RU187546U1

RU187546U1 - BOTTOM TELEMETRY SYSTEM MODULE

Info

Publication number: RU187546U1
Application number: RU2018119867U
Authority: RU
Inventors: Андрей Анатольевич Гредюшко; Евгений Юрьевич Эстис; Артём Александрович Иванов
Original assignee: Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп"
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-03-12

Abstract

Полезная модель относится к области скважинной телеметрии, а именно к устройству для передачи сигналов от наддолотного модуля.Технический результат, достигаемый предложенным решением, заключается в повышении надежности работы наддолотного модуля.Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработан наддолотный модуль системы скважинной телеметрии, содержащий: первую часть модуля, содержащую блок электроники, и выполненную с возможностью прикрепления к бурильной колонне, содержащей бурильные трубы и забойный двигатель; вторую часть модуля, выполненную с возможностью прикрепления к долоту; причем первая часть модуля и вторая часть модуля механически соединены друг с другом посредством резьбы, причем обеспечена электрическая изоляция первой части модуля и второй части модуля друг от друга; причем блок электроники выполнен с возможностью создавать разность потенциалов между первой и второй частями модуля для передачи сигналов телеметрии; причем в зазоре между первой и второй частями модуля расположен непроводящий электричество упорный узел, выполненный с возможностью принимать механические нагрузки, возникающие при соединении первой и второй частей модуля. 7 з.п. ф-лы, 4 фиг.The utility model relates to the field of downhole telemetry, and in particular to a device for transmitting signals from a supra-bit module. The technical result achieved by the proposed solution is to increase the reliability of the sup-bit module. The technical result is achieved due to the fact that a sup-bit module of the downhole telemetry system is developed containing : the first part of the module containing the electronics unit, and made with the possibility of attachment to the drill string containing the drill pipe and the bottom hole igatel; the second part of the module, made with the possibility of attachment to the bit; moreover, the first part of the module and the second part of the module are mechanically connected to each other by means of a thread, and electrical isolation of the first part of the module and the second part of the module from each other is provided; moreover, the electronics unit is configured to create a potential difference between the first and second parts of the module for transmitting telemetry signals; moreover, in the gap between the first and second parts of the module there is a non-conductive thrust unit, made with the ability to accept mechanical loads that occur when the first and second parts of the module are connected. 7 c.p. crystals, 4 FIG.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.

Полезная модель относится к области скважинной телеметрии, а именно к устройству для передачи сигналов от наддолотного модуля.The utility model relates to the field of downhole telemetry, and in particular to a device for transmitting signals from an over-bit module.

Уровень техники.The level of technology.

Известно устройство (патент RU 65133), в котором раскрыт электрический разделитель колонны бурильных труб. Область применения: предложение относится к области геофизических исследований скважин в процессе бурения и может быть использовано для электрического разделения колонны бурильных труб, использующейся в качестве электромагнитного канала связи при передаче забойной информации. Решаемая задача: расширение эксплуатационных возможностей и повышение надежности конструкции.A device is known (patent RU 65133) in which an electric separator of a drill pipe string is disclosed. Scope: the proposal relates to the field of geophysical exploration of wells during drilling and can be used for electrical separation of the drill pipe string, which is used as an electromagnetic communication channel for transmitting downhole information. The task to be solved: expanding operational capabilities and increasing the reliability of the structure.

Сущность изобретения: В электрическом разделителе бурильной колонны, содержащем верхний и нижний металлические переводники, соединенные резьбой и электрически изолированные внутренним и наружным изоляционными слоями, изоляционную прокладку, размещенную между профилями резьбы; верхний и нижний металлические переводники выполнены с осевыми пазами и сквозными прорезями на встречных концах, сопрягаемыми при соединении с помощью вкладышей из электроизоляционного материала, которые могут быть выполненными из текстолита или из металла, армированного изоляционным материалом.The inventive electric drill string separator containing the upper and lower metal sub, connected by a thread and electrically insulated by the inner and outer insulating layers, an insulating strip placed between the thread profiles; the upper and lower metal sub are made with axial grooves and through slots at the opposite ends, mating when connected with inserts of electrical insulating material, which can be made of PCB or metal reinforced with insulating material.

