RU2009144780A - Гидравлическое усиление потока для устройства передачи импульсов, гидроразрыва и бурения (pfd) - Google Patents

Abstract

1. Устройство для создания импульсов давления в потоке, проходящем в бурильной колонне, содержащее средство создания импульсов, установленное вдоль осевой линии в кольцевом канале потока утяжеленной бурильной трубы или пакерного механизма изоляции в зоне над буровым долотом и/или над или под гидравлическим забойным двигателем или вращательным управляемым инструментом, или расположенное вблизи пласта, предназначенного для закачки при третичных способах добычи, или расположенное примыкающим к пласту, обрабатываемому гидроразрывом, так, что текучая среда передачи импульсов/гидроразрыва/бурения, которая представляет собой жидкость или газ, проходит через кольцевой канал потока утяжеленной бурильной трубы и направляется в две группы верхних и нижних соединительных каналов потока для избирательно реверсивного потока, при этом соединительные каналы соединены с внутренним каналом потока и кольцевым каналом потока утяжеленной бурильной трубы, и на кольцевой канал потока утяжеленной бурильной трубы воздействует одно или несколько средств дросселирования потока для передачи сигналов, при этом средство дросселирования потока использует турбину, размещенную вблизи отклонителя потока, отклоняющего среду передачи импульсов/гидроразрыва/бурения в кольцевом канале потока на турбинные лопатки и от них так, что сила давления текучей среды передачи импульсов/гидроразрыва/бурения приводит к вращению турбинных лопаток и турбины вокруг компоновки индукционной катушки. ! 2. Устройство по п.1, в котором упомянутое средство для создания импульсов включает в себя управляющее средство, диафрагму направляющего устро�

Claims (36)

1. Устройство для создания импульсов давления в потоке, проходящем в бурильной колонне, содержащее средство создания импульсов, установленное вдоль осевой линии в кольцевом канале потока утяжеленной бурильной трубы или пакерного механизма изоляции в зоне над буровым долотом и/или над или под гидравлическим забойным двигателем или вращательным управляемым инструментом, или расположенное вблизи пласта, предназначенного для закачки при третичных способах добычи, или расположенное примыкающим к пласту, обрабатываемому гидроразрывом, так, что текучая среда передачи импульсов/гидроразрыва/бурения, которая представляет собой жидкость или газ, проходит через кольцевой канал потока утяжеленной бурильной трубы и направляется в две группы верхних и нижних соединительных каналов потока для избирательно реверсивного потока, при этом соединительные каналы соединены с внутренним каналом потока и кольцевым каналом потока утяжеленной бурильной трубы, и на кольцевой канал потока утяжеленной бурильной трубы воздействует одно или несколько средств дросселирования потока для передачи сигналов, при этом средство дросселирования потока использует турбину, размещенную вблизи отклонителя потока, отклоняющего среду передачи импульсов/гидроразрыва/бурения в кольцевом канале потока на турбинные лопатки и от них так, что сила давления текучей среды передачи импульсов/гидроразрыва/бурения приводит к вращению турбинных лопаток и турбины вокруг компоновки индукционной катушки.

2. Устройство по п.1, в котором упомянутое средство для создания импульсов включает в себя управляющее средство, диафрагму направляющего устройства, средство дросселирования потока, скользящую напорную камеру и направляющий стержень генератора импульсов, при этом верхний и нижний внутренние соединительные каналы потока создают реверс потока, и управляющее средство изолирует средний внутренний канал потока от нижнего внутреннего канала потока так, что средство дросселирования потока и управляющее средство способны к реверсивному осевому перемещению вдоль направляющего стержня или в нем.

3. Устройство по п.1, в котором компоновка индукционной катушки способна создавать электроэнергию для действия электродвигателя и другого оборудования, используемого для контрольно-измерительных приборов, при этом электродвигатель содержит приводной вал, расположенный в центре между электродвигателем и муфтой магнитного давления, электродвигатель и упомянутая муфта механически соединены так, что электродвигатель способен вращать внешние магниты упомянутой муфты и перемещать компоновку исполнительного механизма управляющего средства.

