НАДДОЛОТНЫЙ МОДУЛЬ (ВАРИАНТЫ)
NEAR-BIT MODULE (VERSIONS)

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения.
Известен наддолотный модуль (НДМ) (пат. РФ на изобретение №2509209, 21.08.2012 ), который содержит 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, электронные платы. 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, расположенных в противоположной от муфтовой части корпуса, установлен на резьбе с левым направлением.
Недостатком известного НДМ является разрушение в процессе эксплуатации изолирующего материала, защищающего центральный электрод, в результате динамических нагрузок, а также влияние бурового раствора, свойства которого могут препятствовать прохождению сигнала.
Наиболее близким является устройство для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи (пат. РФ на полезную модель №27839, 30.05.2003).
Известное устройство содержит забойную телеметрическую систему (ЗТС), включающую бурильную колонну, корпус, блок питания, измерительные модули, модуль приемно-обрабатывающего 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.
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 расположены электронные платы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, а в модуль передающего устройства ЗТС введено приемно-обрабатывающее устройство, осуществляющее прием сигналов от НДМ.
Измеряемые НДМ параметры кодируются и передаются путем излучения сигнала электродом модуля в породу по скоростному беспроводному электромагнитному каналу связи на электрический разделитель основной телесистемы, где принимаются, усиливаются, фильтруются, декодируются и вместе с другими параметрами, измеряемыми базовой телесистемой (ЗТС), передаются на поверхность в реальном времени по мощному беспроводному электромагнитному каналу связи этой телесистемы.
Недостаток известного устройства заключается в его конструкции.
Конструкция известного НДМ предусматривает размещение электронных плат в выемках его корпуса, которые с внешней стороны защищены кожухом, являющимся центральным электродом. Поскольку НДМ жестко связан с валом шпинделя забойного двигателя и с долотом, то в процессе вращения вместе с ними во время бурения корпус, а в особенности кожух, подвергаются истиранию при соприкосновении с выбуриваемой породой, в результате чего может произойти разгерметизация полостей, в которых находятся электронные платы, что значительно снижает ресурс работы устройства, приводит к вынужденной замене дорогостоящего НДМ и повышению себестоимости измерений. Наряду с этим, в известном устройстве качество передаваемого сигнала подвержено влиянию бурового раствора, свойства которого могут препятствовать прохождению сигнала.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности конструкции и повышения качества передаваемого сигнала за счет изменения конструкции НДМ.
Поставленная задача решается тем, что НДМ по первому варианту, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы и источник питания, в отличие от известного имеет корпус, образованный из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал, на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале ниппельной части корпуса размещены изоляторы. На наружной поверхности муфтовой части корпуса в зоне расположения электронных плат и источника питания установлена защитная гильза. Один торец гильзы на корпусе зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами. Электронные платы соединены электрическим проводом с ниппельной частью корпуса. При этом муфтовая часть снабжена замковой резьбой для соединения с долотом, а ниппельная часть снабжена замковой резьбой для соединения с валом забойного двигателя. Для фиксации изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, ниппельная часть снабжена фиксирующей втулкой, закрепленной винтами, а контактные поверхности фиксирующей втулки и изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, выполнены с ответными выступами и пазами. Провод, соединяющий электронные платы, расположенные в герметичной части корпуса, с ниппельной частью корпуса, зафиксирован контактным винтом на ниппельной части корпуса.
Поставленная задача по второму варианту решается тем, что НДМ по второму варианту, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы и источник питания, в отличие от известного, имеет корпус, образованный из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале муфтовой части корпуса размещены изоляторы. На наружной поверхности ниппельной части корпуса в зоне расположения электронных плат и источника питания установлена защитная гильза. Один торец гильзы на корпусе зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами. Электронные платы соединены электрическим проводом с муфтовой частью корпуса. При этом ниппельная часть снабжена замковой резьбой для соединения с долотом, а муфтовая часть снабжена замковой резьбой для соединения с валом забойного двигателя. Для фиксации изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, муфтовая часть снабжена фиксирующей втулкой, закрепленной винтами, а контактные поверхности фиксирующей втулки и изолятора, расположенного на части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса, выполнены с ответными выступами и пазами. Провод, соединяющий электронные платы, расположенные в герметичной части корпуса, с муфтовой частью корпуса, зафиксирован контактным винтом на муфтовой части корпуса.
На чертежах представлено
На фиг. 1 - НДМ в разрезе по первому варианту;
На фиг. 2 - Общий вид НДМ по первому варианту;
На фиг. 3 - НДМ в разрезе по второму варианту;
На фиг. 4 - Общий вид НДМ по второму варианту.