Однако в данном решении ничего не говорится о том, что этот разделитель может использоваться в наддолотном модуле, его конструктивные особенности не позволяют выдерживать нагрузки, которые испытывает наддолотный модуль. В частности, в этом решении ничего не говорится об упорном узле, который обеспечивает надежность электрической изоляции при больших нагрузках, прикладываемых при соединении электрически разделенных частей колонны бурильных труб.However, this solution does not say that this separator can be used in the pre-bit module, its design features do not allow it to withstand the loads that the bit module is experiencing. In particular, this decision does not say anything about the thrust unit, which ensures the reliability of electrical insulation at high loads applied when connecting electrically separated parts of the drill pipe string.

Известно выбранное в качестве прототипа устройство RU 2449120 для интегрирования измерений удельного сопротивления в электромагнитный ("ЭМ") телеметрический инструмент. Техническим результатом является объединение возможностей измерения удельного сопротивления в ЭМ телеметрический инструмент и получения, как данных удельного сопротивления, так и телеметрии. Комплексный инструмент включает утяжеленную бурильную трубу, включающую в себя первую часть и вторую часть, разделенные изолированным зазором, и телеметрический картридж, несущий телеметрическую схему, включающую в себя источник напряжения, генерирующий падение напряжения на изолированном зазоре, и осевой ток на бурильной колонне, который возвращается через геологический пласт, включает в себя изолированный измерительный электрод, подключенный к первой части, и схему для измерения удельного сопротивления, в ходе работы подключенную к измерительному электроду и телеметрической схеме.Known as a prototype device is known RU 2449120 for integrating resistivity measurements into an electromagnetic ("EM") telemetry tool. The technical result is the combination of the ability to measure resistivity in an EM telemetry instrument and obtain both resistivity and telemetry data. The complex tool includes a weighted drill pipe, which includes the first part and the second part, separated by an isolated gap, and a telemetry cartridge carrying a telemetry circuit, including a voltage source that generates a voltage drop on the insulated gap, and the axial current on the drill string, which returns through the geological formation, includes an isolated measuring electrode connected to the first part, and a circuit for measuring resistivity, connected during operation measuring electrode and telemetry scheme.

Однако в данном решении ничего не говорится об упорном узле, который обеспечивает надежность электрической изоляции при больших нагрузках, прикладываемых при соединении электрически разделенных частей колонны бурильных труб.However, this solution does not say anything about the thrust unit, which ensures the reliability of electrical insulation at high loads applied when connecting electrically separated parts of the drill pipe string.

Раскрытие полезной модели.Disclosure of a utility model.

В одном аспекте полезной модели раскрыт наддолотный модуль системы скважинной телеметрии, содержащий:In one aspect of the utility model, an over-bit module of downhole telemetry system is disclosed, comprising:

- первую часть модуля, содержащую блок электроники, и выполненную с возможностью прикрепления к бурильной колонне, содержащей бурильные трубы и забойный двигатель;- the first part of the module containing the electronics unit, and configured to attach to a drill string containing drill pipes and a downhole motor;

- вторую часть модуля, выполненную с возможностью прикрепления к долоту;- the second part of the module, made with the possibility of attachment to the bit;

причем первая часть модуля и вторая часть модуля механически соединены друг с другом посредством резьбы, причем обеспечена электрическая изоляция первой части модуля и второй части модуля друг от друга;moreover, the first part of the module and the second part of the module are mechanically connected to each other by means of a thread, and electrical isolation of the first part of the module and the second part of the module from each other is provided;

причем блок электроники выполнен с возможностью создавать разность потенциалов между первой и второй частями модуля для передачи сигналов телеметрии;moreover, the electronics unit is configured to create a potential difference between the first and second parts of the module for transmitting telemetry signals;

причем в зазоре между первой и второй частями модуля расположен непроводящий электричество упорный узел, выполненный с возможностью принимать механические нагрузки, возникающие при соединении первой и второй частей модуля.moreover, in the gap between the first and second parts of the module there is a non-conductive thrust unit, made with the ability to accept mechanical loads that occur when the first and second parts of the module are connected.

