RU2711522C2 - Circulation sub with activation mechanism and corresponding method - Google Patents

Circulation sub with activation mechanism and corresponding method Download PDF

Info

Publication number
RU2711522C2
RU2711522C2 RU2017121271A RU2017121271A RU2711522C2 RU 2711522 C2 RU2711522 C2 RU 2711522C2 RU 2017121271 A RU2017121271 A RU 2017121271A RU 2017121271 A RU2017121271 A RU 2017121271A RU 2711522 C2 RU2711522 C2 RU 2711522C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
control unit
valve element
pressure
fluid pipe
Prior art date
Application number
RU2017121271A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017121271A (en
RU2017121271A3 (en
Inventor
Сигур СОЛЕМ
Original Assignee
Эдванстек Апс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эдванстек Апс filed Critical Эдванстек Апс
Publication of RU2017121271A publication Critical patent/RU2017121271A/en
Publication of RU2017121271A3 publication Critical patent/RU2017121271A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2711522C2 publication Critical patent/RU2711522C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/066Valve arrangements for boreholes or wells in wells electrically actuated
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • E21B21/103Down-hole by-pass valve arrangements, i.e. between the inside of the drill string and the annulus
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06Measuring temperature or pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: oil, gas and coke-chemical industries.SUBSTANCE: group of inventions relates to oil and gas industry, in particular to valve devices in circulation systems of drilling mud during well drilling. Activation mechanism comprises at least one sensor to measure the pressure of the drilling fluid in the first fluid pipe in the circulating sub, control unit connected to sensor to monitor received sensor signal. Control unit is configured to electronically activate movement of at least one movable valve element in one direction based on the received signal. Valve element is configured to be positioned relative to at least a second fluid pipe in the circulation adapter and is movable between an open position and a closed position. Fluid medium pipe is communicated via fluid medium with first fluid medium pipe. Valve element comprises at least one end configured to close the second fluid pipe in the closed position and open the second fluid pipe in the open position. Control unit is electrically connected to at least one actuator unit located relative to at least one valve element. Actuator unit is configured to reciprocate at least one valve element between an open position and a closed position an unlimited number of times, wherein control unit is further configured to electronically activate movement of at least one movable valve element in opposite direction an unlimited number of times.EFFECT: simplified design, increased safety, reduced time costs, fast and accurate activation of downhole tool.15 cl, 6 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Настоящее изобретение относится к активационному механизму для активирования циркуляционного переводника в бурильной колонне, содержащему датчик, измеряющий по меньшей мере давление бурового раствора, находящегося в первой трубе текучей среды в скважинном инструменте, когда установлен, клапанный элемент, расположенный относительно второй трубы текучей среды в скважинном инструменте, когда установлен, и блок управления, соединенный с датчиком и выполненный с возможностью мониторинга принятого сигнала и электронного управления перемещением клапанного элемента на основе принятого сигнала.The present invention relates to an activation mechanism for activating a circulation sub in a drill string, comprising a sensor measuring at least the pressure of the drilling fluid located in the first fluid pipe in the downhole tool, when a valve element is located relative to the second fluid pipe in the downhole tool when installed, and a control unit connected to the sensor and configured to monitor the received signal and electronically control the escheniem valve member based on the received signal.

Настоящее изобретение также относится к циркуляционному переводнику для установки в стволе скважины, содержащему кожух, имеющий наружную боковую поверхность, обращенную к внутренней стенке ствола скважины, первую трубу текучей среды, соединенную с первым проемом в одном конце и вторым проемом в другом конце, для направления бурового раствора через циркуляционный переводник, и по меньшей мере вторую трубу текучей среды в сообщении текучей средой с первой трубой текучей среды, при этом циркуляционный переводник дополнительно содержит активационный механизм, как упомянуто.The present invention also relates to a circulation sub for installation in a wellbore, comprising a casing having an outer side surface facing the inner wall of the wellbore, a first fluid pipe connected to a first opening at one end and a second opening at the other end, for guiding the drilling solution through the circulation sub, and at least a second fluid pipe in fluid communication with the first fluid pipe, the circulation sub further comprising a tivatsionny mechanism as mentioned.

Настоящее изобретение, наконец, относится к способу активирования циркуляционного переводника с применением активационного механизма, как упомянуто выше, где способ содержит этапы, на которых устанавливают циркуляционный переводник на заданной глубине в стволе скважины, увеличивают давление бурового раствора, находящегося в первой трубе текучей среды циркуляционного переводника, осуществляют мониторинг давления бурового раствора внутри первой трубы текучей среды, и активируют циркуляционный переводник, когда обнаружено некоторое событие, с применением блока управления.The present invention finally relates to a method for activating a circulation sub using an activation mechanism, as mentioned above, where the method comprises the steps of installing a circulation sub at a predetermined depth in the wellbore, increasing the pressure of the drilling fluid located in the first fluid pipe of the circulation sub monitor the pressure of the drilling fluid inside the first fluid pipe, and activate the circulation sub when some event using the control unit.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Сегодня применяют различные активационные системы для избирательного активирования скважинных инструментов, таких как циркуляционные переводники, разбуриватели и скважинные инструменты других типов, применяемые во время бурения. Известным является сброс шаров различных размеров в буровой раствор для активированияь или деактивирования циркуляционный переводник, имеющий соответствующее число шаровых гнезд для приема данных шаров. Такая активационная система может выполнить только ограниченное число операций активирования /деактивирования, обычно пять - семь, что определяется размерами шаровых гнезд. Когда циркуляционный переводник заполнен, он должен быть поднят и шаровые гнезда должны освобождаться от шаров перед возможым новым спуском в ствол скважиныовь. Кроме того, шар могут быть остановлены в проходе текучей среды накопленными твердыми частицами, при этом блокируя циркуляцию бурового раствора и вызывая увеличение давления выше блокировки, которое может повреждать скважинный инструмент или даже технологическое оборудование, установленное на нулевой отметке.Today, various activation systems are used to selectively activate downhole tools, such as circulation sub, drills and other types of downhole tools used during drilling. It is known to dump balls of various sizes into the drilling fluid to activate or deactivate a circulation sub having the corresponding number of ball sockets for receiving these balls. Such an activation system can perform only a limited number of activation / deactivation operations, usually five to seven, which is determined by the size of the ball nests. When the circulation sub is full, it must be raised and the ball nests must be released from the balls before a possible new descent into the wellbore. In addition, the ball can be stopped in the fluid passage by accumulated solid particles, while blocking the circulation of the drilling fluid and causing an increase in pressure above the blockage, which can damage the downhole tool or even technological equipment installed at zero level.

В другой активационной системе для решения данной проблемы применяют радиочастотный (RF) приемник или приемопередатчик, расположенный в циркуляционном переводнике для беспроводной связи с одной или несколькими метками радиочастотной идентификации (RFID), сбрасываемыми в буровой раствор. Находясь в пределах дальности связи с приемником /приемопередатчиком, прибор RFID способен поддерживать связь с циркуляционным переводником для активирования или деактивирования выбранного циркуляционного переводника. Примером решения раскрыт в патенте US 2013/0319767 A1 в котором активные или пассивные метки RFID применяют для активирования требуемой функции циркуляционного переводника на основе команды, принятой с метки RFID. В циркуляционном переводнике вместо этого можно применять датчик давления для обнаружения импульсов бурового раствора или сигналов расхода для активирования циркуляционного переводника.In another activation system, a radio frequency (RF) receiver or transceiver located in a circulation sub for wireless communication with one or more radio frequency identification (RFID) tags discharged into the drilling fluid is used to solve this problem. Within the range of communication with the receiver / transceiver, the RFID device is able to communicate with the circulation sub to activate or deactivate the selected circulation sub. An example solution is disclosed in US 2013/0319767 A1 in which active or passive RFID tags are used to activate the desired function of a circulation sub based on a command received from an RFID tag. Instead, a pressure transmitter can be used in the circulation sub to detect mud pulses or flow signals to activate the circulation sub.

Активационные системы обоих типов обеспечивают медленный и затратный по времени способ, поскольку каждый шар или метку RFID вначале требуется подать насосом с буровым раствором с нулевой отметки до выбранного скважинный инструмент перед до получения возможности активирования или деактивирования скважинного инструмента. Часто достижение меткой RFID или шаром скважинного инструмента, установленного на глубине около 3000 метров занимает больше одного часа, поскольку скорость перемещения метки RFID или шара зависит от скорости подачи насоса и внутреннего диаметра бурильной колонны.Both types of activation systems provide a slow and time-consuming method, since each ball or RFID tag must first be pumped with a mud pump from zero to the selected downhole tool before being able to activate or deactivate the downhole tool. Often, reaching an RFID tag or ball with a downhole tool installed at a depth of about 3,000 meters takes more than one hour, because the speed of moving the RFID tag or ball depends on the feed rate of the pump and the inner diameter of the drill string.

В другом решении применяют активационную систему пошагового перемещения, в которой конфигурация скважинного инструмента измененяется каждый раз при включении и выключении насосов циркуляции бурового раствора. Недостаток данного решения состоит в том, что последовательность конфигураций определяется механизмом пошагового перемещения, таким образом оператор должен следить за последовательностьью пошагового перемещения для выбора требуемой конфигураци. Кроме того, общеизвестно, что такие механизмы пошагового перемещения имеют сложную конфигурацию подвержены механическим отказам.In another solution, a step-by-step activation system is used in which the configuration of the downhole tool changes each time the mud circulation pumps are turned on and off. The disadvantage of this solution is that the sequence of configurations is determined by the mechanism of stepwise movement, so the operator must follow the sequence of stepwise movement to select the desired configuration. In addition, it is well known that such step-by-step mechanisms have a complex configuration and are susceptible to mechanical failure.

В публикации WO 2013/103907 A1 раскрыт разбуриватель, имеющий активируемый давлением механизм переключения потока для активирования и деактивирования разбуривателя. Механизм переключения потока содержит поршень, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением на основе отличающихся давлений. Пружинный элемент толкает поршень в направлении к верхнему седлу кожуха для образования уплотнения в закрытом положении. Когда перепад давления проходящего бурового раствора превышает силу пружины, поршень аксиально перемещается в открытое положение где входит в контакт с нижним седлом кожуха. При этом, обеспечивая буровому раствору вход в верхнюю камеру и выпуск бурового раствора из нижней камеры через наружный проем. Буровой раствор в верхней камере дополнительно действует на другой поршень, который радиально перемещает режущий блок наружу из кожуха. Пружинный элемент поджимает поршень обратно в закрытое положение, когда сила пружины превышает объединенные силы перепада давления и трения кольцевого уплотнения, установленного между поршнем и окружающим кожухом. Данный активационный механизм имеет сложную конфигурацию и требует фактического потока, проходящего через разбуривающий инструмент для активирования режущего блока.WO 2013/103907 A1 discloses a drill with a pressure activated flow switching mechanism for activating and deactivating a drill. The flow switching mechanism comprises a piston arranged to move between an open position and a closed position based on different pressures. The spring element pushes the piston towards the upper seat of the casing to form a seal in the closed position. When the pressure drop of the passing drilling fluid exceeds the force of the spring, the piston axially moves to the open position where it comes into contact with the lower seat of the casing. At the same time, providing the drilling fluid with an entrance to the upper chamber and the release of drilling fluid from the lower chamber through the external opening. The drilling fluid in the upper chamber additionally acts on another piston, which radially moves the cutting unit out of the casing. The spring element presses the piston back to the closed position when the spring force exceeds the combined forces of the differential pressure and friction of the annular seal installed between the piston and the surrounding casing. This activation mechanism has a complex configuration and requires an actual flow through the drill tool to activate the cutting unit.

Существует необходимость создания улучшенного способа, который обеспечивает быструю и точную активацию скважинного инструмента, такого как циркуляционный переводник, без применения шара или метки RFID или сложной линии связи в скважине.There is a need for an improved method that enables fast and accurate activation of a downhole tool, such as a circulation sub, without the use of a ball or RFID tag or a complex communication line in the well.

В патенте US 2013/0284424 A1 раскрыт циркуляционный переводник содержащий кожух, имеющий центральный путь текучей среды в сообщении текучей средой с байпасным путем в боковой стенке кожуха. Байпасный путь имеет впускной проем, обращенный в центральный путь текучей среды и выпускной проем, обращенный в кольцевое пространство, окружающее переводник. Подвижный поршень расположен внутри внутренней камеры относительно данного байпасного пути и содержит пробку, обращенную к седлу пробки, установленные в байпасном пути. Контроллер применяет датчик давления во внутренней камере для обнаруженияь активационного сигнала через импульсы бурового раствора или сигналы нисходящей линии связи, передаваемые через пропуск бурового раствора в центральном пути текучей среды. После активации контроллер воспламеняет воспламеняющийся агент, при этом газообразные продукты сгорания толкают поршень в байпасный путь до входа пробки в контакт в контакт со своим седлом. При этом байпасный путь. герметично закрывается. Данная конфигурация обеспечивает однократную активацию после которой циркуляционный переводник должен быть поднят из ствола скважины и перенастроен. Данный активационный механизм может стать доступен и перенастроен в результате разборки переводника, что увеличивает сложность и стоимость переводника.US 2013/0284424 A1 discloses a circulation sub comprising a housing having a central fluid path in fluid communication with a bypass path in the side wall of the housing. The bypass path has an inlet opening facing the central fluid path and an outlet opening facing the annular space surrounding the sub. The movable piston is located inside the inner chamber relative to this bypass path and contains a plug facing the saddle plugs installed in the bypass path. The controller uses a pressure sensor in the inner chamber to detect an activation signal through mud pulses or downlink signals transmitted through the passage of the mud in the central fluid path. After activation, the controller ignites the flammable agent, while the gaseous products of combustion push the piston into the bypass path until the plug comes into contact with its seat. With this bypass path. tightly closed. This configuration provides a one-time activation after which the circulation sub must be lifted from the wellbore and reconfigured. This activation mechanism can become available and reconfigured as a result of disassembling the sub, which increases the complexity and cost of the sub.

Задача изобретенияObject of the invention

Задачей данного изобретения является создание активационного механизма, который лишен недостатков существующей техники.The objective of the invention is the creation of an activation mechanism that is devoid of the disadvantages of existing technology.

Задачей данного изобретения является создание активационного механизма, который обеспечивает быструю и точную активацию скважинного инструмента.The objective of the invention is the creation of an activation mechanism that provides fast and accurate activation of a downhole tool.

Задачей данного изобретения является создание активационного механизма с функциональными возможностями активирования скважинного инструмента, фактически, в отсутствие потока бурового раствора.The objective of the invention is the creation of an activation mechanism with the functionality of activating a downhole tool, in fact, in the absence of a flow of drilling fluid.

