SU1288288A1

SU1288288A1 - Downhole contact arrangement

Info

Publication number: SU1288288A1
Application number: SU853972375A
Authority: SU
Inventors: Юрий Федорович Степанов
Original assignee: Казахский Научно-Исследовательский Институт Минерального Сырья
Priority date: 1985-09-06
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1987-02-07

Abstract

Изобретение предназначено дл передачи забойной информации на поверхность по электрической линии св зи при исследовани х и контроле забойных параметров в процессе бурени скважин. Цель изобретени - повышение надежности в работе в процессе ударно-вращательного бурени скважин с применением гидроударных машин . Устройство содержит корпус (К) 2, в котором находитс контактный узел в виде гнезда 3, электрически св занного с забойной аппаратурой. Над К 2 установлено направл юш,ее приспособление (НП) 5, между которым и К 2 размещено уплотни- тельное кольцо 6. Внутри НП 5 расположен поршень (П) 7с уплотнительными кольцами 11, внутреннее из которых размешено в верхней, а наружное - в нижней его части. В НП 5 установлена ограничительна гильза 12, опираюша с на К 2. При этом П 7 выполнен двухсторонним и насажен на контактный штырь 9. Полость НП 5 заполнена жидким диэлектриком и перекрыта эластичной диафрагмой 16. При спуске устройства в скважину штырь 9 через НП 5 раздвигает створки диафрагмы 16 и проходит сквозь кольцо П 7. После этого штырь 9 своим наконечником 10 входит в гнездо 3, образу электрическое и механическое соединение с контактным узлом. При этом П 7 предотвращает выброс жидкого диэлектрика из приконтактной области и проникновение в нее скважинной жидкости. 1 ил. (С (Л N3 оо оо 1чЭ 00 ооThe invention is intended to transmit downhole information to the surface via an electric communication line during surveys and monitoring of bottomhole parameters during the drilling of wells. The purpose of the invention is to increase the reliability of the work in the process of percussion-rotary drilling of wells using hydropercussion machines. The device comprises a housing (K) 2, in which there is a contact assembly in the form of a socket 3, which is electrically connected with the downhole equipment. Above K 2, a directional link is installed, its device (NP) 5, between which and K 2 is placed a sealing ring 6. Inside NP 5, there is a piston (P) 7c with sealing rings 11, the inner one of which is placed at the top, and the outer one its lower part. In NP 5 a restrictive sleeve 12 is installed, resting on K 2. At that, П 7 is made double-sided and mounted on contact pin 9. The cavity of NP 5 is filled with a liquid dielectric and covered with an elastic diaphragm 16. When the device is lowered into the well, pin 9 moves through NP 5 the flap of the diaphragm 16 and passes through the ring P 7. After that, the pin 9 with its tip 10 enters the socket 3, forming an electrical and mechanical connection with the contact node. In this case, P 7 prevents the release of a liquid dielectric from the contact area and penetration of the well fluid into it. 1 il. (C (L N3 oo oo 1chE 00 oo

Description

Изобретение предназначено дл передачи забойной информации на поверхность по электрической линии св зи при исследовани х и контроле забойных параметров в процессе бурени скважин.The invention is intended to transmit downhole information to the surface via an electric communication line during surveys and monitoring of bottomhole parameters during the drilling of wells.

Цель изобретени - повышение надежности в работе в процессе ударно- вращательного бурени скважин с применением гидроударных машин.The purpose of the invention is to increase the reliability of the work in the process of percussion-rotary drilling of wells using hydropercussion machines.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

Скважинное контактное устройство расположено в буровом сннар де 1 и содержит корпус 2, в котором находитс контактный узел, включающий контактное гнездо 3, электрически св занное с забойнойThe borehole contact device is located in the drilling rig de 1 and includes a housing 2 in which there is a contact assembly including a contact jack 3 electrically connected to the bottom hole.

