Забойный сигнализатор

(61) Доп:.лнительное к авт. свидОЗ,О 7.67 (21) 1 167,".72нем заявки с прнсоедин 23) Бриорит Гввудерстввнный нвцптвт Ввввта Инннвтрвн ССО пв двнвм нзобрвтвннд и втнрютнй(45) Дат бликования описания ЗО.О 3.76 ов, В, С. Сбитнев, А, В. Митрофанов и 3, В. Ьюнччк-:) Авторыизобретения тй научно- исследовате и техники разведки Вс ский институт методик) Заяви ойный сигнллизл ройство позволяет буровому наконечп.; ,".с колонковой трубой свободно, неэвви:;п.о:;установившегося движения бурильной кпоп .ки резко переходить от вме 1 цвющих по 1 ;:чает тормозяшее влияние трения зависние) бурильной колонны и обеспечив=своевременное практически мгновм- о.;-:появление сигнала об изменении показ.:1 О ,забойных датчиков при встрече пласта ;п-п.;.с помошью беспроводного эпектрическо;канала связи " забой-устье" буровой. ы. Н крут ящ мыво той. нер пе разовв телеск Это повышает технологических пв рузки, крутяшего ческого даепения и эа счет выпопнени чность ра метровмомента и втчико дввл 1 в Заботорадатчика соедине ов с поь указанных парамет симых подвесок с в телескопическо скольэ устройс ческих цилиндрах) епеско Известен забойный сигнвлиэвтор, вкпб. чающий беспроводный электрический канал связи и соединенные с бурильной колонной и буровым наконечником датчики осевой нагрузки.Предлагаемый сигнализатор отличается тем, что соединение датчиков с бурильной колонной и буровым наконечником выполнено в виде двух концентрическ, цилиндров, один иэ которых через упорные пальцы и толкатель связан с датчиком осевой нагрузки, другой через винт подачи, ходовую гайку и штыревую муфту- с датчикомего момента, а датчик давления прочной жидкости снабжен штыревой муфизмерений трех осевой наггидродина миой жидкости) ий датчиков ошью неэавиими опорами е концентриическое устфиг,1 показаны изолятор и ко- е:. редвтчика; нв фиг.2 -датчик-и;. Г- тель осевой нагрузки; на фи.-.,2 опическое устройство н датчик-пр-о."ель крутяшего момента., на фи-, -преобразователь гидродинамкче;.:;- ения промывочной жидкости, йный сигнвпизатор состоит и" :оп-. контейнера передатчика (см.,",;296453 3тяшего момента (см.фиг. 3) и датчика-пре- .образователя динамического давления жидкб фсти (см.фиг. 41.Изолжор содержит переходник 1 набуриьные трубы, втулки 2 квадратного сечения с изоляци иными прокладками, изолямционные вставки 3, муфты 4 квадратногсечения и переходник 5.Контейнер передатчика имеет антенную го 1,новку 6, антенный вывод 7, блок 8 передатчика, блок 9 питания, герметичный корпус10, пробки 11, внешний корпус 12 и сосдинительный ниппель 13.Датчик - преобразователь осевой нагрузки состоит из верхней пробки 14, серий бного электрического манометра 15 типаД, гидроцилнндра 16, поршня 17, герметичного корпуса 18 и внешнего корпуса19.Телескопическое устройство содержиу Ютолкатель 20, соединительную втулку 21 супорными пальцами:2, буксу 23, винт 24подачи, ходовую гаЛку 25, концентрическиецилиндры внутренний 26 и наружный 27,:верхний 28 и нижний 29 шть ревых полумуфт. ЖДатчик-преобразовгтель, крутящегомомента имеет гидроцилиндр 30 с поршнем31 и электрический манометр 32., Датчик- преобразователь, гидродинамического давления промывочной жидкости 30состоит из соединительного ниппеля 33,верхнеР пробки 34, герметичного кор:.уса35, электрического манометра 36, гидроцилиндра 37 с поршнем 38, штока 39,поршня 40, нижней пробки 41, внешнего ф 5корпуса 42 и переходника 43,Сигналиэатор работаег следующим образом.В процессе бурения осевая нагрузка имомент вращения, составляющие усилие по- фдачи, передаются через бурильные трубы,изолятор и корпус 12 передатчика на ниппель 13, Осевая нагрузка с ниппеля черезпробку 14 и корпус 18 передается гидрсьцилиндру 16, а затем через поршень 17, фбтолкятель 20, упорные пальцы 22, буксу 23,наружный цилиндр 27, внешний корпус 42датчика, переходник 43 - на буровой пако-нечник и забой скважины. При обратной связи реакция осевой Рагрузки воспринимается фпоршнем 17, который сжимает масло, находящееся в цилиндре 16. Давление маслапередается на гибкий элемент(мембрану)манометра 15, где движение мембраны преобразуется в изменение положения движка фреостата, включенного в электрическую схему передающего устройства, Изменение напряжения с выхода реостата по проводам поступает па предатчик, где кодируется (модуллруется) сигнал. Кодированный сигнал в виде импульсов переменного электрического тока благодаря распространению электромагнитной волны вдоль колонны бурильных труб в окружающем пространстве передается на поверхность, где с помощью прьемло- дешифрирующей аппаратуры регистрируются измеряемые параметры. Чувствитег -.ные элементы датчика осевой нагрузки воспринимают только осевую составляющую усилия подачи, передаваемую на забой скважины, Момент враЬения на чувствительныеэлементы датчика не влияет, так, как гндроцилиндр 16 имеет скользящее соединениес толкателем 20 и упорными пальцами телескопического устройства (см.