В другом аспекте полезной модели раскрыто, что первая часть модуля и вторая часть модуля соединены друг с другом посредством конической резьбы.In another aspect of the utility model, it is disclosed that the first part of the module and the second part of the module are connected to each other by a tapered thread.

В другом аспекте полезной модели раскрыто, что электрическая изоляция первой частей модуля и второй частей модуля друг от друга обеспечена посредством электрически изолирующего покрытия, нанесенного на резьбу.In another aspect of the utility model, it is disclosed that electrical isolation of the first parts of the module and the second parts of the module from each other is provided by an electrically insulating coating applied to the thread.

В другом аспекте полезной модели раскрыто, что упорный узел расположен во внешнем зазоре между первой и второй частями модуля или упорный узел расположен во внутреннем зазоре между первой и второй частями модуля.In another aspect of the utility model, it is disclosed that a stop assembly is located in an external clearance between the first and second parts of a module, or a stop assembly is located in an internal clearance between a first and second parts of a module.

В другом аспекте полезной модели раскрыто, что упорный узел содержит конструкционную керамику или упорный узел представляет собой кольцо из конструкционной керамики, раскрыто, что дополнительно содержатся резиновые уплотнители между первой и второй частями модуля.In another aspect of the utility model, it is disclosed that the abutment assembly comprises structural ceramics or the abutment assembly is a structural ceramic ring; it is disclosed that rubber seals are additionally contained between the first and second parts of the module.

Благодаря диэлектрическому разделению образуется передающий диполь, посредством которого по электромагнитному каналу осуществляется передача данных, содержащих результаты измерения зенитного угла, скорости вращения долота, гидростатического давления бурового раствора, нагрузки на долото, уровня внешнего естественного гамма-излучения породы с одной или двух сторон наддолотного модуля, удельного электрического сопротивления породы в ближней зоне. Электрический сигнал, созданный разностью потенциалов на передающем диполе, идет через скважинную жидкость и/или породу.Due to the dielectric separation, a transmitting dipole is formed, through which the data channel containing the results of measuring the zenith angle, bit rotation speed, hydrostatic pressure of the drilling fluid, bit load, the level of external natural gamma radiation of the rock from one or two sides of the over-bit module is transmitted via the electromagnetic channel electrical resistivity of the rock in the near zone. The electrical signal created by the potential difference at the transmitting dipole goes through the borehole fluid and / or rock.

Основной задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является обеспечение надежной электрической изоляции двух частей наддолотного модуля друг от друга, что в целом обеспечивает надежную работу всего наддолотного модуля.The main task solved by the claimed utility model is to ensure reliable electrical isolation of the two parts of the bitmap module from each other, which generally ensures the reliable operation of the entire bitmill module.

Сущность полезной модели заключается в том, что наддолотный модуль устройства скважинной телеметрии бурового комплекса разделен на две электрически изолированные части, благодаря этому долото электрически изолируется от остальной части бурильной колонны и таким образом становится частью передающего электрода наддолотного модуля, что повышает эффективность передачи сигналов телеметрии, при этом для обеспечения надежной электрической изоляции используется упорный узел, который позволяет сохранить электрическую изоляцию и обеспечивает напряженно-деформированное состояние в резьбовом соединении для восприятия механических нагрузок кручения, сжатия и изгиба, возникающие при резьбовом соединении упомянутых двух частей, а также во время эксплуатации устройства.The essence of the utility model is that the super-bit module of the borehole telemetry device of the drilling complex is divided into two electrically isolated parts, due to this the bit is electrically isolated from the rest of the drill string and thus becomes part of the transmit electrode of the bit surface module, which increases the transmission efficiency of telemetry signals when in order to ensure reliable electrical insulation, a thrust unit is used, which allows maintaining electrical insulation and ensuring It creates a stress-strain state in a threaded connection for the perception of mechanical torsion, compression and bending stresses arising during a threaded connection of the two parts mentioned, as well as during operation of the device.