4. Устройство по п.1, содержащее магнитную муфту, размещенную снаружи и внутри кожуха магнитного давления, при этом внешние магниты связаны с внутренними магнитами, внутренние магниты размещены в кожухе магнитного давления, муфта способна обеспечить преобразование вращения электродвигателя и внешних магнитов в линейное перемещение внутренних магнитов посредством взаимодействия магнитных полей, причем линейное перемещение внутренних магнитов приводит к перемещению компоновки исполнительного механизма управляющего средства и линейному перемещению управляющего средства в седло клапана управляющего средства, закрывая отверстие седла клапана направляющего устройства, поднимая средство дросселирования потока в отверстие дросселирования потока и тем самым создавая импульс, при этом последующее вращение приводного вала электродвигателя и внешних магнитов перемещают компоновку исполнительного механизма управляющего средства и направляющее от седла клапана управляющего средства, обуславливая перемещение средства дросселирования потока от отверстия дросселирования потока, тем самым заканчивая положительный импульс.

5. Устройство по п.1, в котором электродвигатель соединен с приводным валом через механическое средство, включающее в себя червячный редуктор, барабанный кулачок, копир или другое механическое средство для преобразования вращения электродвигателя в линейное перемещение для приведения в движение компоновки исполнительного механизма направляющего средства.

6. Устройство по п.1, содержащее направляющий стержень генератора импульсов, способный обеспечить путь перемещения управляющего средства и средства дросселирования потока для работы с реверсивным осевым перемещением.

7. Устройство по п.1, в котором компоновка исполнительного механизма управляющего средства состоит из заднего управляющего вала, переднего управляющего вала и управляющего устройства.

8. Устройство по п.1, в котором перепад давления является минимальным, поскольку незначительное усилие, действующее на малую площадь сечения седла клапана направляющего устройства, задает давление, требуемое как для соединения, так и для разъединения управляющего средства.

9. Устройство по п.1, в котором электродвигатель является синхронным, асинхронным или шаговым и способен приводиться в действие для полного вращения или для вращения с приращением на угол в несколько градусов в зависимости от условий в стволе скважины или наблюдаемой интенсивности сигнала и/или продолжительности бурения.

10. Устройство по п.1, в котором турбина размещена в кольцевом канале потока направляющей потока, и при этом кольцевой канал потока имеет отклоняющие ребра, направляющие поток текучей среды передачи импульсов/гидроразрыва/бурения через турбину и вокруг ее поверхности.

11. Устройство по п.1, в котором турбина включает в себя кожух турбины, содержащий магниты, вращающиеся вместе с перемещением турбины вокруг компоновки катушки, обеспечивая создание электроэнергии и уменьшенные требования к аккумуляторной батарее, уменьшенную стоимость аккумуляторной батареи, уменьшенное непроизводительное время работы и, следовательно, уменьшенную стоимость устройства.

12. Устройство по п.1, в котором для уменьшения потребления электроэнергии камера мембраны дополнительно заполнена смазывающей текучей средой, гелем или пастой.

13. Устройство по п.1, в котором внешний диаметр турбинных лопаток вокруг кожуха генератора импульсов меньше внутреннего диаметра удлинителя направляющей потока, что обеспечивает удаление турбины одновременно с кожухом генератора импульсов.

14. Устройство по п.1, в котором импульс в текучей среде передачи импульсов/гидроразрыва/бурения обнаруживается контрольно-измерительными приборами, размещенными вблизи устья скважины, и сообщается при необходимости беспроводными средствами на компьютер с программируемым контроллером для интерпретации.

15. Устройство по п.1, в котором импульс используется для изоляции гидроразрыва пласта, представляющего интерес, с пакерным механизмом изоляции и передачи импульсов/гидроразрыва/бурения, таким образом уменьшая количество насосов гидроразрыва, требуемых вблизи устья скважины.

16. Устройство по п.1, которое не имеет утяжеленной бурильной трубы, и текучая среда передачи импульсов/гидроразрыва/бурения проходит в направляющую потока кольцевого канала потока утяжеленной бурильной трубы и в направляющий стержень так, что упомянутая текучая среда из кольцевого канала потока утяжеленной бурильной трубы проходит через внешние кольцевые каналы потока при открытом положении средства дросселирования потока и отсутствии контакта с седлом клапана средства дросселирования потока.

17. Устройство по п.1, в котором, когда средство дросселирования потока находится в открытом положении, текучая среда передачи импульсов/гидроразрыва/бурения проходит без дросселирования вокруг байпасных регуляторов расхода средства дросселирования потока, и при этом текучая среда из байпасного регулятора расхода продолжает выходить из внешних кольцевых каналов потока.