Задачей изобретения является создание скважинного инструмента с интегрированным активационным механизмом, который уменьшает риск выхода из строя уплотнения во время эксплуатации.The objective of the invention is the creation of a downhole tool with an integrated activation mechanism, which reduces the risk of failure of the seal during operation.

Описание изобретенияDescription of the invention

Задачу изобретения решают с помощью активационного механизма для активирования циркуляционного переводника в бурильной колонне, содержащего:The objective of the invention is solved using the activation mechanism for activating the circulation sub in the drill string, containing:

по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью измерения по меньшей мере давления бурового раствора, находящегося в первой трубе текучей среды в циркуляционном переводнике, когда установлен,at least one sensor configured to measure at least the pressure of the drilling fluid located in the first fluid pipe in the circulation sub when installed,

блок управления, соединенный с датчиком и выполненный с возможностью мониторинга принятого сигнала по меньшей мере одного датчика, при этом блок управления выполнен с возможностью электрoнного активирования перемещения по меньшей мере одного подвижного клапанного элемента в одном направлении на основе принятого сигнала,a control unit connected to the sensor and configured to monitor the received signal of at least one sensor, wherein the control unit is configured to electronically activate the movement of at least one movable valve element in one direction based on the received signal,

при этом по меньшей мере один клапанный элемент выполнен с возможностью расположения относительно по меньшей мере второй трубы текучей среды в циркуляционном переводнике, когда установлен, по меньшей мере один клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением,wherein at least one valve element is arranged to be arranged relative to at least the second fluid pipe in the circulation sub when at least one valve element is arranged to move between the open position and the closed position,

при этом вторая труба текучей среды сообщается текучей средой с первой трубой текучей среды, и по меньшей мере один клапанный элемент содержит по меньшей мере один свой конец, выполненный с возможностью закрытия второй трубы текучей среды в закрытом положении и открытия второй трубы текучей среды в открытом положении, отличающийся тем, что блок управления электрически соединен по меньшей мере с одним блоком исполнительного механизма, расположенным относительно по меньшей мере одного клапанного элемента, по меньшей мере один блок исполнительного механизма выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по меньшей мере одного клапанного элемента между открытым положением и закрытым положением, при этом блок управления дополнительно выполнен с возможностью электрoнного активирования перемещения по меньшей мере одного подвижного клапанного элемента в противоположном направлении.wherein the second fluid pipe is in fluid communication with the first fluid pipe, and the at least one valve element has at least one end configured to close the second fluid pipe in a closed position and open the second fluid pipe in an open position characterized in that the control unit is electrically connected to at least one actuator unit located relative to at least one valve element, at least one execution unit The actuating mechanism is arranged for reciprocating movement of at least one valve element between the open position and the closed position, while the control unit is further configured to electronically activate the movement of at least one movable valve element in the opposite direction.

Термин ʺзакрытʺ означает, что клапанный элемент перемещается в трубу и, по существу, блокирует (перекрывает) проход текучей среды так, что буровой раствор не может проходить через трубу. Термин ʺоткрытʺ означает, что клапанный элемент перемещается из трубы так, что буровой раствор может вновь проходить через трубу.The term "closed" means that the valve element moves into the pipe and essentially blocks (blocks) the fluid passage so that the drilling fluid cannot pass through the pipe. The term “open” means that the valve element moves out of the pipe so that the drilling fluid can again pass through the pipe.

Указанное обеспечивает простой и точный активационный механизм, который не требует сброса шара или метки RFID в буровой раствор для активирования или деактивирования скважинного инструмента. Данное обеспечивает очень быстрый способ активации /деактивации в сравнении с активационными системами с применением шара или метки RFID. В примере данная конфигурация обеспечивает скважинному инструменту, установленному на глубине около 3000 метров, активирование через несколько минут, например, около трех минут. Кроме того, не требуется систем пошагового перемещения для выбора режима работы скважинного инструмента, поскольку режим работы можно выбрать в процесс ввода в действие насосной системы, таким образом не требуется совершения никаких циклов между пуском и остановкой насосной системы для выбора режима работы.The above provides a simple and accurate activation mechanism that does not require dropping the ball or RFID tag into the drilling fluid to activate or deactivate the downhole tool. This provides a very quick way to activate / deactivate compared to activation systems using a ball or RFID tag. In the example, this configuration provides the downhole tool installed at a depth of about 3,000 meters, activation after a few minutes, for example, about three minutes. In addition, step-by-step systems are not required to select the operating mode of the downhole tool, since the operating mode can be selected in the commissioning process of the pump system, thus no cycles are required between starting and stopping the pump system to select the operating mode.

Данная конфигурация обеспечивает активационный механизм, подлежащий интегрированию в скважинный инструмент или расположенный, как автономный блок, выполненный с возможностью соединения со скважинным инструментом. Данная конфигурация хорошо подходит для циркуляционных переводников любого типа, в которых требуется перепуск по байпасу основного потока текучей среды. Буровой раствор может являться воздухом, нефтяной пылью, пеной, инертным газом, или даже любой смесью или комбинацией текучих сред или газов с отличающейся относительной плотностью любого типа.This configuration provides an activation mechanism to be integrated into the downhole tool or located as a stand-alone unit configured to connect to the downhole tool. This configuration is well suited for any type of circulation sub, which requires bypass bypass of the main fluid stream. The drilling fluid may be air, oil dust, foam, inert gas, or even any mixture or combination of fluids or gases with different relative densities of any type.

Блок управления выполнен с возможностью управления блоком исполнительного механизма, например, первым блоком исполнительного механизма, который, в свою очередь, перемещает клапанный элемент, например, первый клапанный элемент, вперед или назад вдоль заданного направления. Направление перемещения может быть параллельным и/или ортогональным осевому /продольному направлению скважинного инструмента. Можно применять блок исполнительного механизма любого типа для перемещения клапанного элемента, например, линейный исполнительный механизм, поршень или другой подходящий блок исполнительного механизма. Блок исполнительного механизма может приводиться в действие электрическим, механическим или гидравлическим силовым приводом, интегрированным в блок управления или соединенным с ним. Данное обеспечивает блоку управления управление перемещением и/или скоростью клапанного элемента.The control unit is configured to control the actuator unit, for example, the first actuator unit, which, in turn, moves the valve element, for example, the first valve element, forward or backward along a predetermined direction. The direction of movement may be parallel and / or orthogonal to the axial / longitudinal direction of the downhole tool. Any type of actuator block may be used to move the valve element, for example, a linear actuator, piston, or other suitable actuator block. The actuator unit may be driven by an electric, mechanical or hydraulic actuator integrated in or connected to the control unit. This provides the control unit with control of the movement and / or speed of the valve element.

В одном варианте осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью применения по меньшей мере первого временного окна для принятого сигнала, и определeния, остается ли принятый сигнал стабильным относительно по меньшей мере первой пороговой величины по меньшей мере первом временном окне, или нет, при этом по меньшей мере один клапанный элемент активируется если обнаружено стабильное давление.In one embodiment, the control unit is further configured to use at least a first time window for the received signal, and to determine whether the received signal remains stable relative to at least the first threshold value of the at least first time window or not, at least at least one valve element is activated if a stable pressure is detected.

Термины ʺстабильныйʺ, ʺстабильный уровеньʺ и ʺстабильное давлениеʺ определены заданным пороговым уровнем или полосой, имеющей верхнее и нижнее предельное значение, центрируемой относительно порогового значения, где измеренный параметр, например, давление, остается между верхней и нижней предельными величинами по меньшей мере во время временного окна.The terms “stable”, “stable level” and “stable pressure” are defined by a predetermined threshold level or strip having an upper and lower limit value, centered relative to the threshold value, where a measured parameter, for example, pressure, remains between the upper and lower limit values at least during a time window.

Блок управления может являться аналоговой, цифровой или логической электронной схемой любого типа, подходящей для обработки и мониторинга электрических сигналов принятых с датчиков, например, датчика давления. Альтернативно, можно применять датчики другого типа для обнаружения сигнала, представляющего давление бурового раствора. В предпочтительной конфигурации блок управления содержит контроллер, например, микропроцессор, выполненный с возможностью по меньшей мере мониторинга измеренного давления в заданном /первом временном окне. Блок управления /контроллер дополнительно выполнен с возможностью сравнeния измеренного давления по меньшей мере с одной /первой пороговой величиной, определяющей по меньшей мере одну /первый режим работы. Данный режим работы может просто являться активированием или деактивированием скважинного инструмента. Блок управления /контроллер выполнен с возможностью определять остается ли давление бурового раствора стабильным в первом временном окне, т.e. в пределах верхней и нижней предельных величин соответствующей пороговой величины. Если обнаружен стабильный уровень, тогда блок управления /контроллер передает заданный управляющий сигнал или команду на скважинный инструмент для активации /деактивации инструмента или выбора режима его работы. Управляющий сигнал можно просто применять для активирования блока исполнительного механизма, который затем перемещает клапанный элемент в направлении вперед или назад, в зависимости от соответствующего управляющего сигнала. Обнаружение стабильного уровня измеренного параметра обеспечивает более простой и менее сложный способ активации в сравнении со скважинными системами передачи данных с применением импульсов бурового раствора или импульсов расхода.The control unit may be any type of analog, digital or logic electronic circuit suitable for processing and monitoring electrical signals received from sensors, for example, a pressure sensor. Alternatively, another type of sensor may be used to detect a signal representing mud pressure. In a preferred configuration, the control unit comprises a controller, for example, a microprocessor, configured to at least monitor the measured pressure in a given / first time window. The control unit / controller is further configured to compare the measured pressure with at least one / first threshold value defining at least one / first mode of operation. This mode of operation may simply be the activation or deactivation of a downhole tool. The control unit / controller is configured to determine whether the drilling fluid pressure remains stable in the first time window, i.e. within the upper and lower limit values of the corresponding threshold value. If a stable level is detected, then the control unit / controller transmits the specified control signal or command to the downhole tool to activate / deactivate the tool or select its operating mode. The control signal can simply be used to activate the actuator unit, which then moves the valve element forward or backward, depending on the corresponding control signal. The detection of a stable level of the measured parameter provides a simpler and less complicated activation method compared to downhole data transmission systems using mud pulses or flow pulses.

Временное окно может быть выбрано на основе рабочего расхода, рабочего давления или размеров ствола скважины. Верхний и нижний пределы могут быть определены на основе соответствующей пороговой величины и/или допусков насосной системы. Рабочее давление может быть выбрано между 10 бар и 100 бар. Временные окна могут быть выбраны между 1 минутой и 10 минутами, например, между 3 минутами и 5 минутами. Верхние и нижние предельные величины могут быть выбраны между ±1% to ±10% выбранной активационной уровня /пороговой величины или рабочего уровня.The time window may be selected based on the operating flow rate, operating pressure, or wellbore dimensions. The upper and lower limits can be determined based on the corresponding threshold value and / or tolerances of the pumping system. Operating pressure can be selected between 10 bar and 100 bar. Time windows can be selected between 1 minute and 10 minutes, for example, between 3 minutes and 5 minutes. Upper and lower limits can be selected between ± 1% to ± 10% of the selected activation level / threshold or operating level.

В одном варианте осуществления блок управления дополнительно выполнен с возможностью применения по меньшей мере второго временного окна для принятого сигнала, и блок управления дополнительно выполнен с возможностью определения, остается принятый сигнала стабильным относительно по меньшей мере второй пороговой величины по меньшей мере во втором временном окне или нет.In one embodiment, the control unit is further configured to use at least a second time window for the received signal, and the control unit is further configured to determine whether the received signal remains stable with respect to at least the second threshold value in at least the second time window or not .

В данной конфигурации, блок управления/контроллер выполнен с возможностью сравнeния измеренного давления с двумя или больше пороговыми величинами, каждой образующей режим работы одного скважинного инструмента или активационного уровня для индивидуальных скважинных инструментов. Индивидуальные скважинные инструменты могут быть соединены с одинаковым активационным механизмом или, альтернативно, с индивидуальными активационными механизмами, каждым, разработанным для выбранной пороговой величины. Индивидуальные скважинные инструменты могут дополнительно иметь одинаковую конфигурацию или отличающиеся конфигурации в зависимости от требуемой работы и/или положения в стволе скважины. Данное обеспечивает многочисленным режимам работы и/или скважинным инструментам активирование или деактивирование посредством активационногой механизма.In this configuration, the control unit / controller is configured to compare the measured pressure with two or more threshold values, each forming a mode of operation of one downhole tool or an activation level for individual downhole tools. Individual downhole tools can be connected to the same activation mechanism or, alternatively, to individual activation mechanisms, each designed for a selected threshold value. Individual downhole tools may additionally have the same configuration or differing configurations depending on the required operation and / or position in the wellbore. This allows multiple modes of operation and / or downhole tools to be activated or deactivated by an activation mechanism.

Второе временное окно может быть одинаковым с первым окном или иметь отличающуюся длину и/или форму. Вторая пороговая величина может быть одинаковой с первой пороговой величиной или иметь величину, которая выше или ниже первой пороговой величины. Предельные величины для первой и второй пороговых величин могут быть одинаковыми, или могут отличаться для каждой пороговой величины, например, определяющими отличающиеся разбросы пороговых величин. Данное обеспечивает уровням активации оптимизацию для каждого скважинного инструмента и/или каждого режима работы для обеспечения лучшего управления многочисленным режимами работы и скважинными инструментами.The second time window may be the same as the first window or have a different length and / or shape. The second threshold value may be the same as the first threshold value or have a value that is higher or lower than the first threshold value. The limit values for the first and second threshold values may be the same, or may differ for each threshold value, for example, defining different spreads of threshold values. This provides activation levels with optimization for each downhole tool and / or each operating mode to provide better control of multiple operating modes and downhole tools.

