устройство для измерения количества газа в промывочной жидкости в процессе бурения скважин

Формула изобретения

1. Устройство для измерения количества газа в промывочной жидкости в процессе бурения скважины, содержащее датчик импульсов давления с корпусом и расположенными внутри корпуса дисками, закрепленными на валу устройства, отличающееся тем, что верхний конец вала имеет приспособление для соединения с ведущей трубой буровой установки, а нижний приспособление для соединения с бурильной колонной, при этом датчик импульсов давления снабжен дополнительными дисками, закрепленными на внутренней поверхности корпуса и расположенными с чередованием относительно дисков, закрепленных на валу.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус датчика импульсов давления фиксируется относительно вала, который выполнен полым, с помощью подшипников.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ниппельные гайки корпуса датчика импульсов давления имеют упругие уплотнения, наружный диаметр которых больше наружного диаметра его корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике, использующейся для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно, к системам контроля количества газа в буровом растворе.

Известно устройство для контроля количества газа в промывочной жидкости в процессе бурения скважин, включающее датчик импульсов давления, установленный в колонне труб, и датчика приемника сигналов, один из которых установлен в колонне труб, а другой в затрубном пространстве, и регистратор [1] Указанное устройство не нашло широкого применения из-за сложности конструкции. Вторым недостатком устройства является необходимость установки датчика-приемника сигналов в затрубном пространстве скважин под превентерной установкой. В этом случае датчик, рассчитанный на восприятие сигнала, величина которого измеряется столбом бурового раствора в 1,5 3 метра, сразу же выходит из строя при опрессовке превентера, либо при его частичном закрытии.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для определения количества газа в промывочной жидкости, содержащее забойный генератор импульсов давления, установленный в переводнике над породоразрушающим инструментом и выполненный в виде камеры, образованной дисками с отверстиями, вращаемыми посредством двигателя, мембраной и стенкой переводника, в которую вмонтированы датчики давления и температуры [2] Однако данное устройство оказалось ненадежным в работе из-за быстрого выхода из строя основных элементов: мембраны и дисков. Кроме того, в случаях использования буровых растворов с высокой плотностью оказалось невозможным спроектировать надежную приводную часть этой системы. Наличие автономного привода с его системой защиты и передачи нарушает циркуляции в кольцевом пространстве, исключает возможность создания уплотнения кольцевого пространства и закрывает пространство для прохода различных устройств в скважину.

Задача изобретателей заключается в том, чтобы повысить эффективность и надежность работы устройства и обеспечить возможность использования буровых растворов с высокой плотностью.

Указанная задача решается за счет того, что устройство для измерения количества газа в промывочной жидкости в процессе бурения, содержащем гидравлический датчик-приемник сигналов и датчик импульсовдавления, включающий диски, установленные на оси, верхний конец оси датчика импульсов давления, снабженного дополнительными дисками, размещенными на внутренней поверхности корпуса, соединен с ведущей тpубой буровой установки, а нижний конец с бурильной колонной; кроме того корпус датчика импульсов давления фиксируется относительно его полой оси с помощью подшипника, а ниппельные гайки корпуса датчика импульсов давления имеют упругие уплотнения, наружный диаметр которых больше наружного диаметра его корпуса.

Сущность изобретения заключается в следующем. Заявляемое устройство позволяет использовать растворы любой плотности, и так как приводом, перекрывающим кольцевое пространство скважины является ведущая труба буровой установки, соединенная с осью импульсов давления, в связи с чем нет необходимости использовать автономный привод, системы его защиты и передачи, обеспечивающих вращение внутренних дисков (как это имеет место в прототипе). Элементы автономного привода и системы его защиты и передачи быстро выходят из строя.

Кроме того, использование ведущей трубы в качестве привода позволяет использовать соосно расположенную относительно оси скважины полую ось, что позволяет пропустить через это устройство различные приборы и торпеды непосредственно до промывочной плиты долота. Такая конструкция позволяет уплотнять кольцевое пространство скважины с помощью эластичных манжет непосредственно в кондукторе или технической колонне без опасности его прихвата в открытом стволе скважины.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для измерения количества газа в промывочной жидкости в процессе бурения: фиг. 1 общий вид, фиг. 2 - сечение по А А.

Заявляемое устройство состоит из датчика импульсов давления, который переводником 1, соединенным с верхним концом полой оси 2, крепится посредством резьбы к ведущей трубе буровой установки (показана пунктиром). Своим нижним концом посредством резьбы полая ось 2 датчика крепится к колонне бурильных труб (показана пунктиром). На полой оси 2 неподвижно закреплены диски 3, которые отделены друг от друга проставочными кольцами 4. Корпус 5 датчика импульсов давления фиксируется на полой оси с помощью радиально-упорных подшипников 6. С помощью ниппельных гаек 7 в корпусе 5 устройства неподвижно зафиксированы конусные диски 8, которые отделяются друг от друга и от дисков 3, закрепленных на полой оси 2, проставочными кольцами 9. Ниппельные гайки 7 имеют упругое уплотнение 10, наружный диаметр которогона 2 5 мм больше внутреннего диаметра технической колонны, на оголовке которой крепится превентерная батарея буровой установки. Конусные диски 8 и диски 3, закрепленные на полой оси 2, имеют соответственные протезы 11 и 12 (фиг. 2). При сборе датчика все протезы 11 и 12 дисков 8 и 3, закрепляемые соответственно на полой оси 2 и на корпусе 5 датчика импульсов давления, ориентируются вдоль одной наружной образующей и в таком положении фиксируются затяжкой ниппельных гаек 7 и резьбовым концом 1 полой оси 2.

Устройство работает следующим образом. Датчик импульсов давления подсоединяется с помощью переводника 1 к ведущей трубе буровой установки, а нижним концом полой оси 2 к бурильной колонне. При роторном бурении ведущая труба вращает полую ось 2 устройства. Через полую ось 2 из ведущей трубы в бурильную колонну нагнетается буровой раствор. Корпус 5 устройства с помощью упругих уплотнений 10 фиксируется от поперечного проворота во внутренней полости технической колонны. Упругие уплотнения 10 не мешают осевому перемещению корпуса 5 датчика относительно внутренней поверхности технической колонны. Восходящий по внутренней полости технической колонны буровой раствор благодаря уплотнениям 10 направляется во внутреннюю полость корпуса 5 генератора импульсов и проходит последовательно через все диски 8 и 3, как через лабиринтное уплотнение. При этом корпус 5 и соответственно закрепленные в нем диски 8 неподвижны; а диски 3, закрепленные на полой оси 2, вращаются с той же частотой, что и ведущая труба буровой установки. Одина раз, за один оборот полой оси 2 прорези 11 и 12 совмещаются. При этом происходит уменьшение внутренних потерь давления в генераторе импульсов до величины в 0,5 1 кГс/см². При перекрытии прорезей 11 и 12 внутренние потери давления возрастают в 5 10 раз.

Один раз (через каждые 10 20 минут бурения вращения ведущей трубы буровой установки) вращение ведущей трубы замедляется. Например, бурили при 80 об/мин, перешли на бурение при 40 об/мин, или вообще на несколько секунд остановили ротор буровой установки. При этом фиксирующий прибор показывает время, которое проходит со времени изменения вращения ротора, до момента, когда датчик-приемник высокого давления указывает на установление новой частоты пульсации давления, создаваемой датчиком импульсов давления.

Компьютер пересчитывает время задержки в величину, определяющую концентрацию газа в буровом растворе.