ному опусканию поршн 7 под собственным весом к контактному гнезду в процессе сборки бурового снар да и спуска его в скважину. По окончании спуска снар да внутри него с поверхности пропускаетс на кабеле контактный штырь 9, который через направл ющее приспособление в виде направл ющих втулок (не .показаны ), наход щихс в снар де выше устройства , раздвига створки диафрагмы 16 10 и проход внутри завальцованной сверху ловушки 17, попадает в цилиндр 5 и проходит сквозь внутреннее кольцо поршн 7, ложитс своим наконечником 10 в контактное гнездо 3, образу электрическоеHowever, lowering the piston 7 under its own weight to the contact socket during the assembly of the drill string and lowering it into the well. Upon completion of the descent of the projectile inside it from the surface, a pin 9 is passed through the cable, which, through a guide device in the form of guide bushings (not shown) located in the projectile above the device, opens the diaphragm flap 16 16 and extends inside the flared top. the trap 17, enters the cylinder 5 and passes through the inner ring of the piston 7, lays its tip 10 into the contact socket 3, forming an electric

и механическое соединение с контактным )5and mechanical connection with pin) 5

аппаратурой (не показана). С помощью вин- узлом, обеспечива контакт, забойной аппатов 4 в области контактного узла надратуры с линией св зи,hardware (not shown). With the help of a winder, providing contact, downhole appts 4 in the area of the contact node of the superstructure with the communication line,

корпусом установлено направл ющее прис-При этом часть жидкого диэлектрика,the body has a guide pris-a part of the liquid dielectric,

пособление, включающее цилиндр 5 высо-заполн ющего свободное пространство надtool including cylinder 5 of high filling space above

той Н. Между цилиндром 5 и корпусом 2кольцами 11 поршн 7 до диафрагмы 16,that N. Between the cylinder 5 and the body 2 rings 11 piston 7 to the diaphragm 16,

установлено уплотнительное крльцо 6. Внут-20 сквозь ее створки вытесн етс в скважинри цилиндра 5 помещен двухсторонний, сную среду, а поршень 7 за счет вытеснаружным D и внутренним d диаметрами,нени штырем 9 под действием веса его иa sealing ring 6 is installed. Inside-20, a double-sided medium is placed in the borehole of the cylinder 5, and the piston 7 is placed by the exhausting D and internal d diameters, pin 9 under the action of its weight and

поршень7 длиной h, при этом и d D/2.кабел диэлектрической жидкости подниУстройство зажато в снар де 1 с по-маетс над ограничительной гильзой 12,a piston7 of length h, while also d D / 2. the cable of the dielectric fluid lift up. The device is clamped in the depth of 1 s over the restrictive sleeve 12,

мощью упорного патрубка 8. В исходномскольз кольцами 11, предотвращающимиby the power of the resistant nozzle 8. In the initial slip rings 11, which prevent

состо нии контактный штырь 9 с наконеч-25 проникновение жидкого диэлектрика из приником 10 находитс на поверхности. Пор-контактной области, по внутренней поверхшень 7 с уплотнительнымй кольцами 11, внутреннее из которых расположено в верхней , а наружное - в нижней части его, устанавливаетс выше ограничительной гильзы 12 высотой hi, зажатой своим основанием между корпусом 2 и цилиндром 5. Над цилиндро.м с помощью витков 13 установлены каркас 14, к которому витками 15 под к вертикали крепитс диафрагма 16, и ловущка 17 с завальцованным в сторону штыр 9 верхом. Диафрагма состоит из двух эластичных, перекрывающих одна другую, створок. Все свободное пространство внутри корпуса 2, цилиндра 5 и каркаса 14 до диафрагмы 16 запол30In the state of the contact pin 9 with a tip-25, the penetration of a liquid dielectric from the detector 10 is on the surface. The pore-contact area, on the inner surface 7 with sealing rings 11, the inner one of which is located at the top and the outer one at the bottom of it, is set above the restrictive sleeve 12 with a height hi, clamped by its base between the body 2 and the cylinder 5. Above the cylinder. With the help of coils 13, a frame 14 is installed, to which coils 15 a diaphragm 16 is attached to the vertical, and a trap 17 with a top rolled into the side of the pin 9. The diaphragm consists of two elastic, overlapping one another, shutters. All free space inside the housing 2, the cylinder 5 and the frame 14 to the diaphragm 16 zapol30