Две или больше пороговых величин можно применять для простого управления блоком исполнительного механизма, который избирательно выдвигает или втягивает клапанный элемент, например, избирательно закрывает или открывает вторую трубу текучей среды, в зависимости от измеренного давления. В данной конфигурации контроллер может осуществлять мониторинг принятого сигнала, например, в другом заданном временном окне, и избирательно активировать блок исполнительного механизма каждый раз, когда измеренное давление достигает одной из пороговых величин. Блок исполнительного механизма в свою очередь выполняет возвратно-поступательное перемещение клапанного элемента согласно данной избирательной активации. Блок управления может, если необходимо, содержать блок синхронизации, электрически соединенный с контроллером, при этом блок синхронизации может быть активирован, когда клапанный элемент перемещается в открытое или закрытое положение. По истечении заданного временного периода, контроллер может через блок исполнительного механизма перемещать клапанный элемент обратно в закрытое или открытое положение. Данное обеспечивает циркуляционному переводнику активирование с регулярными интервалами, если требуется, для обеспечения пульсирующего потока текучей среды кольцевом пространстве. Данный пульсирующий поток можно также применять для смещения или удаления любой накопленной выбуренной породы кольцевом пространстве.Two or more thresholds can be used to easily control an actuator unit that selectively extends or retracts the valve element, for example, selectively closes or opens a second fluid pipe, depending on the measured pressure. In this configuration, the controller can monitor the received signal, for example, in another predetermined time window, and selectively activate the actuator unit each time the measured pressure reaches one of the threshold values. The actuator unit in turn performs a reciprocating movement of the valve element according to this selective activation. The control unit may, if necessary, comprise a synchronization unit electrically connected to the controller, and the synchronization unit may be activated when the valve element is moved to the open or closed position. After a predetermined time period, the controller can move the valve element back to the closed or open position through the actuator unit. This allows the circulation sub to be activated at regular intervals, if required, to provide a pulsating fluid flow in the annular space. This pulsating flow can also be used to bias or remove any accumulated cuttings in the annular space.

Блок управления /контроллер может дополнительно быть выполнен с возможностью обнаружения временного падения или уменьшения в принятом сигнале, например, измеренном давлении. Падение или уменьшение может быть определено по заданной амплитуде и/или временному отрезку. Данное обеспечивает блоку управления подтверждение, что выбранный скважинный инструмент или режим работы активирован или деактивирован. Второе временное окно может быть применено после обнаружения данного временного падения или уменьшения, или после увеличения или уменьшения давления нагнетания до второй пороговой величины.The control unit / controller may further be configured to detect a temporary drop or decrease in the received signal, for example, a measured pressure. The fall or decrease can be determined by a given amplitude and / or time span. This provides the control unit with confirmation that the selected downhole tool or operating mode is activated or deactivated. A second time window can be applied after detecting a given time drop or decrease, or after increasing or decreasing the discharge pressure to a second threshold value.

В примере осуществления блок исполнительного механизма содержит по меньшей мере один элемент в виде соленоида для индуктивного перемещения по меньшей мере одной толкающей штанги, механически соединенной по меньшей мере с одним клапанным элементом.In an embodiment, the actuator unit comprises at least one element in the form of a solenoid for inductively moving at least one push rod mechanically connected to at least one valve element.

Блок исполнительного механизма предпочтительно содержит элемент в виде соленоида для индуктивного перемещения магнитной или магнитопроводной штанги или трубы, т.e. толкающей штанги, которая, в свою очередь, механически соединена с клапанным элементом. Элемент по типу соленоида расположен относительно толкающей штанги так, что магнитное поле направлено в материал, например, сталь или ферромагнитный материал толкающей штанги. Толкающая штанга может образовывать часть клапанного элемента. Можно применять внешний или внутренний блок питания, например, батарею, для питания соленоида. В зависимости от направления тока в обмотках соленоида, соленоид может перемещать клапанный элемент в одном или обоих направлениях и, таким образом, к открытому и/или закрытому положению. Блок управления/контроллер может регулировать ток в соленоиде, который в свою очередь регулирует скорость клапанного элемента. Данное обеспечивает простое и быстрое перемещение клапанного элемента с использованием минимума компонентов. Данное также обеспечивает лучшее управление перемещением в сравнении с другим активационным механизмом с применением воспламеняющихся агентов.The actuator unit preferably comprises an element in the form of a solenoid for inductively moving a magnetic or magnetic rod or pipe, i.e. a push rod, which, in turn, is mechanically connected to the valve element. The solenoid type element is positioned relative to the push rod so that the magnetic field is directed into the material, for example, steel or the ferromagnetic material of the push rod. The push rod may form part of the valve member. An external or internal power supply, such as a battery, can be used to power the solenoid. Depending on the direction of the current in the solenoid windings, the solenoid can move the valve element in one or both directions and, thus, to the open and / or closed position. The control unit / controller can control the current in the solenoid, which in turn controls the speed of the valve element. This provides a simple and quick movement of the valve element using a minimum of components. This also provides better movement control compared to other flammable activation mechanisms.

Если необходимо, пружинный элемент может быть расположен относительно толкающей штанги для поддержания перемещения к закрытому положению. Данное обеспечивает отказобезопасное функционирование активационного механизма, при котором клапанный элемент удерживается в закрытом положении так, что никакой буровой раствор не направляется для прохода через вторую трубу текучей среды.If necessary, the spring element may be positioned relative to the push rod to maintain movement to the closed position. This ensures the fail-safe functioning of the activation mechanism, in which the valve element is held in a closed position so that no drilling fluid is directed to pass through the second fluid pipe.

В одном варианте осуществления по меньшей мере один уплотнительный элемент расположен в наружной поверхности проходного клапана, причем наружная поверхностью обращена к внутренней поверхности камеры, при этом по меньшей мере один уплотнительный элемент остается в контакте с внутренней поверхностью во время перемещения проходного клапана.In one embodiment, at least one sealing element is located on the outer surface of the passage valve, with the outer surface facing the inner surface of the chamber, with at least one sealing element remaining in contact with the inner surface during movement of the passage valve.

Клапанный элемент установлен внутри камеры, например, первой камеры, выполненной в активационном механизме или в скважинном инструменте, где клапанный элемент способен перемещаться относительно камеры, когда активирован. Камера может быть выполнена в боковой стенке кожуха скважинного инструмента. Клапанный элемент предпочтительно выполнен, как проходной клапан, где один конец соединен с толкающей штангой, упомянутой выше, или образует ее часть. Клапанный элемент может быть твердым или пустотелым элементом без внутренних труб текучей среды или проемов. Другой конец клапанного элемента /проходной клапан выполнен с формой для ввода в контакт с седлом, например, клапанным седлом, установленным относительно второй трубы текучей среды, например, ее ответвления. Данный клапанный конец выполнен с возможностью, по существу, закрытия второй трубы текучей среды, когда установлен в седло, например, в закрытое положение.The valve element is installed inside the chamber, for example, the first chamber, made in the activation mechanism or in the downhole tool, where the valve element is able to move relative to the chamber when activated. The camera can be made in the side wall of the casing of the downhole tool. The valve element is preferably configured as a check valve, where one end is connected to or forms a part of the push rod mentioned above. The valve element may be a solid or hollow element without internal fluid pipes or openings. The other end of the valve element / check valve is made with a form for contacting the seat, for example, a valve seat mounted relative to the second fluid pipe, for example, its branches. This valve end is configured to substantially close the second fluid pipe when mounted in the seat, for example in the closed position.

Камера содержит по меньшей мере одну внутреннюю поверхность, обращенную к соответствующей наружной поверхности клапанного элемента. Камера дополнительно имеет первый конец, обращенный ко второй трубе текучей среды и второй конец, обращенный от второй трубы текучей среды. Уплотнительные элементы, например, один, два или больше расположенные в выделенной наружной поверхности клапанного элемента /проходного клапана и контактируют с выделенной внутренней поверхностью камеры. Уплотнительный элемент может являться кольцами круглого сечения, сальниковыми кольцами или любым другим подходящим уплотнительным элементом. Указанное обеспечивает уплотнительным элементам сохранение контакта с данной внутренней поверхностью на всех этапах во время перемещения, таким образом образуя постоянное уплотнение, предотвращающее вход бурового раствора в камеру. Данное уменьшает риск отказа уплотнительного элемента в сравнении с обычными скважинными блоками, поскольку никакие периферийные края клапанного элемента не перемещаются по уплотнительным элементам, также как никакие уплотнительные элементы не перемещаются ни по какой периферийной кромке проема байпаса в кожухе.The chamber contains at least one inner surface facing the corresponding outer surface of the valve element. The chamber further has a first end facing the second fluid pipe and a second end facing the second fluid pipe. Sealing elements, for example, one, two or more located in the selected outer surface of the valve element / valve passage and are in contact with the selected inner surface of the chamber. The sealing element may be O-rings, stuffing rings or any other suitable sealing element. The above ensures that the sealing elements maintain contact with this inner surface at all stages during movement, thereby forming a permanent seal that prevents the drilling fluid from entering the chamber. This reduces the risk of failure of the sealing element in comparison with conventional well blocks, since no peripheral edges of the valve element move along the sealing elements, just as no sealing elements move along any peripheral edge of the bypass opening in the casing.

В обычных скважинных инструментах байпасная труба в кожухе согласовывается с соответствующим байпасным проемом, обеспеченным в корпусе и установленным по центру клапана или муфты. Буровой раствор направляется через муфту или клапан и на выход через данный байпасный проем и далее через байпасную трубу кожуха. Уплотнительные элементы, установленные на кожухе или на клапане или муфте герметично уплотняют область между данными двумя блоками. Во время перемещения клапан или муфта перемещается относительно кожуха так, что периферийная кромка байпасной трубы или байпасного проема перемещается по одному или нескольким из уплотнительных элементов. Указанное увеличивает риск выхода из строя соответствующего уплотнительного элемента вследствие увеличенного износа; периферийная кромка может выдавливать соответствующий уплотнительный элемент из седла. Настоящее изобретение решает данную проблему, благодаря расположению активационного механизма и, таким образом, клапанного элемента в боковой стенке кожуха так, что никакие трубы текучей среды в клапанном элементе не требуются.In conventional downhole tools, the bypass pipe in the casing is aligned with the corresponding bypass opening provided in the housing and mounted in the center of the valve or coupling. The drilling fluid is guided through a sleeve or valve and exited through this bypass opening and then through the bypass pipe of the casing. Sealing elements mounted on a casing or on a valve or coupling hermetically seal the area between these two blocks. During movement, the valve or sleeve moves relative to the housing so that the peripheral edge of the bypass pipe or bypass opening moves along one or more of the sealing elements. The above increases the risk of failure of the corresponding sealing element due to increased wear; the peripheral edge can squeeze the corresponding sealing element out of the seat. The present invention solves this problem by positioning the activation mechanism and thus the valve element in the side wall of the casing so that no fluid pipes in the valve element are required.

По меньшей мере второй клапанный элемент может быть расположен в первой камере или по меньшей мере во второй камере. Второй клапанный элемент может быть расположен относительно второй трубы текучей среды, например, другого ее ответвления, или по меньшей мере другой/третьей трубы текучей среды в сообщении текучей средой с первой трубой текучей среды. Если необходимо, второй блок исполнительного механизма может быть соединен со вторым клапанным элементом для перемещения клапанного элемента, где данным блоком исполнительного механизма управляет блок управления/контроллер. По меньшей мере два таких клапанных элемента и блока исполнительного механизма могут иметь динаковую конфигурацию или отличающиеся конфигурации. Индивидуальные клапанные элементы могут быть активированы при одинаковом давлении или при отличающихся давлениях. Данное обеспечивает активационный механизм для управления перепуском по байпасу текучей среды двух или больше труб текучей среды, таким образом обеспечивая улучшенное управление перепуском по байпасу бурового раствора.At least a second valve element may be located in the first chamber or at least in the second chamber. The second valve element may be positioned relative to the second fluid pipe, for example, another branch thereof, or at least another / third fluid pipe in fluid communication with the first fluid pipe. If necessary, the second actuator unit may be connected to the second valve element to move the valve element, where the control unit / controller controls this actuator unit. At least two such valve elements and actuator units may have a different configuration or different configurations. Individual valve elements can be activated at the same pressure or at different pressures. This provides an activation mechanism for controlling the bypass of the fluid of two or more fluid pipes, thereby providing improved control of the bypass of the drilling fluid.

Альтернативно, первый клапанный элемент, как описано выше, может быть расположен относительно двух или больше ответвлений второй трубы текучей среды и/или двух или больше труб текучей среды в сообщении текучей средой с первой трубой текучей среды. Данное обеспечивает увеличенный перепуск по байпасу бурового раствора. Индивидуальные ответвления и/или трубы текучей среды, применяемые для перепуска бурового раствора выполнены с возможностью уменьшения любых ʹтупиковыхʹ областей между соответствующими внутренними и наружными проемами. В примере седло может быть установлено параллельно или перпендикулярно направлению потока в ответвлении/трубе. Сторона или стороны седла могут быть наклонными или искривленными и/или иметь минимальную площадь поверхности для предотвращения скопления твердых частиц на седле, которые в ином случае делают клапанный элемент неработоспособным. Внутренние поверхности ответвления /труб и, если необходимо, седла предпочтительно выполняют так, что они не какого-либо значительных или больших сужений вдоль пути потока, которые в ином случае увеличивали бы скорость потока и, следовательно, ускоряли износ.Alternatively, the first valve member, as described above, may be positioned relative to two or more branches of the second fluid pipe and / or two or more fluid pipes in fluid communication with the first fluid pipe. This provides increased bypass for drilling fluid bypass. The individual branches and / or fluid pipes used for bypassing the drilling fluid are configured to reduce any “dead ends” between the respective internal and external openings. In the example, the seat can be mounted parallel or perpendicular to the direction of flow in the branch / pipe. The side or sides of the seat can be inclined or curved and / or have a minimum surface area to prevent the accumulation of solid particles on the seat, which otherwise make the valve element inoperative. The inner surfaces of the branch / pipe and, if necessary, the seats are preferably made so that they are not of any significant or large narrowing along the flow path, which otherwise would increase the flow rate and, therefore, accelerate wear.

В одном варианте осуществления кожух клапана расположен внутри камеры, при этом проходной клапан проходит, по меньшей мере частично, в кожух клапана через проем в одном конце кожуха клапана.In one embodiment, the valve housing is located within the chamber, the passage valve extending at least partially into the valve housing through an opening at one end of the valve housing.

Камера может содержать узкий участок и большой участок. Узкий участок, например, внутреннее отверстие, расположено на одном конце в сообщении с второй трубой текучей среды. Узкий участок расположен на другом конце в сообщении с большим участком. Внутренние размеры узкого участка, по существу, соответствуют наружным размерам клапанного элемента, таким образом, образуя относительный плотное прилегание вокруг клапанного элемента. Данное увеличивает конструктивную прочность боковой стенки кожуха вблизи второй трубы текучей среды, поскольку только минимальное количество материала удалено. Большой участок, например, полость, имеющая проем, расположенный в наружной боковой поверхности боковой стенки, выполнен с возможностью приема и удержания остальных компонентов активационного механизма.The camera may contain a narrow section and a large section. A narrow section, for example, an internal hole, is located at one end in communication with the second fluid pipe. A narrow section is located at the other end in communication with a large section. The internal dimensions of the narrow portion substantially correspond to the external dimensions of the valve element, thereby forming a relative tight fit around the valve element. This increases the structural strength of the side wall of the casing near the second fluid pipe, since only a minimal amount of material is removed. A large area, for example, a cavity having an opening located in the outer lateral surface of the side wall, is configured to receive and hold the remaining components of the activation mechanism.