фиг.З).Момент вращения с ниппеля 1 3 черезкорпус 19 передается на втулку 21 и винт24 подачи телескопического устройства,Винт 24 подачи многоходовой резьбой сое.динен с гайкой 25, При вращении винта по;дачи ходовая гайка с гидроцилиндром 30,внутренним цилиндром 26 и полумуфтой 28двигаются поступательно по винту, При.этом штыри пол,.муфты 28 скользят по полумуфте 29, Движение этого узла и сторону внта подачи. (вверх) сжимает в гидроцилиндр30 под поршнем 31 масло. Поршень приэтом остается неподвижным,В тот момент, когда сопротивление ,жв;того масла стант равным сопротивлениювращения бурового наконечника на забое,трение в витках многоходовой резьбывозрастет настолько что винт подачи на ."нет вращать ходовую гайку, поступательноедвижение которой прекратится. Вращение сходовой гайки передается внутреннему цилиндру 26, погумуфте 28 и ниппелю 33,внешнему корпусу 42 и через переходник43 на буровой, наконечник,Осевая нагрузка на работу датчика момента вращения не влияет, так как цилиндр27 с буксой 23 имеет свободн;-.о скользящую посадку на втулке 21, а ходовая гайкас цилиндром 26 и полумуфтой 28 подвешена на винте подачи. Изменение сопротивления моменту .ращения бурового снаряда назабое скважины немедленно отражается на,давлении масла в гидроцилиндр датчика крутящего момента и преобразуется в элекгрическое напрчжение в манометре 32 аналсгично преобразованию величины осевой нагрузки в манометре 15. Изменения электрического напряжения поступают на передат-чик, где сигнал модулируется и передаетсяна наземный приемно-дешифрируюший пульт. Датчик-преобразователь гидродинамического давления промывочной жидкости(см, фигА) измеряет давление промывочной жид-, кости внутри бурового снаряда. При эчом296453 давление промывочной жидкости в колонковой трубе воспринимается поршнем 40, штоком 39, передается на поршень 38 и сжимает масло гидроцилиндра 37. Давление масла преобразуется в электрическое напряженое элзктроманометром 36 аналогично системе датчиков осевой нагрузки и крутящего момента. С электроманометра из,менение напряжения поступает на переда чик, где происходит модуляция сигнала, пос л тупаюшего вместе с сигналами датчиков.осевой нагрузки и крутящего момента на наземный приемно - дешифрируюший пульт.Гидростатическое давление промывочной жидкости внутри бурильной колонны, дейст 15 ,вующее на поршень 40 и шток 39, уравновешивается затрубным гидростатическим давлением промывочной жидкости, действующим на поршень 40 с противоположной сто- роны, так как внутренняя полость переход- ,Ю ника 43 сообщается с эатрубным простран-, ством в скво.лне.В момент встречи пласта угля сигнали-, затор работает следующим образом.При достижении буровым наконечником 25 пласта забойный сигналиэатор фиксирует из(менение условий буримости по уменьшению ,осевой йагрузки и крутящего момента на забое скважины и увеличению гидродинамн ческого давления промывочной жидкости. 30 При этом кратковременно скорость углубления бурового наконечника повышается и происходит это независимо от установившейся скорости перемещения бурильной ко-донны, так как буровой наконечник совместно с датчиком давления жидкости и датчиком крутящего момента имеет свободный ход за сет скользящей подвески в телес копическом устройстве. В это время букса 23 перемешается по соединительной ф 6,втулке 21, уменьшая давление толкателяна поршень гидроцилиндра датчика осевой(нагрузки, а гайка 25 с цилиндром 26 иполумуфтой 28 перемещается вниз по винту;24, уменьшая давление масла в цилиндредатчика крутящего момента. Происходит рео.кое внедрение резцов бурового наконечникаи пласт угля, вызывающее уменьшенир площади сечения промывочных каналов под тор.:цом буровой коронки, что приводит к увеличению гидродинамического давления промывочной жидкости внутри бурильной колон,ны и увеличению давления масла в цилиндре датчика давления жидкости; Изменениедавления масла в гидроцилиндрах датчиков(преобразователей, пропорциональное величине измеряемого параметра, преобразуется(в электрические сигналы, поступающие побеспроводному электрическому каналу связи(на наземный приемно-дешифрируюший пульт,где фиксируется момент встречи пласта угля буровым наконечником,( формула изобретения Забойный сигналиэатор, включаюший беспроводный электрический канал связи и соединенные с бурильной колонной и буровым наконечником датчики осевой нагрузки, крутя 1щего момента и давления, о т л и ч а юс ш и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, соединение датчиков с бурильной колонной и буровым лаконечником выполнено в виде двух концентрических цилиндров, один иэ которых через упорные пальцы и толкатель связан с датчиком осевой нагрузки, другой через винт подачи, ходовую гайку и штыревую муфту-с датчиком кру(тящего момента, а датчик давления промы,вочной жидкости снабжен штыревой муфтой.