Технический результат, достигаемый предложенным решением, заключается в повышении надежности работы наддолотного модуля.The technical result achieved by the proposed solution is to increase the reliability of the above-bit module.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

Фиг. 1 показывает схематично заявленное устройство скважинной телеметрии бурового комплекса.FIG. 1 shows a schematic of the claimed downhole telemetry device of a drilling complex.

Фиг. 2 показывает растекание тока при приложении разности потенциалов к двум частям наддолотного модуля.FIG. 2 shows the spreading of current when applying a potential difference to two parts of the over-bit module.

Фиг. 3 показывает первую схему соединения двух частей наддолотного модуля.FIG. 3 shows a first connection diagram of two parts of a bitmill module.

Фиг. 4 показывает вторую схему соединения двух частей наддолотного модуля.FIG. 4 shows a second connection diagram of two parts of a bitmill module.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Далее настоящая полезная модель раскрывается более подробно со ссылкой на вышеуказанные чертежи.Further, the present utility model is disclosed in more detail with reference to the above drawings.

Бурильная колонна представляет собой спущенную в скважину сборку из бурильных труб, скрепленных между собой бурильными замками, предназначенную для подачи гидравлической энергии к забойному двигателю, для создания осевой нагрузки и крутящего момента на долото, а также как вариант для управления траекторией бурящейся скважины посредством отклонителя.A drill string is an assembly of drill pipes lowered into the well that are fastened together by drill locks and designed to supply hydraulic energy to the downhole motor, to create axial load and torque to the bit, and also as an option to control the trajectory of the well being drilled by means of a diverter.

Общая схема устройства скважинной телеметрии бурового комплекса приведена на фиг. 1. Согласно настоящей полезной модели, устройство скважинной телеметрии бурового комплекса содержит бурильную колонну, базовый модуль 9 связи, расположенный в бурильной колонне над забойным двигателем 8 бурового комплекса, наддолотный модуль (элементы 2-7), расположенный в бурильной колонне между забойным двигателем 8 и долотом 1. Наддолотный модуль содержит диэлектрическую вставку 5, электрически разделяющую корпус наддолотного модуля на две электрически изолированные друг от друга части, причем верхняя часть 7 наддолотного модуля электрически изолирована от долота 1 и электромагнитным путем соединена с базовым модулем 9 связи, а нижняя часть 4 наддолотного модуля конструктивно и электрически соединена с долотом 1. Наддолотный модуль содержит передатчик 3, выполненный с возможностью передачи сигналов к базовому модулю 9 связи посредством создания разности потенциалов между двумя (верхней 7 и нижней 4) частями наддолотного модуля. Для этого передатчик 3 наддолотного модуля соединен с проводящими элементами нижней части 4 (передающим электродом) через первый электрический контакт 2 и с проводящими элементами верхней части 7 (общим электродом) через второй электрический контакт 6. Первый электрический контакт 2 является сигнальным, тогда как второй электрический контакт 6 является общим, в других вариантах осуществления первый электрический контакт 2 является общим, а второй электрический контакт 6 является сигнальным, что не является существенным в рамках данного технического решения. Проводящими элементами верхней и нижней частей может быть, например, их металлический корпус или по меньшей мере часть их поверхности - например, электропроводящее покрытие, нанесенное на непроводящие корпусные элементы. Передающий электрод наддолотного модуля может быть электрически изолирован от корпуса наддолотного модуля. Передающий электрод наддолотного модуля должен иметь непосредственный электрический контакт с окружающим наддолотный модуль буровым электропроводящим раствором, или иной скважинной электропроводящей жидкостью, или проходимой породой. Для устойчивой передачи данных буровой раствор должен быть электропроводящим, оптимальное удельное электрическое сопротивление от 0,2 до 170 Ом*м.The general scheme of the borehole telemetry device of the drilling complex is shown in FIG. 1. According to this utility model, a downhole telemetry device of a drilling complex comprises a drill string, a communication base module 9 located in the drill string above the downhole motor 8 of the drilling complex, an over-bit module (elements 2-7) located in the drill string between the downhole motor 8 and bit 1. The pre-bit module contains a dielectric insert 5, which electrically separates the body of the bit-top module into two parts that are electrically isolated from each other, and the upper part 7 of the bit-top module is electrically It is isolated from the bit 1 and is electromagnetically connected to the base communication module 9, and the lower part 4 of the over-bit module is structurally and electrically connected to the bit 1. The over-bit module contains a transmitter 3 configured to transmit signals to the base communication module 9 by creating a potential difference between two (upper 7 and lower 4) parts of the above-bit module. To this end, the over-bit module transmitter 3 is connected to the conductive elements of the lower part 4 (transmitting electrode) through the first electrical contact 2 and to the conductive elements of the upper part 7 (common electrode) through the second electrical contact 6. The first electrical contact 2 is a signal, while the second electrical contact 6 is common, in other embodiments, the first electrical contact 2 is common, and the second electrical contact 6 is signal, which is not essential in this solution. The conductive elements of the upper and lower parts may be, for example, their metal casing or at least part of their surface — for example, an electrically conductive coating applied to non-conductive housing elements. The over-bit module transmitting electrode may be electrically isolated from the over-bit module case. The transmitting electrode of the over-bit module must have direct electrical contact with the surrounding bit-and-hole module, a conductive drilling fluid, or another borehole conductive fluid, or rock. For stable data transmission, the drilling fluid must be electrically conductive, the optimal electrical resistivity is from 0.2 to 170 Ohm * m.