Кожух клапана или стопор может быть расположен в камере, например, в большом участке, и содержит один конец, обращеный ко второй трубе текучей среды и другой конец, обращенный к блоку исполнительного механизма. Толкающая штанга может проходить, по меньшей мере частично, в кожух клапана через проем в данном другом конце. Данный проем может быть герметично уплотнен с применением подходящего уплотнительного средства. Клапанный элемент/проходной клапан может также проходить, по меньшей мере частично, в кожух клапана через проем в данном одном конце. Данный проем может быть также герметично уплотнен с применением подходящего уплотнительного средства. Кожух клапана может быть частично или полностью заполнен смазкой, например, маслом. Данное уменьшает количество воздуха внутри кожуха клапана и уменьшает энергию, требуемую для перемещения клапанного элемента. Данное также сохраняет уплотнительные элементы неповрежденными.The valve housing or stopper may be located in the chamber, for example, in a large area, and contains one end facing the second fluid pipe and the other end facing the actuator unit. The push rod may extend, at least partially, into the valve housing through an opening at this other end. This opening may be hermetically sealed using suitable sealing means. The valve element / check valve may also extend, at least in part, into the valve housing through an opening at this one end. This opening may also be hermetically sealed using suitable sealing means. The valve cover may be partially or completely filled with grease, such as oil. This reduces the amount of air inside the valve housing and reduces the energy required to move the valve element. This also keeps the sealing elements intact.

Кожух клапана может содержать направляющее средство, например, подшипник, для направления клапанного элемента при его перемещении относительно кожуха клапана. При установке в закрытом положении, контактная поверхность на клапанном элементе, например, утолщенный или утоненный участок, если необходимо, вводится в контакт с соответствующей контактной поверхностью на кожухе клапана, например, выступом. Аналогично, при установке в открытое положение, контактная поверхность на клапаннм элементе, например, утолщенный или утоненный участок, если необходимо, вводится в контакт с соответствующей контактной поверхностью на кожухе клапана, например, выступом. Данное ограничивает перемещение клапанного элемента относительно кожуха клапана.The valve housing may include guide means, such as a bearing, for guiding the valve element as it moves relative to the valve housing. When installed in the closed position, the contact surface on the valve element, for example, a thickened or thinned section, if necessary, is brought into contact with the corresponding contact surface on the valve housing, for example, a protrusion. Similarly, when installed in the open position, the contact surface on the valve element, for example, a thickened or thinned section, if necessary, is brought into contact with the corresponding contact surface on the valve housing, for example, a protrusion. This limits the movement of the valve element relative to the valve housing.

Альтернативно, толкающая штанга может быть соединена с данным другим концом кожуха клапана и, таким образом, кожух клапана можно перемещать относительно камеры. Когда кожух клапана перемещается ко второй трубе текучей среды, контактная поверхность на кожухе клапана может вводиться в контакт с соответствующей контактной поверхностью на клапанном элементе. Кожух клапана и клапанный элемент затем перемещают вместе в направлении к закрытому положению. Аналогично, когда кожух клапана перемещают от второй трубы текучей среды, другая контактная поверхность на кожухе клапана может вводиться в контакт с другой соответствующей контактной поверхностью на клапанном элементе. Кожух клапана и клапанный элемент затем перемещают вместе к открытому положению.Alternatively, the push rod may be connected to this other end of the valve housing, and thus the valve housing can be moved relative to the chamber. When the valve housing moves to the second fluid pipe, the contact surface on the valve housing can be brought into contact with the corresponding contact surface on the valve element. The valve housing and valve member are then moved together toward the closed position. Similarly, when the valve housing is moved away from the second fluid pipe, another contact surface on the valve housing can be brought into contact with another corresponding contact surface on the valve element. The valve housing and valve element are then moved together to an open position.

В одном варианте осуществления блок управления дополнительно соединен с электрической схемой активации, например, мембранным переключателем, который выполнен с возможностью активирования блока управления при заданном давлении.In one embodiment, the control unit is further connected to an activation circuit, for example, a membrane switch, which is configured to activate the control unit at a given pressure.

Блок управления электрически соединен с электрической схемой активации для уменьшения энергопотребления электрических компонентов. Активационная электрическая схема выполнена с возможностью выведения блока управления из спящего состояния, например, включением электропитания, когда давление внутри первой трубы текучей среды превышает заданный/третий порог. Можно применять любую подходящую активационную электрическую схему для выведения блока управления из спящего состояния, такую как простой мембранный переключатель. Блок управления/контроллер затем осуществляет мониторинг внутреннего давления бурового раствора в первой трубе текучей среды и активирует требуемый режим работы или скважинный инструмент или блок исполнительного механизма, как описано выше, если обнаружено стабильное давление. Когда активационная электрическая схема определила, например, просто с помощью обнаружения, что давление падает ниже третьей пороговой величины, блок управления входит в спящее состояние, например, отключается электропитание. Данное обеспечивает блоку управления активирование, только когда внутреннее давление бурового раствора достигает величины заданного давления, следовательно, уменьшается энергопотребление и увеличивается операционное время.The control unit is electrically connected to the activation circuitry to reduce the power consumption of the electrical components. The activation circuitry is configured to bring the control unit out of sleep state, for example, by turning on the power when the pressure inside the first fluid pipe exceeds a predetermined / third threshold. Any suitable activation circuitry may be used to wake up the control unit, such as a simple membrane switch. The control unit / controller then monitors the internal pressure of the drilling fluid in the first fluid pipe and activates the desired operating mode or downhole tool or actuator unit, as described above, if a stable pressure is detected. When the activation circuitry is determined, for example, simply by detecting that the pressure falls below a third threshold value, the control unit enters a sleep state, for example, the power is turned off. This provides the control unit with activation only when the internal pressure of the drilling fluid reaches a predetermined pressure value, therefore, energy consumption is reduced and operating time is increased.

Блок управления может также быть выполнен с возможностью входа в спящий режим после завершения одной или нескольких операций, таких как активация выбраного режима работы или скважинного инструмента и, если необходимо, подтверждения активации, как описано выше. Блок управления может дополнительно быть выполнен с возможностью активирования скважинного инструмента или блока исполнительного механизма, когда неоторый случай обнаруживают, такой как чрезмерные вибрации или отказ взведения ясса.The control unit may also be configured to enter sleep mode after completing one or more operations, such as activating a selected operating mode or downhole tool and, if necessary, confirming activation, as described above. The control unit may further be configured to activate a downhole tool or actuator unit when a case is detected, such as excessive vibrations or failure of cocking of the jar.

В одном варианте осуществления активационный механизм выполнен с возможностью реализации в полости, расположенной в наружной боковой поверхности кожуха циркуляционного переводника.In one embodiment, the activation mechanism is configured to be implemented in a cavity located in the outer side surface of the casing of the circulation sub.

Активационный механизм согласно изобретению имеет достаточно малогабаритную конфигурацию для исполненияя или установки в наружной полости, расположенной в кожухе скважинного инструмента, хотя большинство обычных активационных механизмов разрабатывают для исполнения /установки в центральной полости скважинного инструмента. Указанное обеспечивает более оптимальный проход потока текучей среды в центральном сквозном отверстии, т.e. первой трубе текучей среды, скважинного инструмента, поскольку отсутствуют дроссели потока или по меньшей мере уменьшено число дросселей потока в скважинном инструменте. Также, указанное обеспечивает быстрый и легкий доступ к различным компонентам активационного механизма, тогда как другие активационные механизмы становятся доступными только в результате полной разборки скважинного инструмента.The activation mechanism according to the invention has a sufficiently small configuration for execution or installation in an external cavity located in the casing of the downhole tool, although most conventional activation mechanisms are designed for execution / installation in the central cavity of the downhole tool. The specified provides a more optimal passage of the fluid flow in the Central through hole, i.e. a first fluid pipe, a downhole tool, since there are no flow restrictors or at least a reduced number of flow restrictors in the downhole tool. Also, this provides quick and easy access to various components of the activation mechanism, while other activation mechanisms become available only as a result of complete disassembly of the downhole tool.

В одном варианте осуществления по меньшей мере один датчик содержит первый датчик, выполненный с возможностью измерения первого давления бурового раствора в первой трубе текучей среды, и второй датчик, выполненный с возможностью измерения второго давления бурового раствора в возвращающемся буровом растворе, когда установлен, при этом блок управления выполнен с возможностью определeния перепада давления с использованием первого и второго давлений.In one embodiment, at least one sensor comprises a first sensor configured to measure a first drilling fluid pressure in a first fluid pipe, and a second sensor configured to measure a second drilling fluid pressure in a returning drilling fluid when installed, wherein the control is configured to determine the differential pressure using the first and second pressures.

Активационный механизм может содержать по меньшей мере два датчика давления, электрически соединенных с блоком управления /контроллером. Первый датчик давления расположен относительно первой трубы текучей среды для измерения внутреннего /первого давления бурового раствора, например, через проем во внутренней поверхности сквозного отверстия. Второй датчик давления расположен относительно кольцевого пространства для измерения наружного /второго давления возвращающегося бурового раствора, например, через проем в наружной боковой поверхности кожуха или в съемной крышке. Блок управления может быть выполнен с возможностью определeния перепада давления с использованием сигналов давления с первого и второго датчиков давления. Перепад давления можно сравнивать с заданной пороговой величиной, например, между 40 бар и 60 бар, например, 50 бар. Если измеренный перепад давления превышает данную пороговую величину, тогда блок управления может активировать скважинный инструмент или просто клапанный элемент. Данное обеспечивает скважинному инструменту поддержание заданного перепада давления вне зависимости от операционной глубины, гидростатического давления и веса бурового раствора. Данный перепад давления можно также использовать для определeния, имеется ли фактическое прохождение потока внутри бурильной колонны, например, с помощью обнаружения, является ли первое давление больше второго давления.The activation mechanism may include at least two pressure sensors electrically connected to the control unit / controller. The first pressure sensor is located relative to the first fluid pipe for measuring the internal / first pressure of the drilling fluid, for example, through an opening in the inner surface of the through hole. The second pressure sensor is located relative to the annular space for measuring the external / second pressure of the returning drilling fluid, for example, through an opening in the outer side surface of the casing or in a removable cover. The control unit may be configured to detect a differential pressure using pressure signals from the first and second pressure sensors. The pressure drop can be compared with a predetermined threshold value, for example, between 40 bar and 60 bar, for example, 50 bar. If the measured pressure drop exceeds this threshold, then the control unit can activate the downhole tool or just a valve element. This ensures that the downhole tool maintains a given pressure drop regardless of the operating depth, hydrostatic pressure and weight of the drilling fluid. This pressure drop can also be used to determine if there is actual flow through the drill string, for example, by detecting whether the first pressure is greater than the second pressure.

Задачу изобретения также решают с помощью циркуляционного переводника для установки в стволе скважины, содержащего:The objective of the invention is also solved using a circulation sub for installation in the wellbore, containing:

кожух, имеющий наружную боковую поверхность, обращенную к внутренней стенке ствола скважины, где кожух выполнен с возможностью установки внутри ствола скважины,a casing having an outer side surface facing the inner wall of the wellbore, where the casing is configured to be installed inside the wellbore,

первую трубу текучей среды, соединенную с первым проемом в одном конце циркуляционного переводника и вторым проемом в другом конце циркуляционного переводника для направления бурового раствора через циркуляционный переводник,a first fluid pipe connected to a first opening at one end of the circulation sub and a second opening at the other end of the circulation sub to guide the drilling fluid through the circulation sub,

по меньшей мере вторую трубу текучей среды в сообщении текучей средой с первой трубой текучей среды по меньшей мере через один внутренний проем, и соединенную по меньшей мере с одним наружным проемом, расположенным в наружной боковой поверхности кожуха,at least a second fluid pipe in fluid communication with the first fluid pipe through at least one internal opening, and connected to at least one external opening located in the outer side surface of the casing,

отличающегося тем, чтоcharacterized in that

по меньшей мере одна полость обеспечена в наружной боковой поверхности кожуха, в которой расположен по меньшей мере один активационный механизм, как описано выше.at least one cavity is provided in the outer side surface of the casing in which at least one activation mechanism is located, as described above.

Данное обеспечивает скважинный инструмент простым и точным активационным механизмом, которые не требует сужения под шар для приема одного или нескольких сброшенных шаров, или радиочастотного приемопередатчика или приемника для связи со сброшенной меткой RFID. Указанное уменьшает сложность и число компонентов, требуемых для активирования скважинного инструмента. Активационный механизм, описанный выше, обеспечивает активацию скважинного инструмента или функции байпаса с помощью внутреннего давления бурового раствора; никакого потока текучей среды не требуеся. Скважинный инструмент активируется с помощью давления бурового раствора, данное обеспечивает гораздо более быструю активацию в сравнении с обычной системой пошагового перемещения и системами с шарами или метками RFID.This provides the downhole tool with a simple and accurate activation mechanism that does not require ball narrowing to receive one or more dropped balls, or an RF transceiver or receiver to communicate with the reset RFID tag. This reduces the complexity and number of components required to activate the downhole tool. The activation mechanism described above enables activation of the downhole tool or bypass function using the internal pressure of the drilling fluid; no fluid flow required. The downhole tool is activated using drilling fluid pressure, which provides much faster activation compared to a conventional step-by-step system and systems with balls or RFID tags.

Скважинный инструмент содержит центральное сквозное отверстие, например, первую трубу текучей среды, проходящую от первого конца, например, верхнего конца, до второго конца, например, нижнего конца, для направления бурового раствора, нагнетаемого в бурильную колонну через скважинный инструмент. Кожух имеет диаметр меньше внутреннего диаметра ствола скважины, так что кольцевой зазор образован вдоль наружной поверхности для направления бурового раствора и выбуренной породы обратно к нулевой отметке. По меньшей мере одна байпасная труба, например, вторая труба текучей среды, обеспечена в кожухе и соединена с наружным проемом и внутренним проемом для перепуска по байпасу по меньшей мере некоторой части бурового раствора.The downhole tool comprises a central through hole, for example, a first fluid pipe extending from the first end, for example, the upper end, to the second end, for example, the lower end, for guiding the drilling fluid pumped into the drill string through the downhole tool. The casing has a diameter smaller than the inner diameter of the wellbore, so that an annular gap is formed along the outer surface to direct the drilling fluid and cuttings back to zero. At least one bypass pipe, for example, a second fluid pipe, is provided in the casing and connected to the outer opening and the inner opening to bypass at least some portion of the drilling fluid.

