Телеметрическая колонна бурильных труб

Телеметрическая колонна бурильных труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 985265

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.01.81 (21) 3233321/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

Е 21 В 47/00

Е 21 В 17/00

Гвсударствеакый хвмитет

СССР

Опубликовано 30.12.82. Бюллетень №48

Дата опубликования описания 05.01.83 (53) УДК 622.24..05(088.8) ilO AertaM изобретений и вткрмтий (72) Авторы изобретения

А. В. Волков, Ю. И. Спиваковский, С. М. Данелянц и М. Ф. Головинов т °

Р".

Всесоюзный научно-исследовательский институт разра3отки -: и эксплуатации нефтепромысловых труб (71) Заявитель (54) ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ КОЛОННА БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Изобретение относится к буровому инструменту, в частности к бурильным трубам с вмонтированными в них проводными линиями связи, и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при бурении глубоких или наклонных скважин, где достоверная информация о параметрах процесса бурения имеет первостепенное значение.

Известна телеметрическая колонна бурильных труб, включающая резьбовые соединения труб и систему кольцевых электрических контактов, расположенных друг за другом на изоляционном основании с переходом к концу на меньший диаметр колец. Эта система располагается строго по оси резьбового соединения труб и имеет эластичные самоуплотняющиеся элементы, герметизирующие электрическое соединение от промывочной жидкости (1).

Недостаток известной конструкции заключается в том,. что она обладает высокой вероятностью повреждения контактов в процессе спускоподъемных операций, так как требуется одновременная центровка электрического и механического соединений, рас. положенных соответственно на оси трубы и на теле трубы, увеличивает гидродинамическое сопротивление в трубах и абразивный износ кабеля и, главное, наружных частей контактной системы, требует высокой трудоемкости операций подготовки контактных систем к соединению по причине плохого подхода к очищаемым от твердых частиц и влаги контактным поверхностям не обеспечивает надежности герметизации контактных систем.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является телеметрическая бурильная колонна труб, включающая соединительные муфты и линию электросвязи с электроконтактными узлами соединения (1).

Недостаток этой конструкции заключается в необходимости установки промежуточных усилителей с индивидуальным питанием (как показали измерения коэффициента индуктивной связи, необходимо усиливать полезный сигнал через каждые 1000 м труб), необходимости установки забойных источников тока. Недостаточна также надежность соединений электрических контак-. тов.

985265

Цель изобретения — расширение диапазона получения информации за счет обеспечения многоканальной связи, а также повышение надежности соединений электрических контактов.

Указанная цель достигается тем, что в телеметрической колонне бурильных труб, включающей соединительные муфты и линию электросвязи с электроконтактными узлами соединения, последние выполнены в виде установленных на концах трубы проходных изоляторов и электроконтактной муфты, причем соединительные .муфты выполнены со шлицами и кольцевыми канавками для фиксаторов осевого перемещения, а концы труб имеют ответные им поверхности.

Фиксатор осевого перемещения шлицевой соединительной муфты может быть выполнен в виде спирали из стержня прямоугольного сечения.

При изготовлении бурильных труб из легкосплавного материала B канавке под фиксатор осевого перемещения может быть установлено упрочняющее кольцо.

Электроконтактная муфта может быть выполнена в виде патрубка из эластичного материала, имеющего скосы по торцам и армированного попарносвязанными планкой роликами, причем патрубок имеет установленные по торцам нажимные кольца с ответной скосам патрубка поверхностью и установленную в средней его части стальную втулку с уплотнительными элементами на наружной стороне.

Фиксаторы осевого перемещения шлицевой муфты имеют средства их установки в рабочее положение.

На фиг. 1 показаны соединения концов труб телеметрической бурильной колонны, общий вид; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. l; на фиг. 3 — сечение Б — Б на фиг. 2; на фиг. 4 — узел контакта системы электрических соединений телеметрической бурильной колонны; на фиг. 5 — сечение

 — В на фиг. 4.

Телеметрическая колонна бурильных труб 1 имеет одинаковое устройство своих концов, которые при соединении труб входят в соединительную шлицевую муфту 2 и фиксируются закладным элементом 3. Кон цы трубы оснащены проходным изолятором 4, несущим проходные контакты 5, образующих при соединении труб гальванический контакт с контактными роликами 6, попарно закрепленных с помощью осей .7 на соединительных планках 8. Втулка 9, несущая на себе уплотнительные элементы

10, вмонтирована в корпус электроконтактной муфты 11, выполненный из эластичного изоляционного материала и ограниченный по своим торцам упорными кольцами 12.

Для труб, изготовленных из алюминиевых сплавов предусмотрено упрочняющее (армирующее) кольцо 13, предохраняющее поверхности канавок на концах труб от смя5 ! о

SS

1 тия и быстрого износа. Изолированные проводники 14 заложены в канавки, проходящие по образующим цилиндрической поверхности труб (или по выступам шлицов) и закреплены там, например, отверждающимся составом. Вкладыш 15 фиксируется в требуемом положении пружинной планкой

16, закрепленной на оси !7.

Телеметрическая колонна бурильных труб 1 при работе передает крутящий момент (роторное бурение) или воспринимает реактивный момент (турбинное бурение) своими шлицами и шлицами муфты 2. Растягивающая осевая нагрузка воспринимается трубами через фиксатор 3 и кольцевые канавки (для труб из алюминиевых сплавов со стальными шлицевыми муфтами эта нагрузка передается также и через армирующее стальное кольцо 13).

Сжимающая осевая нагрузка воспринимается торцами труб. Герметизация соединения труб от внутреннего давления достигается уплотнительными элементами 10, а от наружнего давления — эластичным корпусом электроконтактной муфты 11, при этом также достигается герметизация электрического соединения.