Заявляемый НДМ по первому варианту (фиг. 1) представляет собой составной, состоящий из ниппельной части 1 и муфтовой части 2, корпус с центральным промывочным отверстием 3 и с присоединительными замковыми резьбами на концах 4 и 5. Замковая резьба 4 выполнена в ниппельной части 1 корпуса и предназначена для соединения к валу забойного двигателя 6. Замковая резьба 5 выполнена в муфтовой части 2 корпуса и предназначена для присоединения к долоту 7.
В герметичной части НДМ расположены электронные платы 8 и источник питания 9, изолированные от попадания скважинной жидкости уплотнительными элементами 10 и защитной гильзой 11, расположенной на наружной поверхности муфтовой части 2 корпуса. Один торец защитной гильзы 11 зафиксирован посредством выступов 12 и пазов 13 (фиг. 2), а второй торец - винтами 14 (фиг. 1).
Ниппельная часть 1 (фиг. 1) и муфтовая часть 2 соединены между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал 15. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале ниппельной части 1 корпуса размещены изоляторы 16 и 17 соответственно.
Изолятор 16 (фиг. 2) зафиксирован посредством выступов 18 и пазов 19, ответных выступам 20 и пазам 21 фиксирующей втулки 22. Фиксирующая втулка 22 также зафиксирована от проворота винтами 23.
От электронных плат 8 (фиг. 1) отводится провод 24, который создает контакт с изолированной ниппельной частью 1 корпуса. Провод 24 зафиксирован контактным винтом 25. Провод выводится через гермоввод 26.
Заявляемый НДМ по второму варианту (фиг. 3) представляет собой составной, состоящий из муфтовой части 27 и ниппельной части 28, корпус с центральным промывочным отверстием 3 и с присоединительными замковыми резьбами на концах 4 и 5. Замковая резьба 4 выполнена в муфтовой части 27 корпуса и предназначена для соединения к валу забойного двигателя 6. Замковая резьба 5 выполнена в ниппельной части 28 корпуса и предназначена для присоединения к долоту 7.
В герметичной части НДМ расположены электронные платы 8 и источник питания 9, изолированные от попадания скважинной жидкости уплотнительными элементами 10 и защитной гильзой 11, расположенной на наружной поверхности ниппельной части 28 корпуса. Один торец защитной гильзы 11 зафиксирован посредством выступов 12 и пазов 13 (фиг. 4), а второй торец - винтами 14 (фиг. 3).
Муфтовая часть 27 (фиг. 1) и ниппельная часть 28 соединены между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал 15. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале муфтовой части 27 корпуса размещены изоляторы 16 и 17 соответственно.
Изолятор 16 (фиг. 4) зафиксирован посредством выступов 18 и пазов 19, ответных выступам 20 и пазам 21 фиксирующей втулки 22. Фиксирующая втулка 22 также зафиксирована от проворота винтами 23.
От электронных плат 8 (фиг. 3) отводится провод 24, который создает контакт с изолированной муфтовой частью 27 корпуса. Провод 24 зафиксирован контактным винтом 25. Провод 24 выводится через гермоввод 26.
НДМ устанавливается непосредственно между валом забойного двигателя 6 и долотом 7 при помощи замковых резьб 4 и 5 соответственно.
Система работает следующим образом. Информация, замеренная датчиками, расположенными в отсеках с электронными платами 8, передается посредством электромагнитного сигнала на основную ЗТС (не показана). Передача электромагнитного сигнала предусматривает наличие электрического диполя. Электрический диполь образован корпусом НДМ, который в верхней своей части по замковой резьбе 4 соединен с валом забойного двигателя 6, а в нижней части по замковой резьбе 5 соединен с долотом 7. Через долото 7 образуется прямой контакт с породой. Передача сигнала осуществляется с помощью электромагнитного канала связи, который предусматривает наличие электрического разделителя, который электрически разделяет верхнюю и нижнюю части диполя.
По первому варианту выполнения электрический разделитель образован муфтовой частью 1 и ниппельной частью 2 корпуса НДМ, изолированными друг от друга электроизоляционным материалом 15 и изоляторами 16 и 17.
По второму варианту выполнения электрический разделитель образован муфтовой частью 27 и ниппельной частью 28 корпуса НДМ, изолированными друг от друга электроизоляционным материалом 15 и изоляторами 16 и 17.
Преимущества предложенного устройства вытекают из конструктивных особенностей его компоновки, а именно из расположения электрического разделителя непосредственно в самом корпусе НДМ, который в верхней своей части соединен с валом забойного двигателя 6, а в нижней своей части имеет контакт непосредственно с породой через долото 7, что исключает влияние бурового раствора на передаваемый сигнал.