18. Два или более устройств для создания импульсов давления в текучей среде передачи импульсов/гидроразрыва/бурения, протекающей в бурильной колонне, содержащих средство создания

импульсов, установленное вдоль осевой линии в кольцевом канале потока утяжеленной бурильной трубы так, что указанная текучая среда проходит через кольцевой канал потока утяжеленной бурильной трубы и направляется в две группы верхних и нижних соединительных каналов избирательно реверсивного потока, при этом соединительные каналы сообщены с внутренним каналом потока и кольцевым каналом потока утяжеленной бурильной трубы, и в кольцевом канале потока утяжеленной бурильной трубы действует одно или несколько средств дросселирования потока, тем самым передавая сигналы, при этом средство дросселирования использует турбину, размещенную вблизи отклонителя потока, отклоняющего текучую среду передачи импульсов/гидроразрыва/бурения в кольцевом канале потока на турбинные лопатки и от них так, что сила давления упомянутой текучей среды обуславливала вращение турбинных лопаток и турбины вокруг компоновки индукционной катушки.

19. Способ или система для создания импульсов давления в бурильной колонне, содержащая средство создания импульсов, установленное вдоль осевой линии кольцевого канала потока утяжеленной бурильной трубы или пакерного механизма изоляции в зоне над буровым долотом и/или над или под гидравлическим забойным двигателем или вращательным управляемым инструментом, или расположенное вблизи пласта, предназначенное для закачки для третичных методов добычи, или расположенное примыкающим к пласту, в котором производят гидроразрыв, чтобы текучая среда передачи импульсов/гидроразрыва/бурения проходила через кольцевой канал потока утяжеленной бурильной трубы и направлялась в две группы верхних и нижних соединительных каналов для избирательно реверсивного потока, при этом соединительные каналы сообщены с внутренним каналом потока и кольцевым каналом потока утяжеленной бурильной трубы, в кольцевом канале потока утяжеленной бурильной трубы действует одно или несколько средств дросселирования потока, тем самым передавая сигналы, при этом средство дросселирования использует турбину, размещенную вблизи отклонителя потока, отклоняющего текучую среду передачи импульсов/гидроразрыва/бурения в кольцевом канале потока на турбинные лопатки и от них так, что сила давления упомянутой текучей среды обеспечивает вращение турбинных лопаток и турбины вокруг компоновки индукционной катушки.

20. Способ по п.19, в котором средство для создания импульсов включает в себя направляющее средство, диафрагму управляющего средства, средство дросселирования потока, скользящую напорную камеру и направляющий стержень генератора импульсов, при этом верхний и нижний внутренние соединительные каналы потока создают реверс потока, управляющее средство изолирует средний внутренний канал потока от нижнего внутреннего канала потока так, что средство дросселирования потока и направляющее устройство способны к реверсивному осевому перемещению вдоль направляющего стержня или в нем.

21. Способ по п.19, в котором компоновка индукционной катушки способна создавать электроэнергию для действия электродвигателя и другого оборудования, используемого для контрольно-измерительных приборов, при этом электродвигатель содержит приводной вал, расположенный в центре между электродвигателем и муфтой магнитного давления, при этом электродвигатель и муфта механически соединены так, что электродвигатель способен вращать внешние магниты упомянутой муфты и перемещать компоновку исполнительного механизма управляющего средства.

22. Способ по п.19, содержащий магнитную муфту, размещенную снаружи и внутри кожуха магнитного давления, при этом внешние магниты связаны с внутренними магнитами, внутренние магниты размещены в кожухе магнитного давления, муфта способна обеспечить преобразование вращения электродвигателя и внешних магнитов в линейное перемещение внутренних магнитов посредством взаимодействия магнитных полей, причем линейное перемещение внутренних магнитов приводит к перемещению компоновки исполнительного механизма направляющего средства и линейному перемещению управляющего средства в седло клапана направляющего устройства, закрывая отверстие указанного седла, поднимая средство дросселирования потока в отверстие дросселирования потока и тем самым создавая импульс, при этом дополнительное вращение приводного вала электродвигателя и внешних магнитов перемещает компоновку исполнительного механизма направляющего устройства и направляющее устройство от седла клапана направляющего устройства, вызывая перемещение средства дросселирования потока от отверстия дросселирования потока, тем самым заканчивая положительный импульс.

23. Способ по п.19, в котором электродвигатель соединен с приводным валом через механическое средство, включающее в себя червячный редуктор, барабанный кулачок, копир или другое механическое средство для преобразования вращения упомянутого электродвигателя в линейное перемещение для приведения в движение компоновки исполнительного механизма направляющего средства.