Верхнее соединение трубы со шлицевой муфтой осуществляется на трубной базе (или на мостках буровой), для чего шлицевая муфта 2 надевается на конец трубы 1, шлицы муфты и трубы совмещаются и муфта надвигается дальше и, до совмещения кольцевых канавок трубы и муфты. После этого фиксатор 3, выполненный в виде спирали, вдвигается до конца в тангенциальное окно муфты 2, при этом в случае заедания спираль может вращаться по ходу витка, чем достигается центровка спирали по канавкам и удаление заклинивающих частиц в межвитковое пространство спирали.

Подготовленные таким образом трубы могут спускаться в скважину обычным способом с помощью талевой системы, крюка и элеватора.

После спуска первой трубы в ее муфту закладывается электроконтактная муфта 11 (9, 10, 12), которая вдвигается по шлицам до упора вниз. Затем на элеваторе подается с мостков следующая труба, которая направляется по шлицам муфты до упора торцов соединяемых труб. При этом канавка верхней трубы и канавка муфты совмещаются, после чего закладной элемент .вдвигается в канавки трубы и муфты через тангенциальное окно в муфте. Далее операции по соединению труб при спуске телеметрических труб повторяются. При подъеме труб операции выполняются в обратном порядке, только с той разницей, что подъем осуществляется свечами и соединения внутри свеч не разбираются, а также что электроконтактные муфты 9, 10, 11 12 из муфты 2 не вынимаются. При последующих спусках необходимо протереть сухой ветошью контактные части соединений труб 4, 5, 6.

985265

Телеметрическая колонна бурильных труб 1 кроме силовых функций (механическая и гидравлическая силовая передача с поверхности на забой) выполняет функции многоканальной линии связи с забоем скважины. Каждая линия связи образуется изолированным проводником 14, заключенным в паз, выполненным на поверхности трубы 1 и закрепленным в этом пазу изоляционным материалом, например эпоксидной смолой.

На концах трубы 1 провод 14 пропущен в отверстия, выполненные в ее теле, и выходит в гнездо проходных изоляторов 4, где соединяется с проходным контактом 5.

Проходные изоляторы 4 запрессовываются в гнезде, трубы 1 с одновременной заливкой изоляционным материалом всех пустот под проходным изолятором, в отверстиях и пазах трубы. Соседние трубы образуют электрическую цепь с помощью электроконтактной муфты, имеющей соединительные планки 8 с закрепленными на их концах контактными роликами 6. При соединении труб в момент касания их торцов создается надежный контакт между проходными контактами 5 и контактными роликами 6, так как при осевом перемещении торца верхней трубы возникает усилие на упорном кольце 12, которое передает это усилие эластичному корпусу 11 электроконтактной муфты, а так как кольца 12 и герметизирующий стакан 9 имеют торцы, скошенные со стороны расположения контактных роликов 6, то осевое усилие преобразуется в радиальное, направленное на контактные ролики 6, благодаря чему и достигается надежность электрического соединения с одновременной герметизацией (от внешнего давления).

Ролик 6 может поворачиваться на своей оси 7, что необходимо ввиду относительного перемещения ролика 6 и проходного контакта 5 в момент посадки верхней трубы на торец, когда радиальные усилия на ролик 6 могут достигать значительных усилий Таким образом, электрическая цепь при составлении колонны из телеметрических труб 1 образуется проходным контактом 5 на нижнем конце нижней трубы, проводником 14, проходным контактом 5 на верхнем конце нижней трубы, нижним контактным роликом 6 электроконтактной муфты, осью 7, соединительной планкой 8, осью, 7 верхнего контактного ролика 6, роликом 6, проходным контактом 5 на нижнем конце верхней трубы и т. д.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства . заключается в снижении времени на проведение работ, связанных со спуском, бурением и получением информации по каналу связи.

Формула изобретения

1. Телеметрическая колонна бурильных труб, включающая соединительные муфты и линию электросвязи с электроконтактными узлами соединения, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона получения информации за счет обеспечения многоканальной связи, а также повышения надежности соединений электрических контактов, электроконтактный узел соединения выполнен в виде установленных на концах трубы проходных изоляторов и электроконтактной муфты, причем соединительные муфты выполнены со шлицами и кольцевыми

20 канавками для фиксаторов осевого перемещения, а концы труб имеют ответные им поверхности.

2. Телеметрическая колонна по п. I, отличающаяся тем, что фиксатор осевого пе2S ремещения шлицевой соединительной муфты выполнен в виде спирали из стержня прямоугольного сечения.

3. Телеметрическая колонна по пп. i и 2, отличающаяся тем, что при выполнении труб из легкосплавного материала в канавщ ке под фиксатор осевого перемещения установлено упрочняющее кольцо.

4. Телеметрическая колонна по п. 1, отличающаяся тем, что электроконтактная муфта выполнена в виде патрубка из эластичного материала, имеющего скосы по

35 торцам и армированного попарносвязанными планкой роликами, причем патрубок имеет установленные по торцам нажимные кольца с ответной скосам патрубка поверхностью. . и установленную в средней его части сталь40 ную втулку с уплотнительными элементами на наружной стороне.

5. Телеметрическая колонна по пп. 1 — 4, отличающаяся тем, что фиксаторы осевого перемещения шлицевой муфты имеют средства их установки в рабочее положение.

45 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

l. Патент Франции № 1244440, кл. E 21 В, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР № 874957, кл. E 21 В 17/00, 1978.

985265 фиг.4 фиг. 5

Составитель В. Родина

Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор Л. Бокшан

Заказ 10116/43 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4