ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ СКВАЖИННОГО ПРИБОРА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
ELECTRIC SEPARATOR OF BOREHOLE INSTRUMENT OF TELEMETERING SYSTEM

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин в процессе бурения и может быть использовано для электрического разделения колонны бурильных труб, использующейся в качестве электромагнитного канала связи при передаче забойной информации.
Известен кожух зондовой части скважинного индукционного прибора по патенту на изобретение №2002048. Кожух содержит переходники с кольцевыми канавками и кольцевыми ребрами, образованными соседними кольцевыми канавками, и пластиковый цилиндр, в котором с целью повышения прочности кожуха в осевом направлении и предотвращения прокручивания переходников при действии крутящего момента, на каждом из кольцевых ребер выполнены плоские лыски. За счет лысок кольцевые ребра имеют переменную высоту, причем минимальная высота каждого из кольцевых ребер равна 0,2…0,35 толщины стенки пластикового цилиндра, а кольцевые канавки переходников выполнены глубиной 0,45…0,6 толщины стенки пластикового цилиндра. Недостатком устройства являются низкий момент и осевая нагрузка, которую может выдерживать кожух без разрушения пластикового цилиндра.
Известен электрический разделитель колонны бурильных труб по свидетельству на полезную модель №17196. Электрический разделитель колонны бурильных труб включает верхнюю и нижнюю части корпуса, соединенные коническим резьбовым участком с диэлектрическим покрытием и цилиндрические слои электроизоляционного материала на наружной и внутренней поверхностях. К торцу нижней части корпуса жестко прикреплена крестовина, предназначенная для установки и фиксации от разворота герметичного кожуха со скважинной аппаратурой. В верхнем переводнике установлена дополнительная крестовина для крепления кабельной секции. Под нижней частью корпуса установлена немагнитная вставка. Под немагнитной вставкой установлен немагнитный переводник. На торце верхней части корпуса выполнены резьбовые отверстия для крепления генератора. Недостатками электрического разделителя являются сложная конструкция и низкая надежность.
Известен электрический разделитель колонны бурильных труб по патенту на изобретение №2058472. Электрический разделитель содержит верхний и нижний металлические переводники, изолированные друг от друга диэлектрическим материалом и соединенные между собой посредством втулки, выполненной из двух частей. Части втулки выполнены разновеликими, при этом на внутренней поверхности частей втулки и сопрягаемой с ней поверхности верхнего переводника выполнены кольцевые и продольные выступы и канавки, наружная поверхность втулки выполнена с конической резьбой, а нижний переводник - с ответной ей резьбой. Верхний переводник и разрезная втулка выполнены из дюралюминиевого сплава и оксидированы. Недостатками электрического разделителя являются малая длина и низкая надежность наружного диэлектрического покрытия. Учитывая разные коэффициенты теплового расширения для стали и стеклопластика, а также низкую адгезию стеклопластика к металлу, можно сделать вывод, что в месте соединения наружного пластикового покрытия с торцом нижнего переводника образуется трещина, через которую будет поступать буровой раствор, снижая сопротивление или электрически соединяя разделенные изолятором отдельные части электрического разделителя.
Известен электрический разделитель для забойных телесистем по патенту на полезную модель №29339 (прототип). Электрический разделитель для забойных телесистем содержит составной металлический корпус с каналом и присоединительными резьбами на обоих концах. Участок с покрытием из диэлектрического материала на наружной поверхности корпуса, диэлектрическую трубную вставку в канале корпуса и изолятор в сопряжении деталей корпуса. Покрытие из диэлектрического материала выполнено прерывистым, в виде, как минимум, двух участков, разобщенных по длине корпуса металлической трубной вставкой, размещенной в средней части корпуса и жестко сопряженной с его деталями двумя резьбовыми соединениями соответственно, причем каждое из них электрически разобщено слоем диэлектрика.
