УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ

Предполагаемая полезная модель относится к аппаратуре, используемой при бурении скважин, и предназначена для отображения инклино-метрической информации и технологических параметров процесса бурения в наглядном и удобном для анализа виде на графическом жидкокристаллическом индикаторе в режиме реального времени.
Известен информационно-технологический геонавигационный комплекс, содержащий пульт бурильщика, блок обработки и визуализации, выполненный в виде соединенных между собой преобразовательного комплекса и компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему, датчик крутящего момента, наземные приборы: газоанализатор, датчик расхода и датчик давления и установленные в корпусе забойной телеметрической системы блок инклинометрии и датчик осевой нагрузки. (Молчанов А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. - М.: Недра, 1983, с. 178-184).
Известен также информационно-технологический геонавигационный комплекс, содержащий пульт бурильщика, блок обработки и визуализации, выполненный в виде соединенных между собой преобразовательного комплекса и компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему, датчик крутящего момента, наземные приборы: газоанализатор, датчик расхода, датчик давления и установленные в корпусе забойной телеметрической системы блок инклинометрии и датчик осевой нагрузки. Комплекс снабжен наземными датчиком плотности и датчиком наличия газовой фазы, датчиком уровня бурового раствора, установленным в приемной емкости, исполнительными органами системы управления, соединенными с выходом компьютера (Пат. РФ №2208154, опубл. 10.07.2003 г.).
Недостаток комплексов заключается в том, что значения всех параметров выводятся на стрелочные приборы и самописцы, а анализ ситуаций, возникших во время бурения, зависит от опыта специалиста, обслуживающего аппаратуру. Оценка сложившейся ситуации требует сложных расчетов и длительного анализа.
Известен пульт бурильщика индикаторный, содержащий корпус, панель управления, лицевую панель со световыми элементами отображения информации, при этом световые элементы отображения технологического процесса размещены на лицевой панели в виде световых индикаторов, каждый из которых соответствует технологическому параметру или сообщению, в котором световые индикаторы выполнены в виде светодиодных индикаторов, расположенных по сплошной окружности, и в виде индикаторов, расположенных двумя горизонтальными рядами, а панель управления выполнена в виде станции параметров, соединенной кабелем связи с модулем связи, причем последний соединен кабелем связи с лицевой панелью, выполненной в виде переносного модуля индикации с конструктивными элементами, позволяющими закреплять его на вертикальной плоскости (Пат. РФ на полезную модель №67788, опубл. 27.10.2007).
Известная полезная модель обеспечивает большую наглядность представления визуальной информации о процессе бурения. Кроме того, полезная модель повышает удобство в работе буровой бригады, так как позволяет вынести пульт управления непосредственно на буровую.
Недостаток устройства заключается в несовершенстве конструктивных элементов, позволяющих закреплять его на вертикальной плоскости только в определенном месте, что ограничивает возможность перестановки пульта в нужное место на буровой. Кроме того, соединение модуля индикации, лицевой панели и модуля связи посредством кабеля связи ограничивает перемещение пульта на расстояние, превышающее длину кабеля связи.
Известен также выносной пульт бурильщика с радиосвязью в составе станции контроля процесса бурения «Леуза-2» с беспроводной связью, содержащий корпус, заднюю крышку, лицевую панель, передающую и приемную антенны радиосвязи, приспособление на задней крышке для крепления пульта к вертикальной поверхности. Станция контроля процесса бурения «Леуза-2» предназначена для непрерывного контроля и регистрации технологических параметров процесса бурения с целью оперативного управления бурением и оптимальной, безаварийной проводки скважины (www.npf-geofizika.ru/leuza).
Выносной пульт бурильщика осуществляет сбор и визуализацию информации с датчиков. Информация с пульта бурильщика в автоматическом режиме в блоке обработки и визуализации, выполненном в виде соединенных между собой преобразовательного комплекса и компьютера с монитором принимается и обрабатывается компьютером на рабочем месте мастера (оператора) и позволяет оперативно решать задачи по контролю и управлению процессом бурения. Пульт бурильщика устанавливается на буровой в непосредственной близости от бурильщика и осуществляет двустороннюю связь с компьютером для передачи/приема информации (www.npf-geofizika.ru/leuza/pult.htm).
Недостаток известного пульта бурильщика заключается в том, что приспособление для крепления пульта к вертикальной поверхности выполнено в виде петель, с помощью которых пульт закрепляется в определенном месте, что ограничивает возможность перестановки пульта в нужное место на буровой.
Существенным недостатком всех вышеперечисленных пультов является привязанность их к электрической сети, так как все они запитываются от источников переменного тока.
Кроме того, необходимым условием для осуществления радиосвязи между передающей и приемной антеннами является отсутствие металлических преград между ними, что ограничивает зону действия радиоканала.
