RU2347904C1

RU2347904C1 - Скважинный прибор телеметрической системы

Info

Publication number: RU2347904C1
Application number: RU2007117416/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Галкин (RU); Николай Николаевич Галкин; Дмитрий Игоревич Сафонов (RU); Дмитрий Игоревич Сафонов; Сергей Евгеньевич Варламов (RU); Сергей Евгеньевич Варламов
Original assignee: Николай Николаевич Галкин; Дмитрий Игоревич Сафонов; Сергей Евгеньевич Варламов
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2009-02-27
Also published as: RU2007117416A

Abstract

Изобретение относится к оборудованию для наклонно-направленного бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для передачи сигнала в процессе бурения от электронного блока скважинного прибора к наземной аппаратуре. Техническим результатом изобретения является защита электронных компонентов, входящих в состав скважинной аппаратуры, от нагрева, улучшение отвода тепла от радиатора, повышение надежности скважинной аппаратуры, а также точности измерения азимута скважины. Для этого скважинный прибор телеметрической системы содержит размещенный внутри кожуха генератор, устройство для его крепления, электронный блок, установленный на верхней и нижней крестовине в электрическом разделителе с образованием кольцевого зазора для прохождения бурового раствора, выполненный в корпусе, включающий соединенные электрическим разъемом радиатор и шасси, на котором установлены инклинометрические датчики и электронная аппаратура. Между шасси и радиатором установлена дистанционная вставка из материала с низкой теплопроводностью или из металла, через отверстие, выполненное вдоль оси, которой проходят провода, электрически соединяющие разъем радиатора и разъем шасси. Корпус электронного блока выполнен составным из верхней и нижней части. Причем между отдельными частями корпуса нанесен теплоизолирующий слой. Между дистанционной вставкой и внутренней поверхностью корпуса электронного блока установлено не менее одного кольца из эластичного материала, предотвращающего конвекцию воздуха между радиатором и шасси. Отверстие дистанционной вставки может быть закрыто эластичными заглушками и заполнено нетеплопроводным материалом. Между дистанционной вставкой и радиатором установлен теплоизолятор. Радиатор выполнен из материала, тепловое расширение которого выше, чем у материала, из которого изготовлена верхняя часть корпуса электронного блока. На внешней, боковой поверхности верхней части корпуса электронного блока выполнены пазы, увеличивающие площадь поверхности, отводящей тепло от радиатора. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к оборудованию для наклонно-направленного бурения нефтяных и газовых скважин, а конкретно к устройствам для передачи сигнала в процессе бурения от электронного блока скважинного прибора к наземной аппаратуре.

Известен электронный блок скважинного прибора по патенту РФ №2010957. Шасси блока выполнено в виде трубы с продольным вырезом, края которого имеют отгибы внутри трубы. Плата устанавливается в отгибах и крепится на втулке и обойме. Концевые участки шасси замкнуты в поперечном сечении и имеют пазы. Наружный диаметр втулки меньше внутреннего диаметра шасси и на ее поверхности выполнены кольцевая проточка и продольный паз. Продольный паз совпадает с одним из пазов на шасси. Втулка и обойма имеют фиксирующие элементы. Фиксирующий элемент втулки - съемный, выполнен в виде упругого кольца с усом. Фиксирующий элемент обоймы выполнен в виде шпонки. Недостатком изобретения является нерешенный вопрос тепловой защиты скважинной аппаратуры.

Известна по свидетельству РФ на полезную модель №16522 скважинная аппаратура, содержащая корпус инклинометрических датчиков, установленный внутри охранного кожуха. Корпус инклинометрических датчиков установлен на ложементе и двух амортизаторах внутри охранного кожуха с одной его стороны, с другой стороны смонтирован на радиаторе блок тиристоров, а в центральной части на двух амортизаторах электроники смонтирован электронный блок. Корпус инклинометрических датчиков крепится к ложементу хомутами. На торцах кожуха установлены направляющие элементы для окружной фиксации. На одном из торцов охранного кожуха выполнен соединительный разъем. Недостатком полезной модели является низкая надежность скважинной аппаратуры, вызванная недостаточным отводом тепла от радиатора и перегревом электронных компонентов.

Известна забойная телеметрическая система с электромагнитным каналом связи по патенту РФ на изобретение №2278256. Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано для измерения забойных параметров скважины в процессе бурения. Забойная телеметрическая система с электромагнитным каналом связи содержит наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру, электрический разделитель колонны и установленные ниже его генератор переменного тока и скважинную аппаратуру с измерительными датчиками и электронным передающим блоком. Электронный передающий блок скважинной аппаратуры присоединен к генератору сверху через электрический разъем под силовой кабель. Модуль автономного питания и измерительные модули скважинной аппаратуры соединены с генератором посредством слаботочных проводов через нижний электрический разъем. Недостатком изобретения является низкая надежность скважинного прибора телеметрической системы, вызванная отсутствием тепловой защиты электронной аппаратуры.

