НАДДОЛОТНЫЙ МОДУЛЬ
ABOVE-BIT MODULE

Предложение относится к области промысловой геофизики и предназначено для измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи.
Информация с забоя о технологических параметрах, таких как: обороты долота, осевая нагрузка на долото, уровень вибрации, геофизическая информация о разбуриваемой породе, измеряется непосредственно датчиками, расположенными в наддолотном модуле, устанавливаемом вблизи долота, и передается на основную забойную телеметрическую систему (ЗТС) по электромагнитному каналу связи (Развитие забойных телесистем с электромагнитным каналом связи. / В.П.Чупров, А.В.Бельков, А.А.Бикинеев, Ф.С.Константинов, Р.А.Шайхутдинов, С.Н.Шибанов. // НТВ «Каротажник», №113, 2003 г., Тверь, с.36).
Наддолотный модуль (НДМ) выполнен в виде переводника длиной от 0,5 до 0,7 м из высокопрочного сплава, через центральное промывочное отверстие которого протекает буровой раствор. Во фрезерованных выемках корпуса НДМ расположены измерительные датчики, электроника, а на поверхности корпуса - центральный электрод и изоляторы.
Известно устройство для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи (пат. РФ на полезную модель №27839, пр. 30.05.2002 г.).
Известное устройство содержит ЗТС, включающую бурильную колонну, корпус, блок питания, измерительные модули, модуль приемно-передающего устройства, электрический разделитель, выполненный в виде отдельного переводника, устанавливаемого непосредственно над забойным двигателем, а также установленный непосредственно над долотом НДМ, соединенный с валом забойного двигателя и долотом.
Недостаток известных устройств заключается в их конструкциях.
Центральный электрод устанавливается электрически изолированно, на корпусе НДМ, между двумя изоляторами и фиксируется относительно корпуса от проворачивания в процессе бурения. В процессе работы НДМ механические, вибрационные нагрузки в стыках между изоляторами и электродом образуют зазоры и со временем увеличивают их, разрушая изоляторы и смещая электрод относительно выемок в корпусе, нарушая их герметичность. Все измерительные схемы, находящиеся в выемках корпуса, подвергаются воздействию агрессивной скважинной среды и выходят из строя, что требует полного демонтажа и монтажа НДМ.
Известно устройство для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи, в котором задача повышения надежности конструкции и увеличения ресурса работы частично решается путем выноса центрального электрода за пределы герметичной части корпуса и отделения от этой части уплотнительными элементами (пат. РФ №2351759, приор. 07.09.2007 г., публ. 10.04.2009 г.).
Известный модуль содержит корпус с центральным промывочным отверстием, электрически изолированный от корпуса центральный электрод, расположенный между изоляторами, при этом в выемках корпуса модуля расположены электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство. Центральный электрод на корпусе вынесен из герметичной части с выемками, отделен от этой части уплотнительными элементами и снабжен точечным электроконтактом, а электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство находятся в герметичной части модуля, изолированной от попадания скважинной жидкости с помощью уплотнительных элементов и зафиксированной от смещения относительно корпуса.
Известная конструкция позволяет продлить срок службы электрических плат, так как они находятся в герметичной части корпуса, но проблема сохранности изоляторов остается, кроме того, в такой компоновке увеличивается длина модуля и снижается управляемость ориентирующей компоновки низа бурильной колонны.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому НДМ является устройство для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи (пат. РФ на полезную модель №27839, пр. 30.05.2002 г.).
Входящий в известное устройство НДМ содержит корпус с центральным промывочным отверстием, на котором размещен центральный электрод, расположенный между изоляторами и электрически изолированный от корпуса, при этом в выемках корпуса НДМ расположены электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, а в модуль передающего устройства ЗТС введено приемно-обрабатывающее устройство, осуществляющее прием сигналов от НДМ.
Центральный электрод НДМ изолирован от корпуса покрытием из электроизоляционного материала, а электрические схемы, измерительные датчики и источник питания находятся в герметичной части НДМ, изолированной от попадания скважинной жидкости с помощью уплотнительных элементов.
Недостаток устройства, как указывалось выше - низкая надежность фиксации центрального электрода.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности фиксации центрального электрода и упрощение конструкции.
Указанная задача решается тем, что в заявляемом НДМ, содержащем корпус с центральным промывочным отверстием, электрически изолированный от корпуса центральный электрод, расположенный между изоляторами, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электрические платы (электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство и т.д.), фиксация изолятора, расположенного в муфтовой части корпуса, выполнена в виде сопрягаемых выступов и пазов, изготовленных в этом изоляторе, муфтовой части корпуса и гильзе центрального электрода, а другой изолятор центрального электрода, расположенный в противоположной от муфтовой части корпуса, установлен на резьбе с левым направлением.
На фиг.1 дана конструкция наддолотного модуля.
На корпусе 1 установлен центральный электрод (гильза) 2 с изоляционным покрытием 3, размещенный между двумя изоляторами 4 и 5. Изолятор 4, расположенный в муфтовой части 6 корпуса 1, зафиксирован между муфтовой частью 6 корпуса 1 и гильзой 2 посредством сопрягаемых выступов 7 и пазов 8. Изолятор 5, расположенный в противоположной от муфтовой части 6 корпуса 1, установлен на резьбе 9 с левым направлением. В герметичной части корпуса 1 размещены электронные платы 10, изолированные уплотнительными элементами 11. «А» - направление движения долота с НДМ.
Передача сигнала от НДМ на ЗТС осуществляется с помощью беспроводного канала связи, который предусматривает наличие электрического диполя. Электрический диполь образован корпусом 1 и центральным электродом (гильзой) 2 с изоляционным покрытием 3, нанесенным на корпус 1, и изоляторами 4 и 5. При сборке НДМ выступы 7 и пазы 8 входят в зацепление друг с другом и образуют единую неподвижную систему. Изолятор 5 выполнен с внутренней резьбой 9, входящей в зацепление с ответной резьбой на корпусе 1. Изолятор 5 и гильза 2 соприкасаются по гладкой поверхности. Учитывая то, что в процессе бурения вращение НДМ осуществляется вправо по часовой стрелке «А», направление резьбы 9 выполнено левым, поэтому изолятор 5 в процессе вращения стремится заворачиваться и с усилием постоянно поджимает гильзу 2, тем самым, предотвращая возникновение зазоров между сопрягаемыми деталями (изолятором 4, корпусом 1, гильзой 2 и изолятором 5 между собой). В результате скорость износа изоляторов уменьшается и увеличивается время непрерывной работы НДМ без замены.