3535

ности цилиндра 5 и цилиндрической поверхности штыр 9, на ho, определ емую объемом жидкого диэлектрика, вытесненным наконечником 10 и частью штыр , наход щейс ниже внутреннего кольца поршн 7.the cylinder 5 and the cylindrical surface of the pin 9, on the ho, determined by the volume of the liquid dielectric, the displaced tip 10 and the part of the pin below the inner ring of the piston 7.

В устройстве обеспечено условие, при котором между параметрами деталей, определ ющими их продольные размеры, и высотой h9 соблюдено неравенство )-h ),. Если Н меньше указанной суммы, поршень 7 еще до стыковки штыр с контактным гнездом упретс в крышку цилиндра 5, и штырь может зависнуть на внутреннем уплотнитель- ном кольце поршн 7 в результате по внено диэлектриком, изолирующим вместе с40 лени выталкивающей силы, большей весаThe device provides the condition under which the inequality (-h), between the parameters of parts determining their longitudinal dimensions and height h9, is observed. If H is less than this amount, the piston 7, even before docking, the pin with the contact socket, is thrust into the cylinder head 5, and the pin may hang on the internal sealing ring of the piston 7 as a result of a dielectric that insulates together with 40 buoyancy forces of greater weight

последней нриконтактную область от сква-штыр и кабел и образованной за счетThe last contact area from the squa-pin and cable and formed by

жинной среды. Дл подачи рабочей жид-превышени давлени в приконтактной обкости к гидроударнику служат окна (неласти, наход щейс под поршнем и заполвидны ), наход шиес между четырьм лап-ненной жидким диэлектриком, над давлеками корпуса 2 и цилиндра 5, в которыхнием наход щейс выше поршн скважиннойginous environment. To supply the working fluid, the excess pressure in the contact contact with the hydraulic hammer is served by the windows (nonstasts, located under the piston and polished), located between the four lapsed liquid dielectric, above the pressures of the housing 2 and the cylinder 5, in which there is a piston above the piston

просверлены отверсти под винты 4, скреп- среды. Если в создавшейс ситуации штырьdrilled holes for screws 4, scrap-media. If in the created situation the pin

под действием силы инерции собственного веса и веса кабел и проскочит вниз к контактному гнезду сквозь внутреннее уплотнительное кольцо поршн 7, то не исключена возможность при этом закусывани им указанного кольца и нарушени тем самым герметизирующей поверхности последнего , что приведет к ухудшению изол ции приконтактной области от скважинной среды и падению надежности работы устройства в целом.under the action of the inertial force of its own weight and the weight of the cable and slips down to the contact socket through the inner sealing ring of the piston 7, it is possible that at the same time biting the specified ring and thereby breaking the sealing surface of the latter, which will lead to deterioration of the insulation of the contact area from the borehole environment and the fall of the reliability of the device as a whole.

л ющие корпус и цилиндр, и между наружными поверхност ми цилиндра и корпуса и внутренними поверхност ми бурового снар да 1 и упорного патрубка 8.the body and the cylinder, and between the external surfaces of the cylinder and the body and the internal surfaces of the drill bit 1 and the stop nozzle 8.