24. Способ по п.19, в котором упомянутое устройство включает в себя направляющий стержень генератора импульсов, способный создавать путь перемещения для направляющего средства и средства дросселирования потока для работы с реверсивным осевым перемещением.

25. Способ по п.19, в котором компоновка исполнительного механизма направляющего средства состоит из заднего вала, переднего вала и направляющего средства.

26. Способ по п.19, в котором перепад давления является минимальным, поскольку незначительное усилие, действующее на малую площадь сечения седла клапана направляющего средства, создает давление, требуемое как для соединения, так и для разъединения упомянутого управляющего устройства.

27. Способ по п.19, в котором электродвигатель является синхронным, асинхронным или шаговым и способен приводиться в действие для полного вращения или для вращения с приращением на угол в несколько градусов в зависимости от условий в стволе скважины или наблюдаемой интенсивности сигнала и/или продолжительности бурения.

28. Способ по п.19, в котором турбина размещена в кольцевом канале потока направляющей потока, который имеет отклоняющие ребра, направляющие поток текучей среды передачи импульсов/гидроразрыва/бурения через турбину и вокруг ее поверхности.

29. Способ по п.19, в котором турбина включает в себя кожух турбины, содержащий магниты, вращающиеся вместе с перемещением турбины вокруг компоновки катушки, обеспечивая создание электроэнергии и обеспечивая уменьшенные требования к аккумуляторной батарее, уменьшенную стоимость аккумуляторной батареи, уменьшенное непроизводительное время работы и, следовательно, уменьшенную стоимость упомянутого устройства.

30. Способ по п.19, в котором потребление электроэнергии дополнительно уменьшено предварительным заполнением камеры мембраны смазывающей текучей средой, гелем или пастой.

31. Способ по п.19, в котором внешний диаметр турбинных лопаток вокруг кожуха генератора импульсов меньше внутреннего диаметра удлинителя направляющей потока, что обеспечивает удаление турбины одновременно с кожухом генератора импульсов.

32. Способ по п.19, в котором импульс в текучей среде передачи импульсов/гидроразрыва/бурения обнаруживается контрольно-измерительными приборами, размещенными вблизи устья скважины, и сообщается при необходимости, беспроводными устройствами для интерпретации на компьютер с программируемым контроллером.

33. Способ по п.19, в котором импульс используется для гидроразрыва пласта, представляющего интерес, с использованием пакерующего механизма изоляции с передачей импульсов/гидроразрыва/бурения, таким образом уменьшая количество насосов гидроразрыва, требуемых вблизи устья скважины.

34. Способ по п.19, в котором средство дросселирования потока не имеет утяжеленной бурильной трубы, при этом текучая среда передачи импульсов/гидроразрыва/бурения проходит в направляющую кольцевого канала потока утяжеленной бурильной трубы и в направляющий стержень так, что упомянутая текучая среда из кольцевого канала потока утяжеленной бурильной трубы проходит через внешние кольцевые каналы потока, когда средство дросселирования потока находится в открытом положении и не контактирует с седлом клапана средства дросселирования потока.

35. Способ по п.19, в котором, когда средство дросселирования потока находится в открытом положении, текучая среда передачи импульсов/гидроразрыва/бурения проходит без дросселирования вокруг байпасных регуляторов расхода средства дросселирования потока, и при этом упомянутая текучая среда из байпасного регулятора расхода продолжает выходить в внешние кольцевые каналы потока.

36. Способ или система, содержащие два или больше устройств для создания импульсов давления в текучей среде передачи импульсов/гидроразрыва/бурения, проходящей в бурильной колонне, содержит устройство создания импульсов, установленное вдоль осевой линии в кольцевом канале потока утяжеленной бурильной трубы так, что упомянутая текучая среда проходит через указанный кольцевой канал и направляется в две группы верхних и нижних соединительных каналов для избирательно реверсивного потока, при этом соединительные каналы сообщены с внутренним каналом потока и кольцевым каналом потока утяжеленной бурильной трубы, и в кольцевом канале потока утяжеленной бурильной трубы действует одно или несколько средств дросселирования потока, обеспечивая передачу сигналов, при этом средство дросселирования использует турбину, размещенную вблизи и рядом с отклонителем потока, отклоняющим упомянутую текучую среду в кольцевом канале потока на турбинные лопатки и от них так, что сила давления упомянутой текучей среды вызывает вращение турбинных лопаток и турбины вокруг компоновки индукционной катушки.