

Местоположение бурильного инструмента в пределах области 12, а также подземный путь, по которому следует бурильный инструмент, могут быть установлены и могут отображаться в буровой установке 14, например, на консоли 42 с использованием дисплея 44. Консоль может включать в себя устройство 46 для обработки и устройство 47 исполнительного механизма управления. В некоторых вариантах осуществления могут быть автоматизированы управление и отслеживание рабочих параметров.

Бурильный инструмент 20 может включать в себя бурильную головку 50, имеющую наклоненную под углом поверхность для использования при управлении на основе угла крена. Таким образом, бурильная головка при ее проталкивании вперед без вращения, в общем, будет отклоняться на основе угла крена ее расположенной под углом поверхности. С другой стороны, может быть обеспечено перемещение буровой головки, в общем, по прямой линии, при вращении бурильной колонны и ее проталкивании, как обозначено двунаправленной стрелкой 51. Конечно, предполагается прогнозируемое управление при соответствующем состоянии почвы. Следует отметить, что указанная выше буровая жидкость может поступать, как струи 52, под высоким давлением для того, чтобы пробивать грунт непосредственно перед буровой головкой, а также для обеспечения охлаждения и смазки буровой головки. Бурильный инструмент 20 включает в себя подземный кожух 54, в который устанавливают электронный блок 56. Подземный кожух выполнен с возможностью обеспечения потока буровой жидкости к буровой головке 50 через электронный блок. Например, электронный блок может включать в себя конструкцию цилиндрического кожуха, который удерживается в центре, внутри кожуха 54. Бурильная головка 50 может включать в себя муфту с наружной резьбой, которая установлена в муфту с внутренней резьбой подземного кожуха 54. Противоположный конец подземного кожуха может включать в себя муфту с внутренней резьбой, в которую устанавливают муфту с наружной резьбой подземного дальнего конца бурильной колонны 16. Согласно изобретению бурильный инструмент можно рассматривать, как часть бурильной колонны, для определения наиболее удаленного подземного конца бурильной колонны. Следует отметить, что муфты с внутренней и наружной резьбой бурильной головки и подземного кожуха могут представлять собой такие же замковые соединения, которые используют на участках буровой трубы бурильной колонны, что способствует съемному соединению участков буровой трубы друг с другом при формировании бурильной колонны. Конечно, муфты на концах подземного кожуха могут быть легко заменены так, чтобы они соответствовали определенным потребностям. Подземный электронный блок 56 может включать в себя приемопередатчик 64 бурильной колонны и приемопередатчик 65 определения местоположения. Дополнительные детали в отношении приемопередатчика бурильной колонны будут раскрыты далее. Приемопередатчик 65 определения местоположения согласно некоторым вариантам осуществления может передавать сигнал 66, проникающий через землю, такой как, например, дипольный сигнал определения местоположения, и может принимать электромагнитный сигнал, который генерируется другими подземными элементами, как будет описано далее. Согласно другим вариантам осуществления приемопередатчик 65 может быть заменен передатчиком или может не потребоваться. Согласно еще другим вариантам осуществления приемопередатчик 65 может быть выполнен с возможностью приема магнитного сигнала определения местоположения, который передают из места на поверхности земли, используя магнитометры, с целью определения магнитного поля, как дополнительно будет описано далее. В представленном примере предполагается, что электромагнитный сигнал 66 представляет собой сигнал определения местоположения в форме дипольного сигнала, с целью описания. В соответствии с этим, электромагнитный сигнал 66 может называться сигналом определения местоположения. Следует понимать, что электромагнитный сигнал определения местоположения может быть модулирован, как любой другой электромагнитный сигнал, и что данные модуляции после этого могут быть восстановлены из сигнала. Функция определения местоположения сигнала, скорее, может зависеть, по меньшей мере, частично, от формы характеристики поля потока и его силы сигнала, чем от возможности переноса модуляции. Таким образом, модуляция не требуется. Информация в отношении определенных параметров бурильного инструмента, такая как, например, раскачивание и крен (параметры ориентации), температура, давление буровой жидкости и кольцевое давление, окружающее бурильный инструмент, могут быть измерены соответствующим датчиком 68, расположенным внутри бурильного инструмента, который может включать в себя, например, датчик раскачивания, датчик крена, датчик температуры, датчик поля переменного тока для определения близости линий электропередачи с частотой 50/60 Гц и любые другие датчики, которые описаны, такие как, например, датчик магнитного поля постоянного тока для определения ориентации отклонения от курса (трехосевой магнитометр и/или магнитный сигнал определения местоположения, с трехосевыми акселерометрами для формирования электронного компаса, взаимодействующего с магнитометром для измерения ориентации курса) и один или более датчиков давления. Приемопередатчик 64 бурильной колонны может включать в себя процессор, который соединяют через интерфейс, в соответствии с необходимостью, с датчиком 68 и с приемопередатчиком 65 определения местоположения. В некоторых вариантах осуществления один или более акселерометров могут быть использованы для измерения параметров ориентации, таких как ориентация раскачивания и крена. Батарея (не показана) может быть обеспечена в кожухе для обеспечения электропитания.