Устройство работает следующим образом. При сборе и спуске в скважину буровой колонны, в которой установлено устройство , с ее стенок осыпаютс твердые образовани и попадают, нар ду с другими механическими примес мИ)В сква- жинную среду. Оседа на диафрагму 16, они скатываютс с нее и опускаютс к забою, мину приконтактную область. Ограничительна гильза 12 преп тствует возможному опусканию поршн 7 под собственным весом к контактному гнезду в процессе сборки бурового снар да и спуска его в скважину. По окончании спуска снар да внутри него с поверхности пропускаетс на кабеле контактный штырь 9, который через направл ющее приспособление в виде направл ющих втулок (не .показаны ), наход щихс в снар де выше устройства , раздвига створки диафрагмы 16 и проход внутри завальцованной сверху ловушки 17, попадает в цилиндр 5 и проходит сквозь внутреннее кольцо поршн 7, ложитс своим наконечником 10 в контактное гнездо 3, образу электрическоеThe device works as follows. When collecting and lowering into the borehole of the drill string in which the device is installed, solid formations fall from its walls and enter, along with other mechanical impurities mI) In the well environment. After settling on the diaphragm 16, they slide down from it and descend to the bottom, near the contact area. A restrictive sleeve 12 prevents possible lowering of the piston 7 under its own weight to the contact socket in the process of assembling the drill string and lowering it into the well. Upon completion of the descent of the projectile inside it from the surface, a pin 9 is passed through the cable, which through the guide device in the form of guide bushings (not shown) located in the projectile above the device, opens the diaphragm flap 16 and opens the inside of the trap rolled above 17, enters the cylinder 5 and passes through the inner ring of the piston 7, lies with its tip 10 into the contact socket 3, forming the electric

и механическое соединение с контактным and mechanical connection with contact

узлом, обеспечива контакт, забойной аппаконтактной области, по внутренней поверхnode, providing contact, downhole apakontaktnogo area, on the inside over

В устройстве обеспечено условие, при котором между параметрами деталей, определ ющими их продольные размеры, и высотой h9 соблюдено неравенство )-h ),. Если Н меньше указанной суммы, поршень 7 еще до стыковки штыр с контактным гнездом упретс в крышку цилиндра 5, и штырь может зависнуть на внутреннем уплотнитель- ном кольце поршн 7 в результате по всреды . Если в создавшейс ситуации штырьThe device provides the condition under which the inequality (-h), between the parameters of parts determining their longitudinal dimensions and height h9, is observed. If H is less than the indicated sum, the piston 7, even before the docking of the pin with the contact socket, is thrust into the cylinder head 5, and the pin may hang on the internal sealing ring of the piston 7 as a result. If in the created situation the pin

В процессе бурени с использованием гидроударных машин в услови х применени зап:ламованного раствора и распространени в скважиннои среде генерируемых при работе гидроударников гидравлических волн сжати - разрежени проникающие сквозь диафрагму 16 отдельные твердые частицы попадают в ловушку 17, не достига цилиндра 5, в котором находитс поршень 7 с уплотнительными кольцами 11, что предотвращает заклинку поршн на штыре и повреждение унлотнительных колец 11. В результате этого улучшаетс изол ци от скважиннои среды и повышаетс надежность работы устройства. Поршень при этом предотвращает выброс жидкого диэлектрика из приконтактной области и проникновение в нее скважиннои жидкости при воздействии на устройство указанных волн сжати - разрежени , выравнива перепады давлени под поршнем и в скважиннои среде. Этим резко повышаетс надежность работы устройства в сложных услови х проходки скважины.In the process of drilling using hydrostatic machines under the conditions of application of a pressurized solution and propagation in the well environment of hydraulic waves of compression and rarefaction generated during the operation of hydraulic hammers - rarefaction penetrating through the diaphragm 16 separate solid particles fall into the trap 17 without reaching the cylinder 5 in which the piston is 7 with sealing rings 11, which prevents the piston from sticking on the pin and damage to the sealing rings 11. As a result, insulation from the wellbore environment is improved and rises above zhnosti operation. At the same time, the piston prevents the release of a liquid dielectric from the near-contact area and penetration of the well fluid into it when the device is subjected to the specified compression-vacuum waves, by equalizing the pressure drops under the piston and in the well. This dramatically increases the reliability of the device in the difficult conditions of the borehole.

10ten

1515

способствует и расположение внутреннего уплотнительного кольца в, верхней, а наружного - в нижней части поршн .also contributes to the location of the inner sealing ring in the upper, and outer - in the lower part of the piston.