Известна забойная телеметрическая система по свидетельству РФ на полезную модель №15911 (прототип). Забойная телеметрическая система содержит размещенный внутри кожуха генератор, устройство для его крепления. После кожуха генератора установлен электрический разделитель, внутри которого в корпусе смонтирована скважинная аппаратура. Скважинная аппаратура скомпонована за генератором внутри корпуса в виде быстро заменяемых модулей в следующей последовательности: радиатор, батарейный отсек, шасси с электронными компонентами, шасси с инклинометрическими датчиками, причем батарейный отсек, шасси с электронными компонентами и шасси с инклинометрическими датчиками установлены между амортизаторами. Скважинная аппаратура зафиксирована в окружном направлении замком. Снизу охранный кожух скважинной аппаратуры закреплен крестовиной, предотвращающей поворот.

Недостатки забойной телеметрической системы.

1. Низкая надежность забойной телеметрической системы.

2. Отсутствие тепловой защиты электронных компонентов, входящих в состав скважинной аппаратуры.

3. Близкое расположение электронных компонентов и чувствительных датчиков к радиатору, который нагревается во время работы скважинного прибора до температуры более 80°С, в то время как допустимая температура работы отдельных электронных компонентов не должна превышать 85°С.

4. Зазор между радиатором и корпусом электронного блока, обеспечивающий его монтаж в корпусе, но значительно снижающий отдачу тепла через корпус электронного блока буровому раствору.

5. Влияние намагниченных частей, в том числе генератора, на показания установленного на шасси магнетометра.

Задачами создания изобретения являются защита электронных компонентов, входящих в состав скважинной аппаратуры, от нагрева, улучшение отвода тепла от радиатора, повышение надежности скважинной аппаратуры, а также точности измерения азимута скважины.

Указанные задачи решены за счет новой конструкции скважинного прибора телеметрической системы. Скважинный прибор телеметрической системы содержит размещенный внутри кожуха генератор, устройство для его крепления, электронный блок, установленный на верхней и нижней крестовине в электрическом разделителе с образованием кольцевого зазора для прохождения бурового раствора, выполненный в корпусе, включающий соединенные электрическим разъемом радиатор и шасси, на котором установлены инклинометрические датчики и электронная аппаратура. Между шасси и радиатором установлена дистанционная вставка, через отверстие, выполненное вдоль оси, которой проходят провода, электрически соединяющие разъем радиатора и разъем шасси, а корпус электронного блока выполнен составным из верхней и нижней части, причем между отдельными частями нанесен теплоизолирующий слой. Между дистанционной вставкой и внутренней поверхностью корпуса электронного блока установлено не менее одного кольца из эластичного материала, предотвращающего конвекцию воздуха между радиатором и шасси. Отверстие дистанционной вставки может быть закрыто эластичными заглушками. Отверстие дистанционной вставки может быть заполнено нетеплопроводным материалом. Дистанционная вставка может быть выполнена из материала с низкой теплопроводностью. Дистанционная вставка может быть выполнена из металла. Между дистанционной вставкой и радиатором установлен теплоизолятор. Радиатор выполнен из материала, тепловое расширение которого выше, чем у материала, из которого изготовлена верхняя часть корпуса электронного блока. На внешней, боковой поверхности верхней части корпуса электронного блока выполнены пазы, увеличивающие площадь поверхности, отводящей тепло от радиатора.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…4, где

на фиг.1 приведен скважинный прибор телеметрической системы,

на фиг.2 приведен электронный блок скважинного прибора,

на фиг.3 приведен разрез в месте установки радиатора А-А,

на фиг.4 показан теплоизолирующий слой, разделяющий верхнюю и нижнюю части корпуса электронного блока.

Скважинный прибор телеметрической системы состоит из размещенного внутри кожуха 1 генератора 2, устройства для его крепления 3, электронного блока 4, установленного на верхней 5 и нижней 6 крестовинах в электрическом разделителе с образованием кольцевого зазора для прохождения бурового раствора. Электронный блок 4 выполнен в корпусе 7 и включает соединенные электрическим разъемом радиатор 8 и шасси 9, на котором установлены инклинометрические датчики и электронная аппаратура (на чертежах не показаны). Между шасси 9 и радиатором 8 установлена дистанционная вставка 10, через отверстие «В», выполненное вдоль оси, которой проходят провода 11, электрически соединяющие разъем радиатора 12 и разъем шасси 13, а корпус 7 электронного блока выполнен составным из верхней 14 и нижней 15 частей, причем между отдельными частями нанесен теплоизолирующий слой 16. Между дистанционной вставкой 10 и внутренней поверхностью корпуса 7 электронного блока 4 установлено не менее одного кольца 17 из эластичного материала, предотвращающего конвекцию воздуха между радиатором 8 и шасси 9. Отверстие «В» дистанционной вставки 10 может быть закрыто эластичными заглушками 18. Отверстие «В» дистанционной вставки 10 может быть заполнено нетеплопроводным материалом (на чертежах не показано). Дистанционная вставка 10 может быть выполнена из материала с низкой теплопроводностью. Дистанционная вставка 10 может быть выполнена из металла. Между дистанционной вставкой 10 и радиатором может быть установлен теплоизолятор 19. Радиатор 8 выполнен из материала, тепловое расширение которого выше, чем у материала, из которого изготовлена верхняя часть 14 корпуса электронного блока. На внешней, боковой поверхности верхней части 14 корпуса электронного блока выполнены пазы 20, увеличивающие площадь поверхности, отводящей тепло от радиатора 8.