Портативный локатор 80 может быть использован для обнаружения электромагнитного сигнала 66. Один из соответствующего и в значительной степени усовершенствованного портативного локатора описан в патентном документе US 6496008. Как указанно выше, изобретение применимо для различных подземных операций и не предназначено для ограничения, хотя рамки горизонтально-направленного бурения использованы с целью описания. Как описано выше, электромагнитный сигнал 66 может переносить информацию, включающую в себя параметры ориентации, такие как, например, раскачка и крен. Другая информация также может быть перенесена электромагнитным сигналом. Такая информация может включать в себя, например, такие параметры, которые могут измеряться вблизи или внутри бурильного инструмента, включая в себя температуру, давление и напряжение, такое как напряжение батареи или источника питания. Локатор 80 включает в себя электронный блок 82. Следует отметить, что электронный блок подключен через интерфейс для обмена электрическими сигналами с различными элементами локатора и может выполнять обработку данных. Информация, представляющая интерес, может быть модулирована на электромагнитном сигнале 66 любым соответствующим образом и может быть передана в локатор 80 и/или в антенну 84 на буровой установке, хотя это не обязательно. Любая соответствующая форма модуляции может быть использована, либо доступная в настоящее время, или которая будет разработана. Примеры доступных в настоящее время и соответствующих типов модуляции включают в себя амплитудную модуляцию, частотную модуляцию, фазовую модуляцию и их варианты. Любой параметр, представляющий интерес в отношении бурения, такой как, например, раскачивание, может отображаться на дисплее 44 и/или на дисплее 86 локатора 80, который был получен из сигнала определения местоположения. Локатор 80 может передавать сигнал 92 телеметрии. Буровая установка 14 может передавать сигнал 98 телеметрии, который может быть принят локатором 80. Элементы телеметрии обеспечивают двунаправленную передачу сигналов между буровой установкой и локатором 80. В качестве одного примера таких сигналов, на основе состояния, обеспечиваемого отслеживающим элементом 32 буровой установки, буровая установка может передавать указание такое, что бурильная колонна находится в неподвижном состоянии, поскольку участок буровой трубы добавляют к или снимают с бурильной колонны.

Также, со ссылкой на фиг. 1, электрические соединения 100а и 100b могут проходить от подземного электронного блока 56, как будет дополнительно описано далее. Через эти электрические соединения любое измеренное значение или параметр, относящийся к работе подземного инструмента, могут быть электрически переданы из электронного блока. Для специалиста в данной области техники будет понятно, что то, что обычно называют «провод-в-трубе» можно использовать для двунаправленной передачи сигналов между буровой установкой и подземным инструментом, в котором одно из электрических соединений содержит изолированный электрический проводник, который проходит вверх по внутреннему каналу 36 бурильной колонны до буровой установки и другое электрическое соединение обеспечивается непосредственно по электропроводной бурильной колонне. Термин «провод-в-трубе» относится к такому электрическому проводнику, который обычно расположен внутри прохода. В соответствии с изобретением, однако, электрические соединения 100а и 100b сформированы так, что они образуют мост через электрически изолирующий зазор 104, который сформирован кожухом 54, как будет дополнительно описано далее. Следует отметить, что такие электрические соединения могут называться совместно сигнальным портом, который взаимосвязан с электронным блоком. В различных вариантах осуществления сигнальный порт может быть выполнен с возможностью однонаправленной или двунаправленной передачи данных.

Далее внимание будет направлено на фиг. 2 совместно с фиг. 1. На фиг. 2 схематично показан на виде в перспективе, который поясняет вариант выполнения кожуха 54 в его собранной состоянии. Узел включает в себя основной кожух 200, который имеет муфту 210 с внутренней резьбой, в которую устанавливается бурильная головка 50.

Промежуточный кожух 220 может образовывать муфту 222 с внутренней резьбой. Как описано выше, такие муфты могут соответствовать противоположным муфтам на участках буровой трубы, которые составляют бурильную колонну 16 таким образом, что подземный кожух 54 может быть вставлен в любое требуемое соединение в бурильной колонне. Подземный кожух обеспечивает электрически изолирующий разрыв 104 между основным кожухом 200 и промежуточным кожухом 220. В некоторых вариантах осуществления забойный двигатель может быть прикреплен к кожуху 54. В таком варианте осуществления на противоположной стороне забойного двигателя может удерживаться скважинный кривой переводник, на котором установлена бурильная головка. Забойный двигатель может вращать кривой переводник и бурильную головку, как хорошо известно, при подаче давления бурильной жидкости, без необходимости вращения бурильной колонны.

