способ и устройство регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы

Формула изобретения

1. Устройство регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы, содержащее установленный над электрическим разделителем генератор, размещенный внутри защитного кожуха, с верхней стороны которого установлен переводник для крепления к колонне бурильных труб, отличающееся тем, что генератор закреплен таким образом, что его турбина располагается внутри переводника, в котором с возможностью осевого перемещения на резьбе установлена регулировочная втулка, нижняя часть которой выполнена с кольцевым выступом, уплотненным по внутренней поверхности переводника, а верхняя - с выступами, входящими в пазы фиксирующей вставки, причем нижняя часть внутренней поверхности регулировочной втулки выполнена расширяющейся, а на наружной поверхности фиксирующей вставки, в свою очередь, выполнены выступы, входящие в пазы на внутренней поверхности переводника.

2. Устройство регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы по п.1, отличающееся тем, что фиксирующая вставка закреплена в переводнике гайкой.

3. Устройство регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы по п.1 или 2, отличающееся тем, что фиксирующая вставка и гайка, закрепляющая ее в переводнике, выполнены с внутренним шестигранником.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к наклонно-налравленному бурению нефтяных и газовых скважин. Конкретно к генераторам питания скважинной аппаратуры, входящей в состав забойных телеметрических систем.

Известно устройство регулировки режима работы генератора по патенту РФ 42265, способ и устройство регулировки режима работы генератора питания скважинного прибора телеметрической системы.

Способ регулировки режима работы генератора, включающий генератор и скважинный прибор, установленный внутри электрического разделителя, и заключающийся в перепуске части бурового раствора, отличающийся тем, что часть бурового раствора перепускают из колонны труб в затрубное пространство. Причем часть бурового раствора может перепускаться после генератора или после телеметрической системы. Устройство для регулировки режима работы генератора питания скважинного прибора телеметрической системы содержит размещенный внутри защитного кожуха генератор, установленный за нем электрический разделитель, внутри которого смонтирована скважинная аппаратура и система перепуска бурового раствора, отличающееся тем, что система перепуска бурового раствора выполнена в виде отверстий за генератором или за скважинным прибором. Отверстия системы перепуска бурового раствора направлены под углом вверх. В отверстия установлены гидромониторные твердосплавные или керамические насадки. Гидромониторные насадки установлены расширяющейся частью в сторону затрубного пространства. Часть отверстий под гидромониторные насадки закрыта заглушками. Отверстия под гидромониторные насадки могут иметь различное проходное сечение.

Гидромониторные насадки смещены по высоте относительно друг друга. Отверстия закрыты кольцом, выполненным с возможностью поворота, со сквозными отверстиями, расположенными напротив отверстий, предназначенных для перепуска. Недостатками устройства являются:

1. Снижение прочности бурильной колонны в месте установки твердосплавных насадок.

2. Ступенчатая регулировка объема бурового раствора, перепускаемого из колонны труб в затрубное пространство, и, как следствие, ступенчатая регулировка частоты оборотов генератора.

3. Повышенное или пониженное напряжение на выводах генератора, связанное с тем, что частота вращения его турбины отличается от номинальной.

4. Разрушение стенок скважины буровым раствором, перепущенным через отверстия в бурильной колонне.

Известны способ и устройство для регулировки режима работы генератора по патенту РФ 15585 (прототип). Устройство для регулировки режима работы генератора входит в состав забойной телеметрической системы. Забойная телеметрическая система содержит размещенный внутри кожуха генератор, устройство для его крепления, электрический разделитель и немагнитную вставку, внутри которой смонтирована скважинная аппаратура. Между кожухом генератора и генератором установлена цилиндрическая вставка, образующая перепускной канал, и заслонка. Способ заключается в отводе части бурового раствора через кольцевой перепускной канал. С помощью заслонки открывают либо закрывают перепускной канал. Недостатками устройства являются:

1. Грубая регулировка, ограничивающаяся положениями "полностью закрыто" или "полностью открыто".

2. Отсутствие плавной предварительной регулировки скорости вращения турбины генератора для получения номинального напряжения на его выводах.

Задачами создания изобретения являются плавная предварительная регулировка скорости вращения турбины генератора для получения номинального напряжения на его выводах, повышение надежности корпусных деталей, входящих в состав колонны бурильных труб.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что регулировка выполняется за счет изменения проходного сечения в месте расположения турбины генератора. При этом используется устройство регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы, которое содержит установленный над электрическим разделителем генератор, размещенный внутри защитного кожуха, с верхней стороны которого установлен переводник для крепления к колонне бурильных труб. Генератор закреплен таким образом, что его турбина располагается внутри переводника, в котором с возможностью осевого перемещения на резьбе установлена регулировочная втулка. Нижняя часть наружной поверхности регулировочной втулки выполнена с кольцевым выступом, уплотненным по внутренней поверхности переводника, а верхняя с выступами, входящими в пазы фиксирующей вставки. Нижняя часть внутренней поверхности регулировочной втулки выполнена расширяющейся. На наружной поверхности фиксирующей вставки в свою очередь выполнены выступы, входящие в пазы на внутренней поверхности переводника. Фиксирующая вставка и гайка закрепляющая ее выполнены с внутренним шестигранником.

Предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, что подтверждается патентными исследованиями и тем, что оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1...5, где:

На фиг.1 приведено устройство регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы при верхнем положении регулировочной втулки.

На фиг.2 - то же, при нижнем положении регулировочной втулки.

На фиг.3 приведен порядок сборки устройства регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы.

На фиг.4 приведена фиксирующая вставка.

На фиг.5 приведена регулировочная втулка.

Пример реализации способа. При изменении проходного сечения буровой колонны при неизменной производительности буровых насосов изменяется скорость потока бурового раствора. При увеличении площади проходного сечения скорость уменьшается, при уменьшении увеличивается. Изменение скорости бурового раствора приводит к изменению частоты оборотов турбины генератора и изменению напряжения на его выводах. Зная характеристику устройства: частоту оборотов в зависимости от производительности бурового раствора и положения регулировочной втулки, можно предварительно перед спуском колонны бурильных труб установить регулировочную втулку в положение, при котором число оборотов турбины, а также напряжение на выводах генератора соответствуют номинальному.

Устройство регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы, Фиг.1, содержит установленный над электрическим разделителем (не показан) генератор 1 с турбиной 2, размещенный внутри кожуха 3, с верхней стороны которого установлен переводник 4 для крепления к колонне бурильных труб. Генератор 1 закреплен таким образом, что его турбина 2 располагается внутри переводника 4, в котором с возможностью осевого перемещения на резьбе установлена регулировочная втулка 5. Нижняя часть наружной поверхности регулировочной втулки выполнена с кольцевым выступом 6, уплотненным по внутренней поверхности переводника уплотнительным кольцом 7, а верхняя с выступами 8, входящими в пазы 9 фиксирующей вставки 10. Нижняя часть внутренней поверхности регулировочной втулки выполнена расширяющейся. На наружной поверхности фиксирующей вставки в свою очередь выполнены выступы 11, входящие в пазы 12 на внутренней поверхности переводника 4. Фиксирующая вставка 10 закреплена в переводнике гайкой 13. Фиксирующая вставка 10 и гайка 13, закрепляющая ее, выполнены с внутренним шестигранником.

Устройство работает следующим образом. На поверхности определяют характеристику устройства: частоту оборотов в зависимости от производительности бурового раствора и положения регулировочной втулки 5. Так как на буровых используются буровые насосы с различной производительностью, отличаются также режимы промывки скважины для различных забойных двигателей. Перед спуском генератора в составе скважинного прибора телеметрической системы в скважину, зная производительность буровых насосов и характеристику устройства, полученную после испытания устройства на поверхности, необходимо выставить расстояние «L» между торцом переводника 4 и торцом регулировочной втулки 5. Зазор «L» в устройстве регулировки режима работы генератора питания телеметрической системы устанавливают такой, чтобы число оборотов турбины обеспечило номинальное напряжение на выводах генератора. Предварительную настройку выполняют в следующей последовательности. Отворачивают от кожуха 3 генератора переводник 4. Отворачивают гайку 13 и выдвигают фиксирующую вставку 10. Вращая фиксирующую вставку 10 за внутренний шестигранник через пазы 9 и выступы 8, передают вращение регулировочной втулке 5. Регулировочная втулка 5 перемещается внутри переводника 4. При этом меняется проходное сечение в месте расположения турбины генератора. При неизменном расходе и уменьшении площади проходного сечения увеличивается скорость бурового раствора, частота оборотов турбины и напряжение на выводах генератора. При увеличении проходного сечения снижается скорость бурового раствора, частота оборотов турбины и напряжение на выводах генератора. После установки регулировочной втулки 5 на необходимом расстоянии «L» от торца переводника 4 фиксирующая вставка 10 вставляется внутрь переводника 4 таким образом, чтобы выступы 11, выполненные на ее наружной поверхности, вошли в пазы 12 на внутренней поверхности переводника 4. После чего фиксирующая вставка 10 закрепляется гайкой 13 и переводник 4 приворачивается к кожуху 3 генератора. Устройство через переводник 4 крепится к колонне бурильных труб (не показана) и спускается в скважину. Включаются в работу буровые насосы. Буровой раствор, проходя между регулировочной втулкой и турбиной с определенной заранее установленной скоростью, приводит во вращение турбину генератора, при этом генератором вырабатывается номинальное напряжение.

Применение изобретения позволило:

1. Обеспечить плавную предварительную регулировку частоты оборотов турбины и напряжения на выводах генератора.

2. Обеспечить номинальное напряжение на выводах генератора.

3. Повысить надежность корпусных деталей, входящих в состав колонны бурильных труб.