Скважинный прибор телеметрической системы работает следующим образом. Радиатор 8 с дистанционной вставкой 10 и шасси 9 устанавливается в корпусе 7 электронного блока 4. Между радиатором 8 и верхней частью 14 корпуса 7 во время установки существует минимальный монтажный зазор, обеспечивающий сборку. Во время работы скважинного прибора телеметрической системы радиатор 8 нагревается. Так как радиатор 8 выполнен из материала, тепловое расширение которого выше, чем у материала, из которого изготовлена верхняя часть 14 корпуса 7 электронного блока, радиатор 8 увеличивается в диаметре больше, чем внутренний диаметр верхней части 14. Зазор между радиатором 8 и верхней частью 14 корпуса 7 выбирается полностью, что улучшает отвод тепла через верхнюю часть 14 корпуса 7 буровому раствору. Например, верхняя часть 14 корпуса электронного блока может быть выполнена стальной, а радиатор - из алюминиевого сплава. Передачу тепла к шасси с размещенными электронными компонентами по корпусу 7 снаружи ограничивает теплоизолирующий слой 16, расположенный между верхней 14 и нижней 15 частями корпуса 7. Внутри электронного блока 4 конвекцию тепла между радиатором 8 и шасси 9 ограничивают кольца 17 из эластичного материала, установленные между дистанционной вставкой 10 и внутренней поверхностью корпуса 7 электронного блока 4, а также эластичные заглушки 18, закрывающие отверстие «В» в дистанционной вставке 10. Снизить нагрев электронной аппаратуры, инклинометрических датчиков и магнитометра (на чертежах не показаны) позволяет также дистанционная вставка 10, максимально отдаляющая их от источника нагрева. Учитывая, что на радиаторе рассеивается мощность более 800 Вт, снижение температуры в месте установки электронных компонентов позволяет значительно увеличить ресурс работы скважинного прибора.

Применение изобретения позволило:

1. Повысить надежность забойной телеметрической системы.

2. Повысить надежность работы скважинной электронной аппаратуры.

3. Улучшить отвод тепла от радиатора.

4. Обеспечить защиту электронных компонентов скважинной аппаратуры от воздействия высокой температуры.

5. Повысить долговечность электронных компонентов, входящих в состав скважинного прибора телеметрической системы.

6. Повысить точность измерения азимута скважины.

7. Обеспечить бесперебойную работу скважинной аппаратуры.

8. Увеличить межремонтный ресурс.

Claims

1. Скважинный прибор телеметрической системы, содержащий размещенный внутри кожуха генератор, устройство для его крепления, электронный блок, установленный на верхней и нижней крестовине в электрическом разделителе с образованием кольцевого зазора для прохождения бурового раствора, выполненный в корпусе, включающий соединенные электрическим разъемом радиатор и шасси, на котором установлены инклинометрические датчики и электронная аппаратура, отличающийся тем, что между шасси и радиатором установлена дистанционная вставка, через отверстие, выполненное вдоль оси, которой проходят провода, электрически соединяющие разъем радиатора и разъем шасси, а корпус электронного блока выполнен составным из верхней и нижней части, причем между отдельными частями нанесен теплоизолирующий слой, причем между дистанционной вставкой и внутренней поверхностью корпуса электронного блока установлено не менее одного кольца из эластичного материала, предотвращающего конвекцию воздуха между радиатором и шасси, а между дистанционной вставкой и радиатором установлен теплоизолятор.

2. Скважинный прибор телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что отверстие дистанционной вставки закрыто эластичными заглушками.

3. Скважинный прибор телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что отверстие дистанционной вставки заполнено нетеплопроводным материалом.

4. Скважинный прибор телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что дистанционная вставка выполнена из материала с низкой теплопроводностью.

5. Скважинный прибор телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что дистанционная вставка выполнена из металла.

6. Скважинный прибор телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что радиатор выполнен из материала, тепловое расширение которого выше, чем у материала, из которого изготовлена верхняя часть корпуса электронного блока.

7. Скважинный прибор телеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что на внешней, боковой поверхности верхней части корпуса электронного блока выполнены пазы, увеличивающие площадь поверхности, отводящей тепло от радиатора.