Далее внимание будет направлено на фиг. 3 и 4 совместно с фиг. 2.

На фиг. 3 схематично в разобранном состоянии показан на виде в перспективе подземный кожух 54 со стороны конца муфты 210 с внутренней резьбой, в то время как на фиг. 4 схематично в разобранном состоянии показан на виде в перспективе с конца муфты 222 с внутренней резьбой. Следует понимать, что резьба показана только схематично, если показана вообще, на муфтах с внешней и внутренней резьбой на различных фигурах, а также на других элементах, но следует понимать, что резьба присутствует, и такие резьбовые соединения хорошо известны. Основной кожух 200 образует внутреннюю полость для установки электронного блока 56. Крышка 228 может быть установлена на основной кожух при предварительной вставке язычка 232 с последующим закреплением крышки, используя штифт 236. Первоначально штифт может быть закреплен на крышке путем вставки штифта в крышку через удерживающий зажим 240. Последний может быть установлен в кольцевую канавку 238 таким образом, что штифт может удерживаться в крышке, когда крышку отсоединяют от основного кожуха 200. В штифте 236 сформирован кольцевой канал 242 с уменьшенным диаметром таким образом, что вальцованный штифт 244 может быть вставлен в отверстие 246, выполненное в основном кожухе, и может устанавливаться в кольцевом канале 242 для удержания крышки 228 в установленном положении, как будет понятно из следующей фигуры. После установки крышки, электронный блок 56 захватывается между кожухом и крышкой. Паз 248 может быть сформирован в крышке с дополнительными пазами 250, сформированными в основном кожухе 200, с целью обеспечения возможности излучения сигнала 66 определения местоположения по фиг. 1, а также для обеспечения возможности определения датчиком давления электронного блока давления в кольцевой области, окружающей буровую скважину.

Также, как показано на фиг. 3 и 4, продолжение 252 основного кожуха проходит из и может быть сформировано, как единая деталь с основным кожухом 200. Как показано на фиг. 4, продолжение основного кожуха образует входное отверстие 256. Внутренняя резьба продолжения основного кожуха выполнена для установки резьбового конца 260 основного сборочного болта 264. В собранном состоянии множество предварительно нагруженных болтов 268 может быть использовано для приложения силы сжатия предварительной нагрузки к множеству электрически изолирующих электрических изоляторов 272 таким образом, как будет описано далее. Согласно другим вариантам осуществления вместо основного сборочного болта может быть использован вал. Свободный конец такого вала может быть выполнен с резьбой, на которую навинчивают гайки, вместо предварительно нагруженных болтов 268. Гайка может быть отрегулирована так, чтобы она прикладывала предварительную нагрузку. Такой вал может быть сформирован, как единая деталь с основным кожухом 200, или может быть выполнен с возможностью резьбового соединения с продолжением 252 основного кожуха. В варианте осуществления электрические изоляторы представляют собой керамические элементы. В то время как керамические элементы могут быть выполнены с приданием им любой соответствующей формы, сферические керамические изоляторы были определены, как удобные для использования. Другие соответствующие формы будут описаны далее. Основной кожух, промежуточный кожух, крышка, основной сборочный болт и другие соответствующие элементы, в общем, могут быть выполнены из соответствующих высокопрочных материалов, таких как, например, 4340, 4140, 4142, а также 15-15HS или Монель K500 (в котором последние два представляют собой немагнитные сплавы высокой прочности), поскольку эти элементы подвергаются воздействию потенциально неблагоприятной среды в скважине, а также относительно большим силовым нагрузкам во время работы под землей. Выбор материала может быть основан, по меньшей мере, частично, на рабочих характеристиках типичных участков буровой трубы. Промежуточный цилиндр 278 может устанавливаться на продолжение 252 основного кожуха с изолирующим диском 282, который примыкает к торцевой поверхности продолжения основного кожуха.

Далее внимание будет направлено на фиг. 5 и 6, совместно с фиг. 2-4.

