Устройство для создания импульсов давления в колонне буровых труб

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ В КОЛОННЕ БУРОВЫХ ТРУБ(71) Заявитель Совместное закрытое акционерное общество Новинка(72) Авторы Груздилович Леонид Михайлович Алексенко Анатолий Григорьевич Пирч Иван Яронович Шуригин Геннадий Михайлович Толкач Сергей Михайлович Клубников Николай Николаевич Атрушкевич Сергей Анатольевич Соболевский Александр Иванович(73) Патентообладатель Совместное закрытое акционерное общество Новинка(57) Устройство для создания импульсов давления в колонне буровых труб с использованием для передачи информации импульсов давления промывочной жидкости, включающее корпус скважинного прибора, управляющий клапан с приводом и рабочий клапан,расположенные в корпусе скважинного прибора, входные и выходные окна для прохода рабочей жидкости, седло рабочего клапана, отличающееся тем, что перед рабочим клапаном установлена система фильтрации, а в корпусе скважинного прибора дополнительно выполнены рабочие каналы, расположенные радиально, при этом рабочий клапан содержит 64562010.08.30 пружину, расположенную в его внутренней полости и связанную с направляющей управляющего клапана, при этом управляющий клапан снабжен седлом и иглой, выполненных с возможностью взаимодействия, внутренняя полость рабочего клапана соединена осевыми и боковыми каналами с рабочими каналами корпуса скважинного прибора, а каналами,выполненными в корпусе привода и направляющей управляющего клапана, - с управляющим клапаном и через каналы в корпусе седла рабочего клапана с предклапанной полостью рабочего клапана и заклапанной зоной.(56) 1. Патент США 7180826, МПК 21 47/18, опубл. 06.04.2006. 2. Патент РФ 2186210, МПК 21 47/18, опубл. 27.02.2002. Изобретение относится к скважинным устройствам и может быть использовано в телеметрических системах оперативного контроля забойных параметров при бурении. Известно устройство с двунаправленным импульсным движением для измерений в процессе бурения, в котором создание импульсов происходит за счет перемещения рабочего клапана при взаимодействии управляющего клапана с соединительным каналом 1. Датчик давления переводит импульс в цифровой сигнал при использовании алгоритма декодирования. Высокая скорость передачи битов позволяет передавать большое количество измеряемой информации. Недостатком известного устройства является то, что управляющий перепад давлений для создания импульсов определяется разностью проходных сечений основного канала,что снижает надежность и стабильность передачи сигналов из-за зависимости управляющего перепада от расхода жидкости. Кроме того, возможна потеря давления из-за наличия в рабочем клапане центрального отверстия, что снижает надежность устройства. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является телеметрическая система, использующая для передачи информации положительные импульсы давления промывочной жидкости, содержащая корпус скважинного прибора с диафрагмой, в котором расположены управляющий клапан с приводом и рабочий клапан 2. Рабочий клапан состоит из выполненных совместно и имеющих сквозное отверстие поршня, клапана и штока, который расположен в верхней части и выполняет роль дополнительного поршня. Управляющий клапан выполнен с отверстием и уплотнен относительно корпуса скважинного прибора. В корпусе скважинного прибора выполнены входные и выходные окна и окно сброса давления, расположенное между управляющим клапаном и его седлом. Седло рабочего клапана установлено между входными и выходными окнами. В известном устройстве перепад давлений также определяется разностью проходных сечений и зависит от расхода жидкости, перетекающей через устройство, что снижает надежность и стабильность передачи сигналов телеметрической системы. Задачей полезной модели является повышение надежности и стабильности передачи сигналов. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для создания импульсов давления в колонне буровых труб с использованием для передачи информации импульсов давления промывочной жидкости, включающем корпус скважинного прибора, управляющий клапан с приводом и рабочий клапан, расположенные в корпусе скважинного прибора, входные и выходные окна для прохода рабочей жидкости, седло рабочего клапана,перед бочим клапаном установлена система фильтрации, а в корпусе скважинного прибора дополнительно выполнены рабочие каналы, расположенные радиально, при этом рабочий клапан содержит пружину, расположенную в его внутренней полости и связанную с направляющей управляющего клапана, а управляющий клапан снабжен седлом и иглой,2 64562010.08.30 выполненных с возможностью взаимодействия, внутренняя полость рабочего клапана соединена осевыми и боковыми каналами с рабочими каналами корпуса скважинного прибора,а каналами, выполненными в корпусе привода и направляющей управляющего клапана, с управляющим клапаном и через каналы в корпусе седла рабочего клапана с предклапанной полостью рабочего клапана и заклапанной зоной. Надежность передачи сигналов