Задачей предполагаемой полезной модели является повышение удобства эксплуатации и увеличение зоны действия радиоканала за счет усовершенствования переносного пульта бурильщика с радиосвязью, которым можно пользоваться в любом удобном месте для визуального наблюдения бурильщиком, например, перемещать пульт без ограничений и закреплять его непосредственно на металлических частях буровой.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для контроля и регистрации инклинометрической информации и технологических параметров процесса бурения, включающем установленный на буровой переносной пульт бурильщика с радиосвязью (пульт), содержащий корпус, заднюю крышку с приспособлением для крепления к вертикальной поверхности, лицевую панель с элементами отображения информации, а также устройство сопряжения с объектом (УСО), установленное в вагончике оператора и забойную телеметрическую систему (ЗТС), пульт снабжен отдельным встраиваемым радиомодулем с высокочастотным (ВЧ) разъемом антенного входа, автономным источником питания и дополнительным приспособлением для крепления к металлической поверхности, при этом задняя крышка корпуса пульта из магнитопрозрачного (немагнитного) материала, например пластика (поликарбонат), внутри указанного корпуса на его задней крышке зафиксирована монтажная накладка с установочными углублениями, в которых размещены магнитные вставки, а УСО снабжено отдельным встраиваемым радиомодулем, имеющим радиосвязь с радиомодулем пульта, при этом к ВЧ разъему антенного входа радиомодуля пульта подключен изолированный провод со струбциной на другом конце для крепления к металлической конструкции буровой, а к ВЧ разъему антенного выхода УСО подключен другой изолированный провод, второй конец которого прикреплен к металлическому корпусу вагончика оператора.
На Фиг.1 представлена функциональная схема заявляемого устройства.
На фиг.2 - дан общий вид переносного пульта бурильщика с радиосвязью.
В состав заявляемого устройства входит ЗТС (поз.1), установленный на буровой 2 переносной пульт бурильщика с радиосвязью (пульт) 3, блок обработки и визуализации, выполненный в виде соединенных между собой устройства сопряжения с объектом - УСО 4 и персонального компьютера 5, расположенных в вагончике оператора 6. Электрический сигнал от ЗТС 1 через антенну связи (заземлитель 7 - буровая вышка 2) поступает на входы УСО 4, соединенного с компьютером 5. К высокочастотному (ВЧ) разъему антенного выхода 8 отдельного, малогабаритного, функционально завершенного, встраиваемого радиомодуля 9 УСО 4 подключен в качестве антенны изолированный провод 10, второй конец которого прикреплен к металлическому корпусу вагончика оператора 6. Входы 11 и 12 УСО 4 соединены полевыми геофизическими кабелями 13 и 14, соответственно, с буровой вышкой 2 и заземлителем 7.
Пульт 3 устанавливается на буровой 2 в непосредственной близости от бурильщика.
После цифровой обработки принятого сигнала от ЗТС на компьютере 5, например, инклинометрические данные (положение отклонителя, зенит, азимут) выводятся на экран дисплея и параллельно через УСО 4 передаются на пульт 3, что позволяет оперативно решать задачи по контролю и управлению процессом бурения.
Как показано на фиг.2 пульт 3 содержит: герметичный корпус 15, заднюю крышку 16, выполненную из магнитопрозрачного (немагнитного) материала, например, пластика (поликарбонат), за которой внутри корпуса 15 на монтажной панели 17, размещены магнитные вставки 18 в специальных углублениях 19, лицевую панель 20 с элементами отображения информации, отдельный, малогабаритный, функционально завершенный, встраиваемый радиомодуль 21 с ВЧ разъемом антенного входа 22, работающий в диапазоне частот ISM (Industrial, Scientific, Medical) с ограниченной мощностью передатчика (не требующей регистрации официальных органов радиослужбы распределения частотного ресурса). К разъему 22 в качестве антенны присоединен изолированный провод 23 со струбциной на другом конце (на фиг. не показана) для крепления к металлической конструкции буровой 2. В корпусе 15 пульта 3 установлен автономный блок питания 24 (электрические батареи) (фиг.2).
Переносной пульт бурильщика с радиосвязью работает в составе наземной аппаратуры ЗТС.
ЗТС, например, с беспроводным электромагнитным каналом связи типа ЗТС-42ЭМ [1], передает на дневную поверхность информацию в виде электрического сигнала, который принимается антенной связи (заземлитель 7 - буровая вышка 2) и поступает на входы 11 и 12 УСО 4, где сигнал фильтруется, усиливается, оцифровывается и передается на компьютер 5. В свою очередь, принятая информация, после обработки в компьютере, выводится на дисплей в удобном виде для пользователя (оператора) и параллельно передается через радиомодуль 9 УСО 4 на радиомодуль 21 пульта 3, для чего на передней панели УСО расположен ВЧ разъем 8 для подключения передающей антенны 10 (изолированный провод), соединенной с металлическим корпусом вагончика оператора 6. Сигнал, переданный УСО по радиоканалу между корпусом вагончика оператора 6 и буровой 2, принимается приемной антенной 23, подключенной к ВЧ разъему 22 пульта 3, и после обработки выводится на лицевую панель 20 пульта 3 в удобном для пользователя виде. При этом пульт 3 можно прикрепить с помощью магнитов 18 к металлической поверхности на буровой в любом комфортном для бурильщика месте. Антенна 23 при помощи струбцины легко крепится к буровой 2.
Наличие автономного блока питания 24 позволяет бурильщику выбирать удобное местоположение пульта 3 на буровой независимо от наличия электрической сети (из-за отсутствия проводов для подводки питания), что повышает удобство в эксплуатации.
Подключение передающей антенны 10 к корпусу вагончика оператора 6, а приемной антенны 23 - к буровой 2, устраняет необходимость в наличии прямой радиовидимости между передающей и приемной антеннами, увеличивает зону действия радиосвязи и повышает ее устойчивость. Действие радиоканала распространяется на 250-300 м.
1. Чупров В.П. и др. Развитие забойных телесистем с электромагнитным каналом связи. // НТВ «Каротажник». Тверь: АИС. 2003. Вып.113, с.3-41.