устройство для измерения давления бурового раствора в скважине

Формула изобретения

Устройство для измерения давления бурового раствора в скважине, содержащее корпус с установленным в нем преобразователем давления, в виде механического резонатора, установленного на оси, узлы привода и съема колебаний, мембрану, линию связи забоя с устьем скважины, отличающееся тем, что преобразователь давления выполнен в виде многовитковой трубчатой пружины с закрепленными на ее свободном конце штифтами, в зазоре между которыми размещена спираль механической колебательной системы баланс-спираль, причем свободный конец трубчатой пружины с закрепленными на нем штифтами способен перемещаться по окружности спирали, изменяя ее действующую длину.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к бурению скважин, и предназначено для измерения давления бурового раствора на забое скважины непосредственно в процессе бурения.

Известно устройство [1] (см. а.с. СССР, № 1627686, 1990 г.), содержащее корпус с установленным в нем аэродинамическим преобразователем давления с трубчатой пружиной и узлы привода и съема колебаний, выполненные в виде системы сопел, причем сопло питания сообщается с источником питания, выполненным в виде баллона со сжатым газом, а выходное сопло сообщается с полостью сильфона.

Недостатком указанного устройства является низкая точность за счет малой девиации частоты колебаний аэродинамического генератора.

Прототипом является устройство, содержащее корпус с установленным в нем преобразователем давления, узлы привода и съема колебаний, источник питания, линию связи забоя с устьем скважины, преобразователь давления выполнен в виде полого механического резонатора-камертона, концы ветвей которого изогнуты в виде упругих трубчатых пружин (трубки Бурдона), а полости трубчатых пружин сообщаются с полостью, выполненной в ветвях камертона, и через мембрану соединены с затрубным пространством скважины [3].

Недостатком является низкая надежность за счет невысокой виброустойчивости, обусловленной несбалансированностью резонатора-камертона.

Техническая задача заключается в создании надежного устройства для контроля на забое в процессе бурения давления бурового раствора.

Технический результат - повышение виброустойчивости устройства.

На фиг.1 показано устройство для измерения давления бурового раствора в скважине.

Устройство, расположенное в контейнере над долотом, содержит корпус 1 с установленным в нем преобразователем давления, в виде механического резонатора, установленного на оси 2, узлы привода 3 и съема 4 колебаний, мембрану 5, линию связи 6 забоя с устьем скважины, при этом преобразователь давления выполнен в виде многовитковой трубчатой пружины 7 с закрепленными на ее свободном конце штифтами 8, в зазоре между которыми размещена спираль 9 механической колебательной системы баланс-спираль 10, причем свободный конец трубчатой пружины с закрепленными на нем штифтами способен перемещаться по окружности спирали, изменяя ее действующую длину.

Устройство работает следующим образом.

При подаче в систему привода 3 импульса электрического тока баланс 10 отклонится от своего состояния равновесия в результате взаимодействия магнитных полей постоянного магнита 3 и магнитного поля, наведенного в системе привода. После снятия импульса система «баланс-спираль» начнет совершать колебания около своего положения равновесия. При этом в системе съема колебаний 4 будет наводиться ЭДС переменного тока с частотой, определяемой параметрами баланса и длиной спирали. Этот частотный сигнал поступает в канал связи и далее в приемное устройство на устье скважины.

С изменением давления бурового раствора на забое бурящейся скважины прогибается мембрана 5, установленная в корпусе 1, давление масла, заполняющего мембранную полость и трубчатую пружину (геликс) 7, изменяется. При этом свободный конец трубчатой пружины с закрепленными на нем штифтами 8 перемещается по окружности спирали 9, изменяя пропорционально изменяющемуся давлению бурового раствора длину спирали. В результате изменяется частота колебания баланса.

Изменение периода колебания баланса от изменения действующей длины спирали определяется выражением [4]: