СПОСОБ ЗАПУСКА АВТОНОМНОГО СКВАЖИННОГО ПРИБОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR ACTUATION OF AUTONOMOUS DOWNHOLE DEVICE AND FACILITY FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к технике для геофизических и геолого-технологических исследований скважин автономными приборами в процессе бурения и предназначено для запуска автономного скважинного прибора в работу.
Известна конструкция автономного узла бурового устройства, совмещенного с буровой коронкой, и содержащая источник автономного питания и электронные схемы с датчиками (Заявка Великобритании №2312905, МПК Е21В 47/06, заявлена 09.05.96).
В данном устройстве источник питания и электронные схемы расположены внутри на корпусе прибора в связи с тем, что центральная часть устройства представляет собой полый канал для прохождения бурового раствора к буровой коронке. Включение источника автономного питания производят в полевых условиях, что представляет собой трудоемкий процесс.
Известны способ и устройство для запуска автономного скважинного прибора (Пат. РФ №2240584, Е21В 47/00 «Способ запуска автономного скважинного прибора и устройство для его реализации», Пр. 03.02.2003 г., публ. 20.11.2004) (Прототип к заявленным способу и устройству).
Известный способ запуска автономного скважинного прибора содержит операции электрического подсоединения или отсоединения автономного источника питания к электронной схеме прибора, которые осуществляют непосредственно перед спуском прибора в скважину или после его подъема, путем воздействия переменным электромагнитным полем от внешнего источника электромагнитной энергии на схему электронного ключа через корпус прибора. Для чего с помощью внешнего источника электромагнитной энергии инициируют переменный магнитный поток, который внутри скважинного прибора преобразуется преобразователями электромагнитной энергии в напряжение питания и управления электронным ключом, с помощью которого подключают или отключают автономный источник питания к электронной схеме, в зависимости от выбора соответствующего преобразователя.
Известное устройство для запуска автономного прибора по пат. РФ №2240584 содержит корпус с расположенными в нем автономным источником питания, электронным ключом и электронной схемой и снабжено внешним источником электромагнитной энергии. Внутрь корпуса введены преобразователи электромагнитной энергии, которые максимально приближены к внутренней поверхности корпуса, но не контактируют с ним, и удалены друг от друга на максимально возможное расстояние, при этом выход одного преобразователя электромагнитной энергии соединен с входом включения электронного ключа, выход другого преобразователя соединен с входом выключения электронного ключа, вход которого соединен с источником питания, выход электронного ключа соединен с электронной схемой.
Недостатки известного способа и устройства заключаются в следующем.
Так как операции подсоединения или отсоединения автономного источника питания к электронной схеме прибора осуществляют путем воздействия переменным электромагнитным полем от внешнего источника электромагнитной энергии на схему электронного ключа через корпус прибора, то известный способ срабатывает при условии выполнения корпуса прибора тонкостенным.
В том случае, когда автономный прибор применяется в условиях повышенного давления, корпус прибора изготавливают толстостенным, усиленным, способ осуществить невозможно, так как корпус прибора становится экраном для внешнего электромагнитного поля.
Кроме того, согласно описанию патента №2240584 (колонка 8) запуск автономного прибора производят в лабораторных условиях (в помещении на буровой, где присутствует источник переменного напряжения, например промышленная сеть в 220 В). Так как внешний источник электромагнитной энергии, который инициирует переменный магнитный поток, запитывается от промышленной сети, запуск автономного прибора в лабораторных условиях не представляет затруднений.
Однако, когда автономный прибор находится в составе КНБК (компоновка низа буровой колонны) в рабочих условиях буровой на устье скважины, операции подсоединения или отсоединения автономного источника питания прибора к электронной схеме производят либо после демонтажа автономного прибора и переноса его в лабораторию, что занимает определенную часть времени и снижает автономность прибора, либо применяют электрический удлинитель от стационарного источника напряжения в 220 В, что в рабочих условиях на буровой неудобно и небезопасно для оператора.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения безопасности и удобства в эксплуатации.
Указанная задача решается тем, что в способе запуска автономного скважинного прибора, содержащем операции электрического подсоединения или отсоединения внутреннего автономного источника питания к электрической схеме упомянутого прибора, которые осуществляют с помощью электронного ключа с исполнительным устройством непосредственно перед спуском упомянутого прибора в скважину или после его подъема, указанные операции осуществляют подключением переносного пускового устройства (ППУ) с автономным источником питания к электродам на корпусе упомянутого прибора, электрической цепью соединенным с исполнительным устройством электронного ключа внутри упомянутого прибора.
Предлагаемое устройство для реализации заявляемого способа содержит корпус автономного скважинного прибора с расположенными в нем внутренним автономным источником питания, электрической схемой с передающим блоком, согласующим трансформатором, подключенным выходной обмоткой к электродам внутри упомянутого прибора, и исполнительным устройством с электронным ключом, при этом упомянутый прибор снабжен переносным пусковым устройством (ППУ), подключенным к электродам на корпусе упомянутого прибора, электрической цепью соединенным с исполнительным устройством электронного ключа внутри упомянутого прибора, и содержащим автономный источник питания, таймер включения/выключения, индикатор включения/выключения, инвертор, а внутрь корпуса упомянутого прибора в электрическую цепь введены таймер включения/выключения исполнительного устройства, блок питания с дополнительной обмоткой согласующего трансформатора.
При этом одним из электродов на корпусе автономного скважинного прибора является металлическая стенка корпуса упомянутого прибора, а другим - металлический кожух с контактным выступом, которые изолированы от указанной стенки корпуса упомянутого прибора, кроме того, контактный выступ подпружинен и соединен внутри корпуса упомянутого прибора с одним выводом выходной обмотки согласующего трансформатора, другой вывод которой соединен с металлической стенкой корпуса упомянутого прибора.
ППУ подключено к электродам автономного скважинного прибора при помощи зажимов, электрически соединенных с выводами инвертора, и подпружиненных металлических скоб, контактирующих с указанными электродами.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства для запуска автономного скважинного прибора.
На фиг.2 представлено расположение контактного выступа в корпусе автономного скважинного прибора.
Устройство содержит корпус 1 автономного скважинного прибора, в котором расположены электрические схемы 2 с передающим блоком 3, согласующий трансформатор 4 с обмотками 5 и 6, внутренний автономный источник питания 7 (электрическая батарея) и составляющие электрическую цепь схемы запуска: электронный ключ 8, исполнительное устройство 9 электронного ключа 8, таймер 10 включения/выключения исполнительного устройства, блок питания 11 (преобразователь AC-DC, преобразующий энергию переменного тока в энергию постоянного тока) с дополнительной обмоткой 12 (фиг.1).
Автономный скважинный прибор комплектуется переносным пусковым устройством (ППУ) 13, которое содержит автономный источник питания 14 (электрическая батарея), инвертор 15 (DC-АС преобразователь, преобразующий энергию постоянного тока в энергию переменного тока), таймер 16 включения/выключения, светодиодный индикатор 17 «вкл.»/«выкл.», механический выключатель 18, схему проверки запуска 19, имеющую светодиодный индикатор 20 и механический ключ (тумблер) 21 (фиг.1).
При подключении ППУ 13 выходы 22 и 23 инвертора (DC-АС преобразователь) 15 электрическими проводами 24 соединяются с двумя электродами на корпусе упомянутого прибора при помощи зажимов 25, 26 и подпружиненных металлических скоб 27, 28, соответственно устанавливаемых на металлическом кожухе 29 и металлической стенке корпуса 1, и контактирующих с ними (фиг.1).
Первым электродом является металлический кожух 29, электрически изолированный от корпуса 1 упомянутого прибора с помощью изоляторов 30 и изоляционного слоя 31. При этом металлический кожух 29 соприкасается с подпружиненным контактным выступом 32, который изолирован от корпуса изолятором 33. Контактный выступ 32 снабжен пружиной 34 (фиг.2).
Вторым электродом является металлическая стенка корпуса 1 упомянутого прибора. Выходная обмотка 6 согласующего трансформатора 4 электрически соединена внутри упомянутого прибора с первым и вторым электродами (металлическая стенка корпуса 1 и контактный выступ 32, соприкасающийся с металлическим кожухом 29).
Реализацию способа удобно показать на работе устройства.
Для подключения внутреннего автономного источника питания 7 к электрическим схемам 2 автономного скважинного прибора используют ППУ 13. Для чего ППУ 13 с автономным источником питания 14 при помощи зажимов 25 и 26 на проводах 24 с внешней стороны упомянутого прибора подключают к подпружиненным металлическим скобам 27 и 28, контактирующим с электродами 29 и 1, которые внутри упомянутого прибора соединяются с выходной обмоткой 6 согласующего трансформатора 4 передающего блока 3. При подключении ППУ 13 к электродам 29 и 1 упомянутого прибора трансформатор 4 становится силовым трансформатором инвертора 15.
При включении тумблера (механический выключатель) 18 ППУ 13 питание от электрической батареи 14 подается одновременно на таймер 16 и инвертор 15. Таймер 16 начинает отсчет времени.
Одновременно с обмотки 12 трансформатора 4 переменное напряжение подается на вход блока питания 11 (преобразователь АС-DC), на выходе которого вырабатывается напряжение питания таймера 10. Тем самым таймер 10 автономного скважинного прибора начинает отсчет времени синхронно с таймером 16 ППУ 13.
По истечении заданного времени сигнал на выходе таймера 10 приводит в действие исполнительное устройство 9, замыкающее электронный ключ 8, соединяющий внутренний автономный источник питания 7 с электрическими схемами 2. Параллельно, по истечении такого же времени, на выходе таймера 16 ППУ 13 также появится сигнал и загорится светодиодный индикатор 17, который индицирует об истечении промежутка времени, отведенного на запуск автономного скважинного прибора. После чего выключают тумблер 18 ППУ 13. Для констатации факта запуска упомянутого прибора в работу служит схема проверки 19 со светодиодным индикатором 20 и тумблером 21 в ППУ 13. Индикаторы 17, 20 и тумблеры 18, 21 выведены на панель управления ППУ 13.
Таким образом применение ППУ в составе наземного оборудования автономного прибора, например наддолотного модуля, применяемого в забойных телеметрических системах, сохраняет энергоресурс автономного источника питания прибора и обеспечивает безопасность и удобство в эксплуатации.