На фиг. 5 схематично показан на виде с сбоку с частичным разрезом подземный кожух 54 в собранном состоянии, в котором установлен электронный блок 56, в то время как на фиг. 6 показана часть одного конца 300 подземного кожуха на дополнительном увеличенном схематичном виде сбоку в собранном состоянии с частичным разрезом. Как можно видеть на фиг. 5 и 6, промежуточный кожух 220 включает в себя внутренний фланец 310. Когда промежуточный кожух установлен на продолжение 252, изолирующий диск 282 захватывается между одной поверхностью внутреннего фланца 310 и торцевой поверхностью продолжения, в то время как промежуточный цилиндр 278 расположен между боковой стенкой продолжения и внутренней боковой стенкой промежуточного кожуха. Одновременно, кольцевой промежуточный диск 314 сформирован с отверстиями, которые выполнены с возможностью установки в них изоляторов 272 большего диаметра таким образом, что каждый изолятор частично устанавливается в полусферическую (то есть, в участок сферической формы) выемку 318 (фиг. 4), сформированную торцевой стороной 322 основного кожуха 200 и частично устанавливается в полусферическую выемку 326 (фиг. 3), сформированную в торцевой стороне 330 промежуточного кожуха 220. Основной сборочный болт 264 образует канал 334 (фиг. 3 и 4), в который устанавливают разделенную изолирующую втулку 338. Когда последняя находится на месте, основной сборочный болт устанавливают через первые и вторые изолирующие или упорные кольца 340 и 342, соответственно, с тем, чтобы соединить их по резьбе с продолжением 252. Внешняя поверхность разделенной изолирующей втулки 338 устанавливается противоположно внутренней поверхности фланца 310. Внешняя изолирующая втулка 350 устанавливается так, что она окружает головку основного сборочного болта и проходит до фланца 310 снаружи от изолирующих колец 340 и 342. Когда основной сборочный болт 264 установлен, предварительно нагруженные болты 268 могут быть завинчены так, чтобы они прикладывали сжимающую предварительную нагрузку к изоляторам 272. Сила предварительной нагрузки может быть основана на многих факторах, включающих в себя, но без ограничений, тип материала, из которого сформированы изоляторы, форма изоляторов, ожидаемые нагрузки, с которыми можно столкнуться во время работы под землей. Сила предварительной нагрузки должна быть достаточно большой, таким образом, чтобы сила вытягивания буровой установки, изгиб бурильной колонны или любая их комбинация не привели к смещению одного или более изоляторов. После приложения силы предварительной нагрузки входная воронка 360 может быть вставлена в муфту 222 таким образом, что сквозное отверстие 364 продолжается через узел до сквозного канала 368, который сформирован в основном кожухе 200, и приводит к противоположной муфте 210 с внутренней резьбой таким образом, что буровая жидкость может протекать через узел, и может выбрасываться из буровой головки 50 в виде струй 52 (фиг. 1) или через некоторый другой подземный инструмент, для которого требуется подача жидкости. Входная воронка может удерживаться в установленном положении, например, с использованием уплотнительного кольца 370, которое установлено в периферийную канавку входной воронки, а взаимодействующая канавка сформирована в промежуточном кожухе 220. Различные электрически изолирующие элементы, включающие в себя разделенную изолирующую втулку 338, первое упорное кольцо 340, второе изолирующее кольцо 342, промежуточный цилиндр 278, изолирующий диск 282, кольцевой промежуточный диск 314, внешнюю изолирующую втулку 350 и входную воронку 360, могут быть выполнены из любых соответствующих материалов, включающих в себя, но без ограничений, материалы, перечень которых раскрыт непосредственно далее. Первые и вторые упорные кольца могут быть выполнены, например, из TTZ (тетрагонально упрочненного циркония). Каждый из промежуточного цилиндра 278, изолирующего диска 282, кольцевого промежуточного диска 314 и внешней изолирующей втулки 350 могут быть выполнены, например, из PVC (поливинилхлорида), РЕЕК (полиэфирэфиркетона) или ацетала. Входная воронка 360 может быть выполнена, например, из UHMW (полиэтилен со сверхвысоким молекулярным весом) или резины.

Со ссылкой на фиг. 5-7, внимание теперь будет направлено на элементы, относящиеся к установке электронного блока 56 таким образом, что электрические соединения формируют между электронным модулем и компонентами кожуха. На фиг. 7 схематично показано покомпонентное представление элементов на виде в перспективе, иллюстрирующее основной кожух 200, электронный модуль 56, соответствующие элементы электрического соединения и особенности. Как лучше всего показано на фиг. 7, электронный блок может включать в себя продолговатый цилиндрический корпус 400, имеющий первый и второй хвостовые упоры 404 и 408, расположенные на каждом конце из первого и второго концов, соответственно, корпуса. Уплотнительное кольцо 410 может поддерживать корпус в промежуточном положении. На первом конце корпуса 400 может быть установлена электропроводная торцевая крышка 412, которая электрически взаимодействует, например, с отрицательным выводом/клеммой питания внутренней цепи блока. Следует отметить, что такая торцевая крышка может выполнять функцию одного конечного вывода электрического соединения 100b на фиг. 1