Недостатками электрического разделителя являются отсутствие герметизации трубной вставки в канале корпуса, что приводит к попаданию бурового раствора в зону, где расстояние между электрически разделенными металлическими частями минимально. При знакопеременных нагрузках и вибрациях происходит быстрое насыщение жидкостью стеклопластика, который, как правило, используется в качестве диэлектрика для электрического разделения резьб. Значительное снижение электрического сопротивления между отдельными частями диполя приводит к выходу электрического разделителя из строя. Также недостатком является малая длина наружного диэлектрического покрытия, в породах с высокой концентрацией солей электрически разобщенные части электрического разделителя окажутся электрически замкнутыми через металлическую трубную вставку, размещенную в средней части корпуса. Что значительно осложнит работу электрического разделителя в низкоомных разрезах. Не решен также вопрос фиксации отдельных деталей электрического разделителя от отворота.
Задачами изобретения являются: повышение надежности электрического разделителя, предотвращение попадания бурового раствора между электрически разделенными деталями, входящими в его состав.
Указанные задачи решены за счет новой конструкции электрического разделителя. Электрический разделитель скважинного прибора телеметрической системы содержит составной металлический корпус с присоединительными резьбами на обоих концах. Корпус состоит из верхнего и нижнего переводников, а также промежуточной вставки, расположенной между ними, соединенных между собой резьбовыми соединениями, в которых отдельные металлические части изолированы друг от друга слоем диэлектрика. Участок наружного покрытия из диэлектрического материала, канал для прохождения бурового раствора, в котором установлена диэлектрическая втулка. Промежуточная вставка выполнена с ниппельными резьбами. Внутри нее концентрично установлена диэлектрическая втулка, выступающие концы которой развальцованы и прижаты к торцам промежуточной вставки фиксирующими втулками. Выступающие части фиксирующих втулок входят во внутренние проточки, выполненные в верхнем и нижнем переводниках, и уплотнены. А наружное покрытие полностью закрывает промежуточную вставку и частично заходит на верхний и нижний переводники. На верхнем и нижнем переводниках со стороны промежуточной вставки выполнены наружные проточки на длину захода на них наружного покрытия. На цилиндрических поверхностях, образованных наружными проточками, выполнены пазы, предотвращающие отворот резьб, соединяющих отдельные части электрического разделителя. Пазы на верхнем и нижнем переводниках выполнены открытыми в сторону торца. Внутри промежуточной вставки с двух сторон выполнены проточки под уплотнительные кольца. На торцах фиксирующих втулок и во внутренней проточке нижнего и верхнего переводников выполнены кольцевые выступы, между которыми установлены дополнительные уплотнительные кольца. Тонкостенная часть фиксирующей втулки раскатана внутри диэлектрической втулки. Радиус впадин резьбы, соединяющей промежуточную вставку с верхним и нижним переводниками, равен сумме значений радиуса выступа и толщины диэлектрического покрытия.
Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т.е. удовлетворяет критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1…7, где:
на фиг.1 приведен электрический разделитель скважинного прибора телеметрической системы,
на фиг.2 - выносной элемент А,
на фиг.3 - выносной элемент Б,
на фиг.4 - отдельные детали электрического разделителя,
на фиг.5 - фиксирующая втулка,
на фиг.6 - переводник верхний,
на фиг.7 - переводник нижний,
впад
выст
Электрический разделитель скважинного прибора телеметрической системы состоит из составного металлического корпуса 1 с присоединительными резьбами 2 и 3 на обоих концах. Корпус 1 содержит верхний 4 и нижний 5 переводники, а также промежуточную вставку 6, расположенную между ними, соединенные между собой резьбовыми соединениями, в которых отдельные металлические части изолированы друг от друга слоем диэлектрика 7, участок наружного покрытия 8 из диэлектрического материала, канал для прохождения бурового раствора, в котором установлена диэлектрическая втулка 9. Промежуточная вставка 6 выполнена с ниппельными резьбами 10. Внутри нее концентрично установлена диэлектрическая втулка 9, выступающие концы которой развальцованы и прижаты к торцам промежуточной вставки 6 фиксирующими втулками 11. Выступающие части фиксирующих втулок 12 входят во внутренние проточки 13, выполненные в верхнем 4 и нижнем 5 переводниках, и уплотнены. Наружное покрытие 8 полностью закрывает промежуточную вставку 6 и частично заходит на верхний и нижний переводники. На верхнем 4 и нижнем 5 переводниках со стороны промежуточной вставки 6 выполнены наружные проточки 14 на длину захода на них наружного покрытия 8. На цилиндрических поверхностях, образованных наружными проточками 14, выполнены пазы 15, предотвращающие отворот резьб, соединяющих отдельные части электрического разделителя. Пазы 15 на верхнем 4 и нижнем 5 переводниках выполнены открытыми в сторону торца. Внутри промежуточной вставки 6 с двух сторон выполнены проточки под уплотнительные кольца 16. На торцах фиксирующих втулок 11 и во внутренней проточке верхнего 4 и нижнего 5 переводников выполнены кольцевые выступы 17 и 18, между которыми установлены дополнительные уплотнительные кольца 19. Тонкостенная часть фиксирующей втулки 20 раскатана внутри диэлектрической втулки 9. Радиус впадин резьбы R, соединяющей промежуточную вставку 6 с верхним 4 и нижним 5 переводниками, равен сумме значений радиуса выступа R и толщины диэлектрического покрытия S.