В наружной боковой поверхности выполнена полость, в котором установлен активационный механизм. Клапанный элемент относительно второй трубы текучей среды, и на второй трубе текучей среды установлено седло. Седло и вторая труба текучей среды расположены так, что клапанный элемент, когда установлен в седло, закрывает данную трубу текучей среды так, что, по существу, никакой буровой раствор не направляется через вторую трубу текучей среды. Благодаря установке активационного механизма в кожухе скважинного инструмента, например, между внутренней и наружной боковыми поверхностями, число элементов, дросселирующих поток в канале текучей среды может быть уменьшено или сведено к нулю, при этом можно получить, по существу, полнопроходный канал, т.e. работющий с максимальной мощностью или операционной скоростью.In the outer side surface, a cavity is made in which an activation mechanism is installed. The valve member is relative to the second fluid pipe, and a saddle is mounted on the second fluid pipe. The seat and the second fluid pipe are arranged so that the valve element, when installed in the seat, closes the fluid pipe so that essentially no drilling fluid is directed through the second fluid pipe. Due to the installation of the activation mechanism in the casing of the downhole tool, for example, between the inner and outer side surfaces, the number of elements that throttle the flow in the fluid channel can be reduced or reduced to zero, while an essentially full bore channel can be obtained, i.e. operating at maximum power or operating speed.

В одном варианте осуществления, съемная крышка установлена на проеме по меньшей мере одной полости для герметичного закрытия по меньшей мере одной полости, при этом возможно обеспечение уплотнения между крышкой и кожухом.In one embodiment, a removable cover is mounted on an opening of at least one cavity to seal at least one cavity, while it is possible to provide a seal between the cover and the casing.

Полость герметично закрывается с помощью крышки или лючка для предотвращения входа бурового раствора или выбуренной породы в активационный механизм и создания причины возможного отказа в активационном механизме. Крышка и поверхности полости образуют камеру в которой установлен активационный механизм. Крышка /лючок может быть закреплен на наружной боковой поверхности подходящим крепежным средством, таким болты, винты, защелкивающимся соединенителем или другим устройством. Уплотнение или уплотнительный элемент, например, резиновый элемент, кольцо круглого сечения или другое подходящее уплотнение, может быть установлено между крышкой /лючком и кожухом для герметизации камеры. Данное обеспечивает легкий доступ к активационному механизму в случае техобслуживания или замены активационного механизма. Данное также обеспечивает быструю и простую установку активационного механизма, поскольку активационный механизм может быть собран и смонтирован, как моноблок. Кроме того, никакие уплотнительные элементы нет необходимости направлять и затем устанавливать внутри внутреннего отверстия в котором клапанный элемент располагается. Данное значительно уменьшает время монтажа и его сложность. Данное также исключает потребность в специальном монтажном инструменте для установки уплотнительных элементов внутри внутреннего отверстия.The cavity is hermetically sealed by means of a cover or hatch to prevent the entry of drilling fluid or cuttings into the activation mechanism and create the cause of a possible failure in the activation mechanism. The lid and surface of the cavity form a chamber in which the activation mechanism is installed. The cover / hatch may be secured to the outer side surface with suitable fastening means, such as bolts, screws, snap-on connectors or other device. A seal or a sealing element, for example, a rubber element, an O-ring or other suitable seal, may be installed between the cover / flap and the housing to seal the chamber. This provides easy access to the activation mechanism in the event of maintenance or replacement of the activation mechanism. This also provides quick and easy installation of the activation mechanism, since the activation mechanism can be assembled and mounted as a monoblock. In addition, no sealing elements need to be directed and then installed inside the inner hole in which the valve element is located. This significantly reduces installation time and its complexity. This also eliminates the need for a special mounting tool to install the sealing elements inside the inner hole.

Одно или несколько уравновешивающих устройств, например, уравновешивающие поршни, могут быть установлены на верхнем конце или нижнем конце скважинного инструмента. Уравновешивающее устройство может быть выполнено с возможностью регулирования или уравновешивания давления внутри скважинного инструмента относительно давления бурового раствора, находящегося выше или ниже скважинного инструмента.One or more balancing devices, for example, balancing pistons, may be installed at the upper end or lower end of the downhole tool. The balancing device may be configured to adjust or balance the pressure inside the downhole tool relative to the pressure of the drilling fluid above or below the downhole tool.

В одном варианте осуществления, по меньшей мере один из внутреннего и наружного проемов второй трубы текучей среды содержит сопло, выполненное с возможностью регулирования скорости бурового раствора входящего во вторую трубу или выходящего из нее.In one embodiment, at least one of the inner and outer openings of the second fluid pipe comprises a nozzle configured to control the speed of the drilling fluid entering or leaving the second pipe.

Два или больше наружных проемов могут быть расположены в наружной боковой поверхности для распределения перепускаемой по байпасу текучей среда и/или оптимизации байпаса бурового раствора. Наружные проемы могут образовывать ответвления той же трубы текучей среды или отличающихся труб текучей среды, как описано выше. Альтернативно, две или больше полости могут быть расположены в наружной поверхности для размещения и удержания двух или больше активационных механизмов, каждого, расположенного относительно по меньшей мере второй или третьей трубы текучей среды.Two or more external openings may be located on the outer side surface to distribute the bypassed fluid and / or optimize the bypass of the drilling fluid. Outer openings may form branches of the same fluid pipe or different fluid pipes, as described above. Alternatively, two or more cavities may be located on the outer surface to accommodate and hold two or more activation mechanisms, each located relative to at least a second or third fluid pipe.

Для регулирования скорости бурового раствора на внутреннем и/или наружном проеме второй трубы текучей среды обеспечено сопло. Внутреннее /первое сопло может быть выполнено с возможностью увеличения скорости бурового раствора, входящего в трубу. Наружное /второе сопло может быть выполнено с возможностью дополнительного увеличения скорости бурового раствора, выходящего из трубы. Сопла могут быть установлены под заданным углом относительно продольного направления скважинного инструмента, например, под углом 90 градусов или острым углом, когда сопло по меньшей мере частично обращено к первому /верхнему концу скважинного инструмента. Сопла могут быть установлены на проемах или интегрированы в проемы. Сопла могут быть выполнены из износостойкого материала, такого как карбид вольфрама или другой подходящий материал. Данное обеспечивает уменьшение давления бурового раствора внутри бурильной колонны, а также увеличение расхода циркулирующего бурового раствора, если требуется. Увеличение расхода в кольцевом пространстве можно применять для растворения или разрушения любых заполненных областей или удаления скопившейся выбуренной породы из таких областей, заполнение или блокирование выбуренной породой которых прогнозируют, таких как переходная область между двумя отличающимися хвостовиками.A nozzle is provided to control the speed of the drilling fluid in the inner and / or outer opening of the second fluid pipe. The inner / first nozzle may be configured to increase the speed of the drilling fluid entering the pipe. The outer / second nozzle may be configured to further increase the speed of the drilling fluid exiting the pipe. The nozzles can be installed at a predetermined angle relative to the longitudinal direction of the downhole tool, for example, at an angle of 90 degrees or an acute angle when the nozzle is at least partially facing the first / upper end of the downhole tool. Nozzles can be mounted on openings or integrated into openings. The nozzles may be made of a wear resistant material such as tungsten carbide or other suitable material. This provides a decrease in drilling fluid pressure inside the drill string, as well as an increase in the flow rate of circulating drilling fluid, if required. An increase in the flow rate in the annular space can be used to dissolve or destroy any filled areas or to remove accumulated cuttings from such areas for which filling or blocking of cuttings is predicted, such as a transition area between two different shanks.

Внутреннее /первое сопло может быть доступно и устанавливаться снаружи через избирательную трубу в кожухе. Данная избирательная труба может быть отдельной трубой или одной из труб текучей среды для обхода байпасом первой трубы текучей среды. Избирательную трубу можно герметично закрывать пробкой, установленной на наружном проеме. Альтернативно, сопло для регулирования скорости бурового раствора, выходящего из данной трубы текучей среды, может быть установлено на наружном проеме. Указанное дополнительно упрощает способы установки и техобслуживания, поскольку все сопла могут быть доступны снаружи скважинного инструмента. Одну или несколько данных байпасных труб можно, таким образом, применять для многих целей.The inner / first nozzle can be accessed and mounted externally through a selective tube in the casing. This selective pipe may be a separate pipe or one of the fluid pipes to bypass the first fluid pipe. The selective tube can be hermetically sealed with a stopper mounted on the outer opening. Alternatively, a nozzle for controlling the speed of the drilling fluid exiting a given fluid pipe may be mounted on an external opening. This further simplifies installation and maintenance methods, since all nozzles may be accessible from outside the downhole tool. One or more of these bypass pipes can thus be used for many purposes.

Скважинный инструмент может быть циркуляционным переводником или герметизирующей компоновкой (активным герметизатором) любого типа, применяемым в буровых работах, где требуется функция байпаса. Циркуляционный переводник или герметизирующую компоновку можно предпочтительно устанавливать в положениях вдоль ствола скважины, где вероятно образование закупоривания, например, в областях, где меняется диаметр ствола скважины, например, в переходной области между отличающимися хвостовиками. Альтернативно, активационный механизм, описанный выше можно соединять с яссом или интегрировать в него для высвобождения прихваченного или заклиненного скважинного инструмента, таким, как ясс, описанный в патенте US 2012/0227970 A1.The downhole tool can be a circulation sub or a sealing assembly (active sealant) of any type used in drilling operations where a bypass function is required. The circulation sub or sealing arrangement can preferably be installed in positions along the wellbore where clogging is likely to occur, for example, in areas where the diameter of the wellbore changes, for example, in the transition region between different shanks. Alternatively, the activation mechanism described above can be coupled to or integrated into the jar to release a stuck or stuck downhole tool, such as the jar described in US 2012/0227970 A1.

Задачу изобретения, наконец, решают способом активирования циркуляционного переводника с применением активационного механизма, описанного выше, где способ содержит этапы, на которых:The objective of the invention is finally solved by the method of activating the circulation sub using the activation mechanism described above, where the method comprises the steps in which:

устанавливают циркуляционный переводник на заданной глубине в стволе скважины,set the circulation sub at a given depth in the wellbore,

увеличивают давление бурового раствора, находящегося в первой трубе текучей среды циркуляционного переводника,increase the pressure of the drilling fluid located in the first fluid pipe of the circulation sub,

осуществляют мониторинг давления бурового раствора внутри первой трубы текучей среды применяя по меньшей мере один датчик давления,monitoring the pressure of the drilling fluid inside the first fluid pipe using at least one pressure sensor,

активируют циркуляционный переводник, когда некоторое событие обнаружено, с применением блока управления,activate the circulation sub when an event is detected using the control unit,

отличающиеся тем, чтоcharacterized in that

этап активирования циркуляционного переводника содержит перемещение клапанного элемента, расположенного в камере активационного механизма из закрытого положения в открытое положение так, что по меньшей мере вторая труба текучей среды открыта для направления по меньшей мере части бурового раствора через вторую трубу текучей среды.the step of activating the circulating sub includes moving the valve member located in the chamber of the activation mechanism from the closed position to the open position so that at least the second fluid pipe is open to direct at least a portion of the drilling fluid through the second fluid pipe.

Указанное обеспечивает способ быстрого и точного активирования или деактивирования скважинного инструмента без применять шаров или меток RFID, сбрасываемых в буровой раствор. Данный способ обеспечивает весьма быстрое действие в сравнении с активационными системами с применением шаров или меток RFID. Как пример, процесс для активирования скважинного инструмента на глубине около 3000 метров занимает несколько часов, например, больше одного часа, а настоящее изобретение обеспечивает процесс для активирования, занимающий минуты, например, три минуты. Кроме того, сложность а также число компонентов, требуемых для активирования скважинного инструмента, могут быть уменьшены в сравнении с обычными активационными системами, следовательно, уменьшены затраты.The above provides a method for quickly and accurately activating or deactivating a downhole tool without using RFID balls or tags dropped into the drilling fluid. This method provides a very quick action in comparison with activation systems using balls or RFID tags. As an example, a process for activating a downhole tool at a depth of about 3,000 meters takes several hours, for example, more than one hour, and the present invention provides a process for activation that takes minutes, for example, three minutes. In addition, the complexity as well as the number of components required to activate the downhole tool can be reduced in comparison with conventional activation systems, therefore, costs are reduced.

Данная конфигурация обеспечивает активирование скважинного инструмента, не требующее фактического прохода потока через скважинный инструмент, таким образом обеспечивая его применение в закупоренных стволах скважины или ситуациях где никакой поток циркуляции не может быть установлен.This configuration enables activation of the downhole tool that does not require the actual passage of the flow through the downhole tool, thereby ensuring its use in plugged wellbores or situations where no circulation flow can be established.

В одном варианте осуществления, мониторинг измеренного давления осуществляют по меньшей мере в одном временном окне, и блок управления активирует циркуляционный переводник, если определeно, что измеренное давление оставалось стабильным относительно по меньшей мере одной пороговой величины, по меньшей мере в одном временном окне.In one embodiment, the measured pressure is monitored in at least one time window, and the control unit activates the circulation sub if it is determined that the measured pressure has remained stable relative to at least one threshold value in at least one time window.

Данное обеспечивает активирование скважинного инструмента по достижении давлением заданной величины активации для данного скважинногой инструмента или режима его работы. Когда блок управления определил, что стабильное давление обнаружено, управляющий сигнал передается в блок исполнительного механизма для инициирования перемещения клапанного элемента. Блок исполнительного механизма затем перемещает клапанный элемент из закрытого положения, где вторая труба текучей среды закрыта, в открытое положение, где вторая труба текучей среды открыта, или наоборот, если конфигурацию или инструмент деактивируют. Данное обеспечивает по меньшей мере некоторой части бурового раствора перепуск по байпасу из первой трубы текучей среды в камеру повышенного давления, расположенную внутри скважинного инструмента или в кольцевой зазор, расположенный на наружной поверхности кожуха скважинного инструмента. Данное также обеспечивает неограниченное число активаций или деактиваций без необходимости подъема скважинного инструмента для разгрузки шаровых седел или переустановки активационного механизма.This provides activation of the downhole tool when the pressure reaches the specified activation value for the downhole tool or its operating mode. When the control unit determines that a stable pressure is detected, a control signal is transmitted to the actuator unit to initiate movement of the valve element. The actuator unit then moves the valve element from the closed position where the second fluid pipe is closed to the open position where the second fluid pipe is open, or vice versa if the configuration or tool is deactivated. This provides at least a portion of the drilling fluid bypass from the first fluid pipe to the pressure chamber located inside the downhole tool or into an annular gap located on the outer surface of the casing of the downhole tool. This also provides an unlimited number of activations or deactivations without the need to lift the downhole tool to unload the ball seats or reinstall the activation mechanism.

Блок управления может продолжать мониторинг измеренное давления для обнаружения изменения, например, падения давления которое указывает что скважинный инструмент или выбранная режим работы активированы. Давление нагнетаемого бурового раствора можно затем увеличить до рабочего уровня или другого давления активации для другой конфигурации или скважинного инструмента.The control unit may continue monitoring the measured pressure to detect a change, for example, a pressure drop that indicates that the downhole tool or the selected operating mode has been activated. The pressure of the injected drilling fluid can then be increased to a working level or a different activation pressure for another configuration or downhole tool.

В одном варианте осуществления мониторинг измеренного давления осуществляют по меньшей мере во втором временном окне, и блок управления активирует второй скважинный инструмент или другой режим работы первого скважинного инструмента, если определeно, что давление оставалось стабильным относительно по меньшей мере второй пороговой величины, по меньшей мере во втором временном окне.In one embodiment, the measured pressure is monitored in at least a second time window, and the control unit activates a second downhole tool or another mode of operation of the first downhole tool if it is determined that the pressure has remained stable relative to at least a second threshold value, at least at least second time window.

Данное обеспечивает простой и точный способ активирования или деактивирования многочисленных режимов работы скважинного инструмента и/или многочисленных скважинных инструментов с применением одинакового активационного механизма или индивидуальных активационных механизмов. Данная конфигурация обеспечивает многочисленным режимам работы и/или многочисленным скважинным инструментам активирование /деактивирование с помощью простого регулирования давления бурового раствора, никакой системы пошагового перемещения не требуется. Кроме того, режимы работы и/или скважинные инструменты можно активировать или деактивировать, применяя отличающиесяся пороговые уровни, как описано выше. Уровни активации или пороговые уровни можно выбрать так, что они не мешают работе других скважинных инструментов бурильной колонны.This provides a simple and accurate way of activating or deactivating multiple downhole tool operating modes and / or multiple downhole tools using the same activation mechanism or individual activation mechanisms. This configuration allows multiple operating modes and / or multiple downhole tools to be activated / deactivated by simply adjusting the pressure of the drilling fluid; no step-by-step movement system is required. In addition, operating modes and / or downhole tools can be activated or deactivated using different threshold levels, as described above. Activation levels or threshold levels can be chosen so that they do not interfere with the operation of other downhole drill string tools.

Блок управления может осуществлять мониторинг вибраций, измеряемых по меньшей мере одним датчиком вибрации, и активировать скважинный инструмент если обнаружены чрезмерные вибрации, и/или осуществлять мониторинг измеренного давления для определения, взведен ли ясс, и не активировать ясс когда некоторое событие обнаружено.The control unit can monitor the vibrations measured by at least one vibration sensor and activate the downhole tool if excessive vibrations are detected, and / or monitor the measured pressure to determine if the jar is cocked and not activate the jar when some event is detected.

В данной конфигурации скважинный инструмент дополнительно содержит по меньшей мере один датчик вибрации, соединенный с блоком управления, который осуществляет мониторинг вибраций скважинного инструмента и, частично, бурильной колонны. Блок управления сравнивает измеренные вибрации с однимн или несколькими пороговыми параметрами, например, опорной частототой, профилем, амплитудой или любыми другими релевантными параметрами. Если измеренные вибрации превышают пороговые параметры, тогда управляющий сигнал передается в блок исполнительного механизма для перемещения клапанный элемента так, что вторая труба текучей среды открывается. Данное обеспечивает уменьшение давления нагнетаемого бурового раствора с увеличением расхода. Указанное предупреждает оператора на нулевой отметки что вибрации бурения вышли за нормальные пределы без применения сигналов измерeний во время (MWD).In this configuration, the downhole tool further comprises at least one vibration sensor connected to a control unit that monitors the vibration of the downhole tool and, in part, the drill string. The control unit compares the measured vibrations with one or more threshold parameters, for example, a reference frequency, profile, amplitude, or any other relevant parameters. If the measured vibrations exceed the threshold parameters, then the control signal is transmitted to the actuator unit to move the valve element so that the second fluid pipe opens. This provides a decrease in the pressure of the injected drilling fluid with an increase in flow rate. This indicates to the operator at zero that the vibration of the drilling has exceeded normal limits without the use of measurement signals during (MWD).

В другой конфигурации, скважинный инструмент выполнен, как ясс или соединен с яссом. Блок управления сравнивает измеренное давление с одним или несколькими переустановленными уровнями для определения, взведен ясс или нет. Блок управления может генерировать другой управляющий сигнал когда давление достигает выбранного переустановленного уровня или если измеренное давление остается стабильным при переустановленном уровне в другом временном окне. Блок управления может быть выполнен с возможностью обнаруживать падение заданной амплитуда и/или временного отрезка который указывает что ясс взведен.In another configuration, the downhole tool is configured as a jar or connected to the jar. The control unit compares the measured pressure with one or more reset levels to determine if the jar is cocked or not. The control unit may generate another control signal when the pressure reaches the selected reset level or if the measured pressure remains stable at the reset level in another time window. The control unit may be configured to detect a drop in a predetermined amplitude and / or time span which indicates that the jar is cocked.

В одном варианте осуществления, рабочая электрическая схема активирует блок управления когда давление бурового раствора превышает заданное давление.In one embodiment, the operating circuitry activates the control unit when the drilling fluid pressure exceeds a predetermined pressure.

Электрические компоненты питаются от внешнего или внутреннего источника элекроэнергии, такого как батарея. Питание электрических компонентов управляется возможной активационной электрической схемой, например, мембранным переключателем, который включает питание, когда давление бурового раствора превышает активационный уровень /третью пороговую величину. Блок управления тогда переключается из спящего режима в режим нормальной работы, в котором осуществляет мониторинг давления бурового раствора, находящегося в первой трубе текучей среды. Блок управления активирует или деактивирует выбранную режим работы или скважинный инструмент, если обнаружен стабильный уровень давления как описано выше. Блок управления входит в спящий режим вновь и питание отключается, когда процесс активации или деактивацию завершен или если измеренное давление падает ниже активационного уровня/третьего порогового уровня. При этом экономится электроэнергия, поскольку скважинный инструмент активируется только при заданном давлении, при этом уменьшается энергопотребление и увеличивается операционное время.Electrical components are powered by an external or internal source of electrical energy, such as a battery. The power supply of the electrical components is controlled by a possible activation electric circuit, for example, a membrane switch, which turns on the power when the drilling fluid pressure exceeds the activation level / third threshold value. The control unit then switches from sleep mode to normal operation, in which it monitors the pressure of the drilling fluid in the first fluid pipe. The control unit activates or deactivates the selected operating mode or downhole tool if a stable pressure level is detected as described above. The control unit enters sleep mode again and the power turns off when the activation or deactivation process is completed or if the measured pressure falls below the activation level / third threshold level. At the same time, energy is saved, since the downhole tool is activated only at a given pressure, while reducing energy consumption and increasing operating time.

Описание чертежейDescription of drawings

Изобретение описано только в качестве примера и со ссылками на чертежи, на которых показано следующее.The invention is described only as an example and with reference to the drawings, which show the following.

На фиг. 1 показан от верхнего конца активационный механизм по настоящему изобретению, интегрированный в скважинный инструмент,.In FIG. 1, an activation mechanism of the present invention integrated into a downhole tool is shown from the upper end.

На фиг. 2 показан от верхнего конца скважинный инструмент с тремя активационными механизмами.In FIG. 2 shows a downhole tool with three activation mechanisms from the upper end.

На фиг. 3 показано продольное сечение активационного механизма фиг. 1 в закрытом положении.In FIG. 3 shows a longitudinal section of the activation mechanism of FIG. 1 in the closed position.

На фиг. 4 показано продольное сечение активационного механизма фиг. 1 в открытом положении.In FIG. 4 shows a longitudinal section of the activation mechanism of FIG. 1 in the open position.

На фиг. 5 показан пример применения скважинного инструмента, размещенного в стволе скважины в дeактивированном состоянии.In FIG. Figure 5 shows an example of the use of a downhole tool placed in a wellbore in a deactivated state.

На фиг. 6 показан скважинный инструмент фиг. 5 в активированном состоянии.In FIG. 6 shows the downhole tool of FIG. 5 in the activated state.

В следующем тексте фигуры описаны одна за другой, и одинаковые части и позиции должны быть обозначены одинаковыми числами на разных фигурах, не обязательно все части и позиции, указанные на конкретной фигуре рассматриваются вместе с фигурой.In the following text, the figures are described one after another, and the same parts and positions should be denoted by the same numbers in different figures, not all parts and positions indicated on a particular figure are considered together with the figure.

Перечень ссылочных позицийList of Reference Items

1 Активационный механизм1 Activation mechanism

2 Скважинный инструмент2 Downhole tool

3 Кожух3 Casing

4 Наружная боковая поверхность4 Outer side surface

5 Полость5 cavity

6 Первая труба текучей среды, первое отверстие6 First fluid pipe, first hole

7 Вторая труба текучей среды7 Second fluid pipe

8 Внутренний проем8 Inner opening

9 Внутренняя поверхность9 Inner surface

10 Внутренняя стенка ствола скважины10 Inner wall of the wellbore

11 Датчик давления11 pressure sensor

12 Блок управления12 control unit

13 Мембранный переключатель13 Membrane Switch

14 Блок исполнительного механизма14 Actuator block

15 Клапанный элемент15 valve element

16 Толкающая штанга16 push rod

17 Камера17 Camera

18 Кожух клапана18 valve cover

19 Седло для клапанного элемента19 Valve seat

20 Уплотнительные элементы20 Sealing elements

21 Кольцевое пространство21 annular space

22 Верхний конец22 Upper end

23 Нижний конец23 lower end

24 Наружный проем24 External opening

25 Пробка25 Cork

26 Крышка26 cover

27 Бурильная колонна27 drill string

28 Ствол скважины28 Wellbore

29 Выбуренная порода29 Drill

30 Переходная область30 Transitional area

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

На фиг. 1 показан пример варианта осуществления активационного механизма 1 по настоящему изобретению. Активационный механизм 1 интегрирован в скважинный инструмент 2 в виде циркуляционного переводника. Скважинный инструмент 2 и активационный механизм 1 показаны от верхнего конца (показано на фиг. 3-4), где верхний конец, нижний конец (показано на фиг. 3-4) и другие компоненты скважинного инструмента 2 исключены для иллюстративных целей.In FIG. 1 shows an example embodiment of an activation mechanism 1 of the present invention. The activation mechanism 1 is integrated into the downhole tool 2 in the form of a circulation sub. The downhole tool 2 and the activation mechanism 1 are shown from the upper end (shown in Fig. 3-4), where the upper end, lower end (shown in Fig. 3-4) and other components of the downhole tool 2 are excluded for illustrative purposes.

Скважинный инструмент 2 содержит кожух 3, выполненный с возможностью размещения в стволе скважины, где наружная боковая поверхность 4 кожуха 3 обращена к внутренней стенке (показано на фиг. 3-4) ствола скважины. В наружной поверхности 4 выполнена полость 5 для размещения и удержания активационного механизма 1. Полость 5 закрыта крышкой (показано на фиг. 3-4) так, что буровой раствор в стволе скважины не входит в контакт с электрическими компонентами.The downhole tool 2 includes a casing 3, configured to be placed in the wellbore, where the outer side surface 4 of the casing 3 is facing the inner wall (shown in Fig. 3-4) of the wellbore. A cavity 5 is made in the outer surface 4 to accommodate and hold the activation mechanism 1. The cavity 5 is closed by a lid (shown in Figs. 3-4) so that the drilling fluid in the wellbore does not come into contact with electrical components.

Внутри кожуха 3 образовано по центру, первое отверстие 6, проходящее в продольном направлении скважинного инструмента 2. Первое отверстие 6 образует первую трубу текучей среды для направления бурения от верхнего конца, через скважинный инструмент 2 и наружу из нижнего конца.Inside the casing 3 is formed in the center, the first hole 6 extending in the longitudinal direction of the downhole tool 2. The first hole 6 forms a first fluid pipe for directing drilling from the upper end, through the downhole tool 2 and outward from the lower end.

В стенке кожуха 3 выполнено и образует вторую трубу текучей среды второе отверстие 7 для перепуска по байпасу по меньшей мере некоторой части бурового раствора. Вторая труба 7 текучей среды сообщается текучей средой с первой трубой 6 текучей среды, проходящей через внутренний проем 8, и с кольцевым зазором (показано на фиг. 3-4) через наружный проем (показано на фиг. 3-4). Активационный механизм 1 расположен относительно второй трубы 7 текучей среды так, что клапанный элемент (показано на фиг. 3-4) способен управлять расходом текучей среды, проходящей через вторую трубу 7 текучей среды.In the wall of the casing 3 is made and forms a second fluid pipe, a second hole 7 for bypassing at least some part of the drilling fluid. The second fluid pipe 7 is in fluid communication with the first fluid pipe 6 passing through the internal opening 8 and with an annular gap (shown in FIG. 3-4) through the external opening (shown in FIG. 3-4). The activation mechanism 1 is positioned relative to the second fluid pipe 7 so that the valve element (shown in FIGS. 3-4) is able to control the flow rate of the fluid passing through the second fluid pipe 7.

На фиг. 2 показан другой являющийся примером вариант осуществления скважинного инструмента 2ʹ, имеющий три активационных механизма 1, 1ʹ, 1ʹʹ расположенных в индивидуальных полостях 5, 5ʹ, 5ʹʹ в наружной поверхности 4. Каждый из активационных механизмов 1, 1ʹ, 1ʹʹ расположен относительно второй трубы 7 текучей среды, 7ʹ, 7ʹʹ для перепуска по байпасу по меньшей мере некоторой части бурового раствора, находящегося в первой трубе 6 текучей среды. Активационные механизмы 1, 1ʹ, 1ʹʹ могут каждый иметь одинаковую или отличающиеся конфигурации, например, их можно активировать одновременно или индивидуально.In FIG. 2 shows another exemplary embodiment of a downhole tool 2ʹ having three activation mechanisms 1, 1ʹ, 1ʹʹ located in individual cavities 5, 5ʹ, 5ʹʹ in the outer surface 4. Each of the activation mechanisms 1, 1ʹ, 1ʹʹ is located relative to the second fluid pipe 7 , 7ʹ, 7ʹʹ for bypassing at least some of the drilling fluid in the first fluid pipe 6. The activation mechanisms 1, 1ʹ, 1ʹʹ can each have the same or different configurations, for example, they can be activated simultaneously or individually.