Передача сигнала производится следующим образом: передатчик 3 наддолотного модуля через два электрических контакта 2 и 6 создает разность потенциалов между проводящими элементами частей 4 и 7, разделенными изолирующей диэлектрической вставкой 5. Между частями 4 и 7 начинает протекать электрический ток, этот ток растекается через буровой раствор и породу 10, окружающие устройство скважинной телеметрии бурового комплекса. Растекающийся ток создает разность потенциалов между приемным и общим электродами базового модуля 9 связи, и таким образом приемник в базовом модуле 9 связи принимает сигнал от наддолотного модуля.The signal is transmitted as follows: the transmitter 3 of the over-bit module through two electrical contacts 2 and 6 creates a potential difference between the conductive elements of parts 4 and 7 separated by an insulating dielectric insert 5. An electric current starts to flow between parts 4 and 7, this current flows through the drilling fluid and rock 10 surrounding the downhole telemetry device of the drilling complex. The spreading current creates a potential difference between the receiving and common electrodes of the base communication module 9, and thus the receiver in the base communication module 9 receives a signal from the over-bit module.

Распространяющийся от наддолотного модуля сигнал несет информацию о параметрах измерений производимых наддолотным модулем. Информация передается посредством модуляции, в передатчике 3 наддолотного модуля, напряжения, подаваемого на передающий электрод наддолотного модуля относительно общего электрода наддолотного модуля, за счет чего создаются токи, пропорциональные этому напряжению, которые, растекаясь выше в направлении базового модуля 9 связи, создают напряжение между приемным и общим электродами. В результате напряжение, принимаемое приемником базового модуля 9 связи, будет пропорционально напряжению, формируемому передатчиком 3 наддолотного модуля, и будет иметь те же параметры модуляции. Это обеспечивает передачу данных от передатчика 3 наддолотного модуля к приемнику базового модуля 9 связи.A signal propagating from a pre-bit module carries information about the measurement parameters made by the pre-bit module. The information is transmitted by modulating, in the transmitter 3, the suprabit module, the voltage supplied to the transmitting electrode of the sup-bit module relative to the common electrode of the sup-bit module, which creates currents proportional to this voltage, which, spreading higher in the direction of the base communication module 9, create a voltage between the receiving and common electrodes. As a result, the voltage received by the receiver of the base communication module 9 will be proportional to the voltage generated by the transmitter 3 of the over-bit module and will have the same modulation parameters. This ensures the transmission of data from the transmitter 3 of the over-bit module to the receiver of the base communication module 9.