обеспечивается стабильностью перепада давлений между предклапанной и заклапанной полостями, которое обеспечивается только пружиной и не зависит от расхода жидкости, протекающей через устройство. На фиг. 1 представлено устройство для создания импульсов давления в колонне буровых труб. На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1 Устройство для создания импульсов давления в колонне буровых труб содержит буровую трубу 1 с расположенным в ней корпусом скважинного прибора 2, в центре которого установлена система фильтрации 3 для управляющего потока бурового раствора. Для прохода основного потока бурового раствора в корпусе скважинного прибора 2 выполнены окна 4 и дополнительные рабочие каналы 5 (например три) с фильтрами 6, которые расположены радиально вдоль окружности скважинного прибора. Система фильтрации 3 соединена с втулкой 7, обеспечивающей одновременно осевую фиксацию системы фильтрации 3 и опору седла рабочего клапана 8. Во внутренней полости корпуса скважинного прибора 2 за системой фильтрации 3 и седлом рабочего клапана 8 расположены друг за другом рабочий клапан 9 и управляющий клапан 10 с приводом 11. Рабочий клапан 9 установлен в корпусе скважинного прибора 2 с возможностью перемещения вдоль продольной оси. Во внутренней полости 12 рабочего клапана 9 установлена пружина 13, которая опирается на направляющую 14. Направляющая 14 соединена с корпусом скважинного прибора 2 через корпус привода 11 управляющего клапана 10. В направляющей 14 расположено седло 16 и игла управляющего клапана 10, выполненные с возможностью взаимодействия. Внутренняя полость 12 рабочего клапана через дроссель 15 соединена с осевым каналом 18, выполненным в седле 16 управляющего клапана 10, который через боковые каналы 17 направляющей 14 соединяет внутреннюю полость 12 с рабочими каналами 5 корпуса скважинного прибора. В направляющей 14 управляющего клапана и в корпусе привода 11 выполнены каналы 19, 20 и 21 для соединения с заклапанной зоной 22. Устройство работает следующим образом. Основной поток рабочей жидкости под давлением поступает в предклапанную полость 23 и сжимает пружину 13, перемещая рабочий клапан 9 вдоль продольной оси, открывая его и создавая необходимое проходное сечение для потока рабочей жидкости, перетекающей через окна 4 в заклапанную зону 22. При этом давление рабочей жидкости Р 1 в предклапанной полости 23 больше давления рабочей жидкости Р 2 в заклапанной зоне 22 на величину давления дельта Р, которая необходима для преодоления усилия сжатия пружины 13 при открывании рабочего клапана 9. Из-за разности давлений в заклапанной зоне 22 и предклапанной полости 23 через три рабочих канала 5, а также через каналы 17, 18, 19, 20 и 21 проходит дополнительный(управляющий) поток жидкости, который определяется наименьшим проходным сечением этих каналов. При открытом управляющем клапане 10 игла не запирает седло 16 и рабочая жидкость, пройдя через систему фильтрации 3 и фильтры 6, каналы 17, 18, 19, 20 и 21,попадает в заклапанную зону 22. При этом давление рабочей жидкости во внутренней полости рабочего клапана 9 равно давлению в заклапанной зоне 22, так как оно определяется давлением, передаваемым по каналам 18, 19, 20 и 21. При работе привода 11 управляющего клапана происходит перемещение иглы управляющего клапана 10 влево, и игла запирает седло 16, перекрывая перетекание рабочей жидкости управляющего потока в заклапанную зону 22. Рабочая жидкость из предклапанной полости 23 по каналам 5, 17 и 18 начинает поступать во внутреннюю полость 12 рабочего клапана 9. Давление во внут 3 64562010.08.30 ренней полости 12 рабочего клапана поднимается, что, при одновременном воздействии пружины 13, заставляет рабочий клапан 9 перемещаться влево, изменяя проходное сечение между седлом рабочего клапана 8 и рабочим клапаном 9, что, в свою очередь, приводит к повышению давления в предклапанной полости 23 и росту перепада давлений дельта Р и общего давления в системе до тех пор, пока давление во внутренней полости 12 и в осевом канале 18 не достигнет уровня, при котором давление рабочей жидкости сможет преодолеть усилие прижатия иглы управляющего клапана 10 к седлу 16 и обеспечить себе проход по каналам в заклапанную зону 22. При отводе иглы управляющего клапана 10 в первоначальное положение поток рабочей жидкости по каналам 17, 18, 19, 20 и 21 восстанавливается и давление в предклапанной зоне 23 опускается до первоначального давления(до давления на момент запирания управляющего клапана). Таким образом, управляющий перепад давлений, а следовательно, надежность и стабильность передачи сигналов не зависят от расхода рабочей жидкости, протекающей через устройство, а определяется усилием пружины, расположенной во внутренней полости рабочего клапана, а также отбором управляющего потока из периферийной зоны седла рабочего клапана, где скорость потока рабочей жидкости наименьшая, а статическое давление, используемое для перемещения рабочего клапана, наибольшее. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4