На фиг. 3 показано продольное сечение активационного механизма 1 в дeактивированном состоянии. Активационный механизм 1 установлен в боковой стенке кожуха 3 между наружной поверхностью 4 и внутренней поверхностью 9. Внутренняя поверхностью 9 обращена к первой трубе 6 текучей среды. Наружная поверхностью 4 обращена к внутренней стенке 10 ствола скважины.In FIG. 3 shows a longitudinal section of the activation mechanism 1 in a deactivated state. The activation mechanism 1 is installed in the side wall of the casing 3 between the outer surface 4 and the inner surface 9. The inner surface 9 is facing the first pipe 6 of the fluid. The outer surface 4 faces the inner wall 10 of the wellbore.

Активационный механизм 1 содержит датчик 11 давления, выполненный с возможностью измерения давления бурового раствора в первой трубе 6 текучей среды. Датчик 11 давления электрически соединен с блоком 12 управления, содержащим контроллер, например, микропроцессор, блок запоминающего устройства, связной интерфейс для поддержания связи с другими скважинными инструментами 2 или другими наружными приборами или инструментами, а также другими компонентами для управления внутренней связью между индивидуальными компонентами активационного механизма 1. Переключатель 13 давления, выполненный с возможностью измерения давления бурового раствора в первой трубе 6 текучей среды, дополнительно соединен с блоком 12 управления, например, его блоком питания. Переключатель 13 давления выполнен с возможностью включения или выключения питания электрических компонентов активационного механизма 1.The activation mechanism 1 includes a pressure sensor 11, configured to measure the pressure of the drilling fluid in the first pipe 6 of the fluid. The pressure sensor 11 is electrically connected to a control unit 12 containing a controller, for example, a microprocessor, a storage unit, a communication interface for communicating with other downhole tools 2 or other outdoor devices or tools, as well as other components for controlling internal communication between the individual activation components mechanism 1. The pressure switch 13, configured to measure the pressure of the drilling fluid in the first pipe 6 of the fluid, optionally connected nen with control unit 12, such as its power supply. The pressure switch 13 is configured to turn on or off the power of the electrical components of the activation mechanism 1.

Блок 14 исполнительного механизма в виде соленоида электрически соединен с блоком 12 управления. Блок 14 исполнительного механизма выполнен с возможностью управления перемещением клапанного элемента 15 с помощью генерирования магнитного поля в своих проводах, которое влияет на толкающую штангу 16, механически соединенную с клапанным элементом 15. Толкающая штанга 16 выполнена из магнитопроводного материала, например, стали или ферромагнитного материала. Клапанный элемент 15 выполнен с возможностью перемещения внутри камеры 17, например, выполненной в активационном механизме или кожухе 3. Один конец клапанного элемента 15 установлен внутри клапанного кожуха 18, который образует стопор для клапанного элемента 15. Клапанный кожух 18 соединен с толкающей штангой 16. Другой конец клапанного элемента 15 выполнен с возможностью упираться в седло 19, расположенное относительно второй трубы 7 текучей среды, в закрытом положении как показано на фиг. 3, таким образом, закрывая вторую трубу 7 текучей среды так, что никакой буровой раствор не перепускается по байпасу по данной трубе. Данное обеспечивает буровому раствору прохождение от верхнего конца 22 скважинного инструмента 2 и на выход через нижний конец 23 скважинного инструмента 2 по первой трубе 6 текучей среды.The actuator unit 14 in the form of a solenoid is electrically connected to the control unit 12. The actuator unit 14 is arranged to control the movement of the valve element 15 by generating a magnetic field in its wires that affects the push rod 16 mechanically connected to the valve element 15. The push rod 16 is made of a magnetic material, for example steel or ferromagnetic material. The valve element 15 is movable inside the chamber 17, for example, made in the activation mechanism or the casing 3. One end of the valve element 15 is installed inside the valve casing 18, which forms a stopper for the valve element 15. The valve casing 18 is connected to the push rod 16. Another the end of the valve member 15 is configured to abut against a seat 19 located relative to the second fluid pipe 7 in the closed position as shown in FIG. 3, thus closing the second fluid pipe 7 so that no drilling fluid is bypassed over the pipe. This allows the drilling fluid to pass from the upper end 22 of the downhole tool 2 and exit through the lower end 23 of the downhole tool 2 through the first pipe 6 of the fluid.

Один или несколько уплотнительных элементов 20, два показаны здесь, расположены в наружной поверхности клапанного элемента 15 как показано на фиг. 3-4, при этом образуется уплотнение между камерой 17 и второй трубой 7 текучей среды. Уплотнительные элементы 20, например, кольца круглого сечения, остаются в контакте с внутренней поверхностью камеры 17 на всех этапах перемещения клапанного элемента 15. Таким образом, никакие проемы байпаса проемы или периферийные края не перемещаются по какому-либо из уплотнительных элементов 20, при этом уменьшается риск выдавливания уплотнительных элементов 20 из их посадочных мест или получения иных повреждений.One or more sealing elements 20, two shown here, are located on the outer surface of the valve element 15 as shown in FIG. 3-4, a seal is formed between the chamber 17 and the second fluid pipe 7. The sealing elements 20, for example, O-rings, remain in contact with the inner surface of the chamber 17 at all stages of the movement of the valve element 15. Thus, no bypass openings or peripheral edges move along any of the sealing elements 20, thereby decreasing the risk of extrusion of the sealing elements 20 from their seats or other damage.

Другая труба, соединенная с другим наружным проемом 24 в наружной боковой поверхности, 4 расположена в боковой стенке кожуха 3. Наружный проем 24 данной трубы совмещен с внутренним проемом 8. Здесь данная труба герметич закрыта крышкой 25. Данная труба обеспечивает доступ во внутренний проем 8 и обеспечивает установку сопла, как показано на фиг. 3-4. Пробку 25 можно заменить другим соплом, таким образом, обеспечивая действие данной трубы, как другой второй трубы 7 текучей среды для перепуска по байпасу текучей среды из первой трубы 6.Another pipe connected to another external opening 24 in the outer side surface 4 is located in the side wall of the casing 3. The external opening 24 of this pipe is aligned with the internal opening 8. Here, this pipe is sealed by a lid 25. This pipe provides access to the internal opening 8 and provides nozzle installation as shown in FIG. 3-4. The plug 25 can be replaced by another nozzle, thus providing the action of this pipe as another second fluid pipe 7 to bypass the fluid from the first pipe 6.

Камеру 17 герметизируют с помощью съемной крышки 26, которую скрепляют с кожухом 3. Крышка 26 герметично уплотняется с применением подходящего уплотнительного средства для предотвращения входа бурового раствора в камеру 17.The chamber 17 is sealed with a removable cover 26, which is fastened to the casing 3. The cover 26 is hermetically sealed using suitable sealing means to prevent the drilling fluid from entering the chamber 17.

На фиг. 4 показан активационный механизм 1 в активированном состоянии, где блок 14 исполнительного механизма активируется для перемещения клапанного элемента, например, в продольном направлении, от закрытого положения, показанного на фиг. 3, до открытого положения, показанного на фиг. 4.In FIG. 4 shows the activation mechanism 1 in the activated state, where the actuator unit 14 is activated to move the valve element, for example, in the longitudinal direction, from the closed position shown in FIG. 3 to the open position shown in FIG. 4.

Блок 14 исполнительного механизма выполнен с возможностью втягивания клапанного элемента 15 дополнительно в камеру 17 так, что другой конец клапанного элемента 15 выводится из контакта с седлом 19. При этом открывается вторая труба 7 текучей среды, таким образом, обеспечивается по меньшей мере некоторой части бурового раствора обход по байпасу первой трубы 6 текучей среды и вход в кольцевой зазор 21. Данное обеспечивает буровому раствору прохождение от верхнего конца 22 скважинного инструмента 2 и частичный обход первой трубы 6 текучей среды по второй трубе 7 текучей среды.The actuator unit 14 is adapted to retract the valve element 15 further into the chamber 17 so that the other end of the valve element 15 is brought out of contact with the seat 19. This opens the second fluid pipe 7, thus providing at least some of the drilling fluid bypassing the first fluid pipe 6 and entering the annular gap 21. This allows the drilling fluid to pass from the upper end 22 of the downhole tool 2 and partially bypassing the first fluid pipe 6 the second pipe 7 of the fluid.

На фиг. 5-6 показ пример применения скважинного инструмента 2 с активационным механизмом (показано на фиг. 3-4), установленным в бурильной колонне 27 или компоновке низа бурильной колонны (КНБК), которая установлена в стволе 28 скважины. В примере осуществления изобретения скважинный инструмент 2 установлен выше разбуривателя и/или бурового долота, которые выполнены с возможностью расширения ствола скважины и/или углубления ствола скважины.In FIG. 5-6 shows an example of the use of a downhole tool 2 with an activation mechanism (shown in Figs. 3-4) installed in the drill string 27 or the layout of the bottom of the drill string (BHA), which is installed in the wellbore 28. In an exemplary embodiment of the invention, the downhole tool 2 is installed above the drill and / or drill bit, which are configured to expand the wellbore and / or deepen the wellbore.

Выбуренная порода 29 направляется к верху ствола 28 скважины через кольцевой зазор 21 между бурильной колонной 27 и стенкой 10 ствола скважины (здесь указано пунктирными линиями). Выбуренная порода 29 накапливается в переходной области 30, в которой скорость возвращающегося бурового раствора, содержащего выбуренную породу 29, замедляется, например, вследствие расширения диаметра ствола 28 скважины. Данное вызывает образование закупоривания выбуренной породой 29, как показано на фиг. 5.Drilled rock 29 is directed to the top of the wellbore 28 through the annular gap 21 between the drill string 27 and the wall 10 of the wellbore (indicated by dashed lines here). Drilled rock 29 accumulates in the transition region 30, in which the speed of the returning drilling fluid containing drill bit 29 is slowed down, for example, due to the expansion of the diameter of the wellbore 28. This causes clogging of the cuttings 29, as shown in FIG. 5.

Активационный механизм 1 и таким образом скважинный инструмент 2 остается не действующим до включения переключателем 13 давления подачи питания на электрические компоненты, в том числе, блок 12 управления. Буровой раствор затем направляется через первую трубу 6 текучей среды и обратно вверх через кольцевой зазор 21, как указано стрелками на фиг. 3-4.The activation mechanism 1 and thus the downhole tool 2 remains inoperative until the switch 13 for supplying pressure to the electrical components, including the control unit 12, is turned on. The drilling fluid is then directed through the first fluid pipe 6 and back up through the annular gap 21, as indicated by the arrows in FIG. 3-4.

Переключатель 13 давления активируется, когда внутреннее давление внутри первой трубы 6 текучей среды превышает заданное давление. Блок 12 управления затем просыпается и осуществляет мониторинг давления внутри первой трубы 6 текучей среды в одном или нескольких заданных временных окон. Если блок 12 управления определяет, что давление осталось стабильным по меньшей мере в одном временном окне, генерируется управляющий сигнал и передается в блок 14 исполнительного механизма. Блок 14 исполнительного механизма затем перемещает клапанный элемент 15 из закрытого положения в открытое положение, таким образом обеспечивая по меньшей мере некоторой части бурового раствора обход по байпасу первой трубы 6 текучей среды. Указанное активирует скважинный инструмент 2, и буровой раствор направляется через вторую трубу 7 текучей среды (указано стрелками на фиг. 6) и на выход в кольцевой зазор 21. Указанное увеличивает скорость возвращающегося бурового раствора, при этом пробивается закупоривание, так что циркуляция бурового раствора может быть восстановлена.The pressure switch 13 is activated when the internal pressure inside the first fluid pipe 6 exceeds a predetermined pressure. The control unit 12 then wakes up and monitors the pressure inside the first fluid pipe 6 in one or more predetermined time windows. If the control unit 12 determines that the pressure remains stable in at least one time window, a control signal is generated and transmitted to the actuator unit 14. The actuator unit 14 then moves the valve member 15 from the closed position to the open position, thereby allowing at least some of the drilling fluid to bypass the first fluid pipe 6. The specified activates the downhole tool 2, and the drilling fluid is directed through the second fluid pipe 7 (indicated by arrows in Fig. 6) and into the annular gap 21. The indicated increases the speed of the returning drilling fluid, while blockage is made, so that circulation of the drilling fluid can to be restored.

Настоящее изобретение не ограничено проиллюстрированным вариантом осуществления или описанными в данном документе вариантами осуществления, и может быть модифицировано или адаптировано без отхода от объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения, приведенной ниже.The present invention is not limited to the illustrated embodiment or the embodiments described herein, and may be modified or adapted without departing from the scope of the present invention defined in the claims below.

Claims (31)