Исполнение поршн с наружным диаметром и соответственно с внутренним диаметром D, поршн с внутренним диаметром и соответственно штыр диаметром повьпоает механическую прочность , последнего и обеспечивает выполнение проходных сечений окон между цилиндром и внутренними стенками участка снар да, в котором расположено скважин- ное контактное устройство, достаточных дл пропуска сквозь них количества жидкости, необходимого дл нормальной работы любого типа гидроударников дл проходки геологоразведочных скважин малого диаметра, без создани в снар де дополнительных перепадов давлени , ограничивающих эксплуатационные возможности всего бурового комплекса, а также и скважин большогоThe execution of a piston with an outer diameter and, respectively, with an inner diameter D, a piston with an inner diameter and, accordingly, a pin with a diameter, provides mechanical strength, the latter and ensures the passage of cross sections of windows between the cylinder and the inner walls of the section of the projec- tion, sufficient to pass through them the amount of fluid necessary for the normal operation of any type of hydraulic hammers for drilling geological exploration wells of small diameter, without additional pressure drops that limit the operational capabilities of the entire drilling complex, as well as large

ва в целом, а также надежность работы гидроударников и делает устройство универсальным .as a whole, as well as the reliability of the hydraulic hammers and makes the device versatile.

Claims

Invention Formula

At the end of drilling, the separation of the communication line is carried out by extracting a diameter of 20. This increases the reliability of both the base 10 pin 9 from the contact socket and the operation of the device 3, which does not involve special difficulties. At the same time, the rim 7, the slip rings 11 along the inner surface of the cylinder 5 and the cylindrical surface of the extracted pin 9, lowers, equalizing the pressure above and below it, downwards. Therefore, to disconnect the contact to the cable on the surface, it is necessary to apply a force equal to the weight of the pin and cable in the borehole environment.

Making the piston two-way allows the contact of the socket in the well to be made with the pin running down the cable inside the string of drill pipe.

The production of a pipe with an outer diameter D and height prevents it from tilting in the cylinder and provides

thirty

35

the reliability of contact formation when docking the pin with the socket, and also improves the isolation of the contact area, a well bore contact device comprising a housing with a contact assembly placed in it, a guide fixture fixed to the housing, filled with a liquid dielectric and covered with an elastic diaphragm, a contact pin passed through a guiding device for electrical and mechanical connection with the contact unit, characterized in that, in order to increase the reliability of operation in the process of impact O-rotary drilling of wells with the use of hydraulic percussion machines; it is equipped with a double-sided piston with an internal dielectric, from the well bore 40 and an external sealing ring.

The installation of a restrictive liner in the device prevents the formation of the formation in the process of assembling and lowering the projectile down the well directly to the contact socket, which improves the isolation of the contact area from the well and ultimately increases the reliability of the device, which also

also contributes to the location of the inner sealing ring in the upper, and outer - in the lower part of the piston.

The execution of a piston with an outer diameter and, respectively, with an inner diameter D, a piston with an inner diameter and, accordingly, a pin with a diameter, provides mechanical strength, the latter and ensures the passage of cross sections of windows between the cylinder and the inner walls of the section of the projec- tion, sufficient to pass through them the amount of fluid necessary for the normal operation of any type of hydraulic hammers for drilling geological exploration wells of small diameter, without additional pressure drops that limit the operational capabilities of the entire drilling complex, as well as large

diameter. This improves the reliability of both the contact formation and the operation of the device as a whole, as well as the reliability of the hydraulic hammers and makes the device versatile.

Invention Formula

A downhole contact device comprising a housing with a contact assembly disposed therein, a guide device attached to the housing, filled with a liquid dielectric and covered by an elastic diaphragm, a contact pin passed through the guide device for electrical and mechanical connection to the contact node, characterized in that in order to improve reliability in the operation of the shock-rotary drilling of wells using hydraulic percussion machines, it is equipped with a double-sided piston with internal 5

and a restrictive sleeve, the guide device in the area of the contact assembly is made in the form of a cylinder in which the limit sleeve is placed resting on the housing and the piston mounted on the contact pin, the inner sealing ring is located at the top and at the bottom of the Porsch.