Электрический разделитель скважинного прибора телеметрической системы собирают следующим образом. Ниппельные резьбы 10 промежуточной вставки 6 покрывают несколькими слоями стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой. После полимеризации образуется слой диэлектрика 7, на котором токарной обработкой восстанавливается профиль резьбы с измененными размерами, учитывающими толщину покрытия. С двух сторон в проточки промежуточной вставки 6 вставляются уплотнительные кольца 16. В канал для прохождения бурового раствора устанавливается диэлектрическая втулка 9. Ее выступающие концы развальцовываются. В диэлектрическую втулку 9 с обоих концов запрессовываются фиксирующие втулки 11, тонкостенная часть которых раскатывается внутри диэлектрической втулки 9. Внутренние проточки 13 покрываются смазкой, а конусные резьбы верхнего 4 и нижнего 5 переводников обезжириваются. Внутрь переводников устанавливаются кольца 19. Восстановленный профиль резьбы слоя диэлектрика 7 промежуточной вставки 6 покрывается эпоксидной смолой, после чего отдельные части электрического разделителя сворачивают с моментом большим, чем момент скручивания присоединительных резьб 2 и 3, предназначенных для соединения электрического разделителя с колонной бурильных труб. При этом выступающие части фиксирующих втулок 12 входят во внутренние проточки 13 переводников и уплотняются кольцами круглого сечения. Кольцевые выступы 17 и 18, выполненные на торцах фиксирующих втулок 11 и во внутренней проточке верхнего 4 и нижнего 5 переводника, деформируют дополнительные уплотнительные кольца 19. Кольца 19 занимают весь свободный объем между торцами промежуточной вставки 6 и внутренней поверхностью переводников, предотвращая попадание бурового раствора между изолированными друг от друга деталями электрического разделителя. Открытую после сборки резьб 2 и 3 поверхность промежуточной вставки 6, а также наружные проточки 14 и пазы 15 обезжиривают и покрывают несколькими слоями стеклоткани с эпоксидной смолой до полного заполнения промежутка между переводниками 4 и 5 с заходом стеклопластикового покрытия на наружные проточки 14 переводников. Попадая в пазы 15, пластиковое покрытие предотвращает отворот отдельных деталей электрического разделителя и его разгерметизацию.
Внутри электрического разделителя устанавливается электронный блок скважинного прибора телеметрической системы. Один из контактов подсоединяется через металлические детали электронного блока к верхнему переводнику, а другой - к нижнему. Контакты, детали электронного блока и сам электронный блок на фигурах не показаны. Электрический разделитель устанавливается в колонну бурильных труб на присоединительных резьбах 2 и 3.
За счет электрического разделения колонны образуется электрический диполь для передачи информации об измеряемых параметрах по электромагнитному каналу связи.
Применение изобретения позволило:
1. Повысить надежность электрического разделителя.
2. Предотвратить попадание бурового раствора между электрически разделенными деталями, входящими в его состав.
3. Увеличить расстояние между отдельными частями электрического диполя.
4. Увеличить межремонтный ресурс.
5. Предотвратить отворот резьб, соединяющих отдельные части электрического разделителя.