1. Активационный механизм для активирования циркуляционного переводника в бурильной колонне, содержащий:1. An activation mechanism for activating a circulation sub in a drill string, comprising: по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью измерения по меньшей мере давления бурового раствора, находящегося в первой трубе текучей среды в циркуляционном переводнике, когда установлен,at least one sensor configured to measure at least the pressure of the drilling fluid located in the first fluid pipe in the circulation sub when installed, блок управления, соединенный с датчиком и выполненный с возможностью мониторинга принятого сигнала по меньшей мере одного датчика, при этом блок управления выполнен с возможностью электронного активирования перемещения по меньшей мере одного подвижного клапанного элемента в одном направлении на основе принятого сигнала,a control unit connected to the sensor and configured to monitor the received signal of at least one sensor, while the control unit is configured to electronically activate the movement of at least one movable valve element in one direction based on the received signal, при этом по меньшей мере один такой клапанный элемент выполнен с возможностью расположения относительно по меньшей мере второй трубы текучей среды в циркуляционном переводнике, когда установлен, по меньшей мере один такой клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением,wherein at least one such valve element is arranged to be arranged relative to at least the second fluid pipe in the circulation sub when at least one such valve element is arranged to move between the open position and the closed position, при этом вторая труба текучей среды сообщается текучей средой с первой трубой текучей среды, и по меньшей мере один клапанный элемент содержит по меньшей мере один свой конец, выполненный с возможностью закрытия второй трубы текучей среды в закрытом положении и открытия второй трубы текучей среды в открытом положении, отличающийся тем, чтоwherein the second fluid pipe is in fluid communication with the first fluid pipe, and the at least one valve element has at least one end configured to close the second fluid pipe in a closed position and open the second fluid pipe in an open position characterized in that блок управления электрически соединен по меньшей мере с одним блоком исполнительного механизма, взаимосвязанным с по меньшей мере одним клапанным элементом, причем по меньшей мере один такой блок исполнительного механизма выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по меньшей мере одного клапанного элемента между открытым положением и закрытым положением неограниченное число раз, при этом блок управления дополнительно выполнен с возможностью электронного активирования перемещения по меньшей мере одного подвижного клапанного элемента в направлении вперед или назад неограниченное число раз.the control unit is electrically connected to at least one actuator unit interconnected with at least one valve element, and at least one such actuator unit is arranged for reciprocating movement of at least one valve element between the open position and the closed position an unlimited number of times, while the control unit is additionally configured to electronically activate the movement of at least one movable of the valve member in the forward or backward an unlimited number of times. 2. Активационный механизм по п. 1, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью применения по меньшей мере первого временного окна для принятого сигнала и определения, остается принятый сигнал стабильным относительно по меньшей мере первой пороговой величины по меньшей мере в первом временном окне или нет, при этом по меньшей мере один клапанный элемент активируется, если обнаружено стабильное давление.2. The activation mechanism according to claim 1, characterized in that the control unit is configured to use at least a first time window for the received signal and determine that the received signal remains stable relative to at least the first threshold value at least in the first time window or no, with at least one valve element being activated if a stable pressure is detected. 3. Активационный механизм по п. 1 или 2, отличающийся тем, что блок исполнительного механизма содержит по меньшей мере один элемент по типу соленоида для индуктивного перемещения по меньшей мере одной толкающей штанги, механически соединенной по меньшей мере с одним клапанным элементом.3. The activation mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator unit comprises at least one solenoid-type element for inductively moving at least one push rod mechanically connected to at least one valve element. 4. Активационный механизм по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что по меньшей мере один клапанный элемент является проходным клапаном, расположенным внутри камеры активационного механизма, при этом проходной клапан выполнен с возможностью перемещения относительно камеры, когда активирован.4. The activation mechanism according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that at least one valve element is a check valve located inside the chamber of the activation mechanism, while the check valve is arranged to move relative to the camera when activated. 5. Активационный механизм по п. 4, отличающийся тем, что по меньшей мере один уплотнительный элемент расположен в наружной поверхности проходного клапана, причем наружная поверхностью обращена к внутренней поверхности камеры, при этом по меньшей мере один уплотнительный элемент остается в контакте с внутренней поверхностью во время перемещения проходного клапана.5. The activation mechanism according to claim 4, characterized in that at least one sealing element is located in the outer surface of the check valve, the outer surface facing the inner surface of the chamber, while at least one sealing element remains in contact with the inner surface in valve travel time. 6. Активационный механизм по п. 4 или 5, отличающийся тем, что кожух клапана расположен внутри камеры, при этом проходной клапан проходит, по меньшей мере частично, в кожух клапана через проем в одном конце кожуха клапана.6. The activation mechanism according to claim 4 or 5, characterized in that the valve housing is located inside the chamber, while the check valve passes at least partially into the valve housing through an opening at one end of the valve housing. 7. Активационный механизм по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что блок управления дополнительно соединен с электрической схемой активации, например, мембранным переключателем, который выполнен с возможностью активировать блок управления при заданном давлении.7. The activation mechanism according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the control unit is additionally connected to the activation circuitry, for example, a membrane switch, which is configured to activate the control unit at a given pressure. 8. Активационный механизм по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что активационный механизм выполнен с возможностью выполнения в полости, расположенной в наружной боковой поверхности кожуха циркуляционного переводника.8. The activation mechanism according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the activation mechanism is made with the possibility of execution in the cavity located in the outer side surface of the casing of the circulation sub. 9. Активационный механизм по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что по меньшей мере один датчик содержит первый датчик, выполненный с возможностью измерения первого давления бурового раствора в первой трубе текучей среды, и второй датчик, выполненный с возможностью измерения второго давления бурового раствора в возвращающемся буровом растворе, когда установлен, при этом блок управления выполнен с возможностью определения перепада давления с использованием первого и второго давлений.9. The activation mechanism according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that at least one sensor comprises a first sensor configured to measure a first drilling fluid pressure in a first fluid pipe, and a second sensor configured to measure a second drilling fluid pressure in a returning drilling fluid when installed while the control unit is configured to determine the differential pressure using the first and second pressures. 10. Циркуляционный переводник для установки в стволе скважины, содержащий:10. A circulation sub for installation in a wellbore, comprising: кожух, имеющий наружную боковую поверхность, обращенную к внутренней стенке ствола скважины, где кожух выполнен с возможностью установки внутри ствола скважины,a casing having an outer side surface facing the inner wall of the wellbore, where the casing is configured to be installed inside the wellbore, первую трубу текучей среды, соединенную с первым проемом в одном конце циркуляционного переводника и вторым проемом в другом конце циркуляционного переводника для направления бурового раствора через циркуляционный переводник,a first fluid pipe connected to a first opening at one end of the circulation sub and a second opening at the other end of the circulation sub to guide the drilling fluid through the circulation sub, по меньшей мере вторую трубу текучей среды в сообщении текучей средой с первой трубой текучей среды по меньшей мере через один внутренний проем и соединенную по меньшей мере с одним наружным проемом, расположенным в наружной боковой поверхности кожуха,at least a second fluid pipe in fluid communication with the first fluid pipe through at least one inner opening and connected to at least one outer opening located in the outer side surface of the casing, отличающийся тем, чтоcharacterized in that в наружной боковой поверхности кожуха выполнена по меньшей мере одна полость, в которой расположен по меньшей мере один активационный механизм по любому из пп. 1-9.at least one cavity is made in the outer side surface of the casing, in which at least one activation mechanism according to any one of paragraphs is located. 1-9. 11. Циркуляционный переводник по п. 10, отличающийся тем, что съемная крышка расположена на проеме по меньшей мере одной полости для герметичного закрытия по меньшей мере одной полости, при этом возможно обеспечение уплотнения между крышкой и кожухом.11. The circulation sub according to p. 10, characterized in that the removable cover is located on the opening of at least one cavity for hermetically closing at least one cavity, while it is possible to provide a seal between the cover and the casing. 12. Циркуляционный переводник по п. 10 или 11, отличающийся тем, что по меньшей мере один из внутреннего и наружного проемов второй трубы текучей среды содержит сопло, выполненное с возможностью регулирования скорости бурового раствора, входящего во вторую трубу или выходящего из нее.12. The circulation sub according to claim 10 or 11, characterized in that at least one of the inner and outer openings of the second fluid pipe comprises a nozzle adapted to control the speed of the drilling fluid entering or leaving the second pipe. 13. Способ активирования циркуляционного переводника с применением активационного механизма по любому из пп. 1-9, включающий в себя этапы, на которых:13. A method for activating a circulation sub using an activation mechanism according to any one of paragraphs. 1-9, which includes stages in which: устанавливают циркуляционный переводник на заданной глубине в стволе скважины,set the circulation sub at a given depth in the wellbore, увеличивают давление бурового раствора, находящегося в первой трубе текучей среды циркуляционного переводника,increase the pressure of the drilling fluid located in the first fluid pipe of the circulation sub, осуществляют мониторинг давления бурового раствора внутри первой трубы текучей среды, применяя по меньшей мере один датчик давления,monitoring the pressure of the drilling fluid inside the first fluid pipe using at least one pressure sensor, активируют циркуляционный переводник, когда некоторое событие обнаружено, с применением блока управления,activate the circulation sub when an event is detected using the control unit, отличающийся тем, чтоcharacterized in that этап активирования циркуляционного переводника содержит перемещение клапанного элемента, расположенного в камере активационного механизма из закрытого положения в открытое положение, при этом по меньшей мере вторая труба текучей среды открыта для направления по меньшей мере части бурового раствора через вторую трубу текучей среды.the step of activating the circulating sub includes moving the valve member located in the chamber of the activation mechanism from the closed position to the open position, wherein at least the second fluid pipe is open to guide at least a portion of the drilling fluid through the second fluid pipe. 14. Способ активирования циркуляционного переводника по п. 13, отличающийся тем, что мониторинг измеренного давления осуществляют по меньшей мере в одном временном окне и блок управления активирует циркуляционный переводник, если определено, что измеренное давление оставалось стабильным относительно по меньшей мере одной пороговой величины по меньшей мере в одном временном окне.14. The method of activating the circulation sub according to claim 13, characterized in that the measured pressure is monitored in at least one time window and the control unit activates the circulating sub if it is determined that the measured pressure has remained stable with respect to at least one threshold value of at least at least one time window. 15. Способ активирования циркуляционного переводника по п. 13 или 14, отличающийся тем, что рабочая электрическая схема активирует блок управления, когда измеренное давление бурового раствора превышает заданное давление.15. The method of activating the circulation sub according to claim 13 or 14, characterized in that the working electric circuit activates the control unit when the measured drilling fluid pressure exceeds a predetermined pressure.
RU2017121271A 2014-11-20 2015-11-20 Circulation sub with activation mechanism and corresponding method RU2711522C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201470715 2014-11-20
DKPA201470715A DK178835B1 (en) 2014-03-14 2014-11-20 Circulating sub with activation mechanism and a method thereof
PCT/DK2015/050356 WO2016078671A1 (en) 2014-11-20 2015-11-20 Circulating sub with activation mechanism and a method thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017121271A RU2017121271A (en) 2018-12-20
RU2017121271A3 RU2017121271A3 (en) 2019-07-17
RU2711522C2 true RU2711522C2 (en) 2020-01-17

Family

ID=56013323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017121271A RU2711522C2 (en) 2014-11-20 2015-11-20 Circulation sub with activation mechanism and corresponding method

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180328141A1 (en)
EP (1) EP3221548A4 (en)
CA (1) CA2968427A1 (en)
DK (1) DK178835B1 (en)
RU (1) RU2711522C2 (en)
WO (1) WO2016078671A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810254C1 (en) * 2023-02-27 2023-12-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Circulating well sub

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210002981A1 (en) * 2018-03-28 2021-01-07 Geodynamics, Inc. Switches for controlling downhole tools
CN109611081B (en) * 2018-12-29 2021-08-24 中国科学院地质与地球物理研究所 Fluid pressure measuring device of while-drilling instrument
US11091983B2 (en) 2019-12-16 2021-08-17 Saudi Arabian Oil Company Smart circulation sub
CN117090525B (en) * 2023-10-19 2024-01-05 牡丹江通用石油工具有限公司 Grouting-free drilling tool check valve for pressure-controlled drilling

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1160005A1 (en) * 1983-12-26 1985-06-07 Украинский научно-исследовательский институт природных газов Recirculation valve
US20080029306A1 (en) * 2006-06-30 2008-02-07 Baker Hughes Incorporated Method for Improved Well Control With A Downhole Device
EA015096B1 (en) * 2005-11-08 2011-06-30 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Autonomous circulation, fill-up, and equalization valve
RU2440482C1 (en) * 2007-11-20 2012-01-20 Нэшенл Ойлвел Варко, эЛ.Пи. Downhole tool for fluid medium circulation in well shaft, circulation system of fluid medium in well shaft and circulation method of fluid medium in well shaft (versions)
US20130284424A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole Circulating Valve Having a Seal Plug
RU2524219C1 (en) * 2010-05-21 2014-07-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Mechanism for activation of multiple borehole devices

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5355960A (en) * 1992-12-18 1994-10-18 Halliburton Company Pressure change signals for remote control of downhole tools
US5906238A (en) * 1996-04-01 1999-05-25 Baker Hughes Incorporated Downhole flow control devices
US6349763B1 (en) * 1999-08-20 2002-02-26 Halliburton Energy Services, Inc. Electrical surface activated downhole circulating sub
BRPI0212667B1 (en) * 2001-09-20 2016-06-14 Baker Hughes Inc drilling system and method for drilling a wellbore
US7510001B2 (en) * 2005-09-14 2009-03-31 Schlumberger Technology Corp. Downhole actuation tools
GB0521917D0 (en) * 2005-10-27 2005-12-07 Red Spider Technology Ltd Improved pressure equalising device and method
US20080087470A1 (en) * 2005-12-19 2008-04-17 Schlumberger Technology Corporation Formation Evaluation While Drilling
US7766086B2 (en) * 2007-06-08 2010-08-03 Bj Services Company Llc Fluid actuated circulating sub
US8307913B2 (en) * 2008-05-01 2012-11-13 Schlumberger Technology Corporation Drilling system with drill string valves
US9279301B2 (en) * 2010-03-23 2016-03-08 Halliburton Energy Services, Inc. Apparatus and method for well operations
EP2665894B1 (en) * 2011-01-21 2016-10-12 Weatherford Technology Holdings, LLC Telemetry operated circulation sub
US9416606B2 (en) * 2012-11-14 2016-08-16 Schlumberger Technology Corporation While drilling valve system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1160005A1 (en) * 1983-12-26 1985-06-07 Украинский научно-исследовательский институт природных газов Recirculation valve
EA015096B1 (en) * 2005-11-08 2011-06-30 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Autonomous circulation, fill-up, and equalization valve
US20080029306A1 (en) * 2006-06-30 2008-02-07 Baker Hughes Incorporated Method for Improved Well Control With A Downhole Device
RU2440482C1 (en) * 2007-11-20 2012-01-20 Нэшенл Ойлвел Варко, эЛ.Пи. Downhole tool for fluid medium circulation in well shaft, circulation system of fluid medium in well shaft and circulation method of fluid medium in well shaft (versions)
RU2524219C1 (en) * 2010-05-21 2014-07-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Mechanism for activation of multiple borehole devices
US20130284424A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole Circulating Valve Having a Seal Plug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810254C1 (en) * 2023-02-27 2023-12-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Circulating well sub

Also Published As

Publication number Publication date
EP3221548A1 (en) 2017-09-27
DK178835B1 (en) 2017-03-06
US20180328141A1 (en) 2018-11-15
RU2017121271A (en) 2018-12-20
DK201470715A1 (en) 2016-05-30
RU2017121271A3 (en) 2019-07-17
WO2016078671A1 (en) 2016-05-26
EP3221548A4 (en) 2018-07-11
CA2968427A1 (en) 2016-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2711522C2 (en) Circulation sub with activation mechanism and corresponding method
US10947787B2 (en) Underreamer for increasing a wellbore diameter
RU2588084C2 (en) Actuating system and method of driving downhole tool
US20150152855A1 (en) Sensor system for a positive displacement pump
US20180291707A1 (en) Downhole sealing
US9206662B2 (en) Underground annular blowout preventer and assembly process thereof
US10597960B2 (en) Activation mechanism for a downhole tool and a method thereof
US20080224076A1 (en) Choke or inline valve
US10487603B2 (en) System and method for flow diversion
US20170159365A1 (en) Underreamer with Radial Expandable Cutting Blocks
US20090260798A1 (en) Active mud valve system
US11149508B2 (en) Method and apparatus for continuously controlling a well flow rate
US10138695B2 (en) Downhole fluid flow diverting
CN106968612B (en) Circumferential damping tool and method
US20160215600A1 (en) Bypass dart and assembly
RU221930U1 (en) CIRCULATION SUB WITH CONVERTER DRIVE
CN106948802B (en) Vibration damping method for drilling tool
CN111263860A (en) Poppet valve for fluid pump

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201121