Наддолотный модуль используется для измерения параметров проходимой породы в непосредственной близости от долота и для контроля бурения. Параметры бурения и параметры проходимой породы отправляются на базовый модуль связи по беспроводному каналу, дальше базовый модуль связи отправляет их на поверхность, эта информация отображается на табло бурильщика и сохраняется для использования в дальнейшем. Информация с табло бурильщика используется оператором бурения для того, чтобы контролировать параметры бурения, наблюдать параметры проходимой породы и при необходимости корректировать процесс бурения с поверхности.The over-bit module is used to measure rock parameters in the immediate vicinity of the bit and to control drilling. Drilling parameters and rock parameters are sent to the base communication module via a wireless channel, then the base communication module sends them to the surface, this information is displayed on the driller’s board and saved for future use. The information from the driller’s board is used by the drilling operator to monitor drilling parameters, to monitor rock parameters and, if necessary, to correct the drilling process from the surface.

К параметрам бурения, измеряемым наддолотным модулем, могут относиться: зенитный угол (угол отклонения от вертикали), скорость вращения долота, гидростатическое давление бурового раствора, нагрузка на долото (давление сверху на долото, в ньютонах). К параметрам проходимой породы могут относиться уровень внешнего естественного гамма-излучения породы (один параметр), уровни гамма-излучения с двух сторон модуля (два параметра, сверху и снизу, для определения границ пласта по разнице естественного гамма-фона), удельное электрическое сопротивление породы в ближней зоне (резистивиметрия).The drilling parameters measured by the over-bit module may include: zenith angle (angle of deviation from the vertical), bit rotation speed, hydrostatic pressure of the drilling fluid, bit load (pressure from the top on the bit, in Newtons). The parameters of the rock passed may include the level of external natural gamma radiation of the rock (one parameter), the levels of gamma radiation on both sides of the module (two parameters, top and bottom, to determine the boundaries of the formation by the difference in the natural gamma background), electrical resistivity of the rock in the near zone (resistivimetry).

Целью наклонно-направленного бурения является, в частности, вскрытие продуктивных пластов, и очень важно получать информацию как можно ближе к буровому долоту. Поэтому наддолотный модуль, находящийся в непосредственной близости от долота, измеряет и передает через базовый модуль связи наиболее актуальную для оператора бурения информацию о проходимой породе. При бурении используется предварительная информация о пластах, полученная методами разведочной геофизики (сейсморазведка, электроразведка и т.д.). После достижения расчетной глубины, оператор бурения может определять пересечение границы пласта, например, по изменению уровней гамма-излучения с двух сторон наддолотного модуля: если с двух сторон модуля уровень гамма-фона одинаков, то порода с двух сторон одинакова, и границы пласта нет, если же уровень естественного гамма-фона с двух сторон модуля различается больше чем на определенную величину, то в данный момент наддолотный модуль находится на границе пласта. Это позволяет принять решение о продолжении бурения или корректировке направления бурения, для того чтобы следовать за границей пласта и при бурении не выходить из требуемого пласта.The purpose of directional drilling is, in particular, the opening of productive formations, and it is very important to obtain information as close as possible to the drill bit. Therefore, the over-bit module, located in the immediate vicinity of the bit, measures and transmits through the basic communication module the most relevant information for the drilling operator on the rock passed. When drilling, preliminary information about the layers obtained by the methods of exploration geophysics (seismic exploration, electrical exploration, etc.) is used. After reaching the calculated depth, the drilling operator can determine the intersection of the reservoir boundary, for example, by changing the gamma radiation levels on both sides of the over-bit module: if the gamma background level is the same on both sides of the module, then the rock is the same on both sides, and there is no reservoir boundary, if the level of natural gamma-ray background on both sides of the module differs by more than a certain amount, then at the moment the over-bit module is at the boundary of the reservoir. This allows you to decide whether to continue drilling or adjust the direction of drilling in order to follow the boundary of the formation and not to leave the desired formation during drilling.

Как верхняя, так и нижняя часть наддолотного модуля могут иметь в целом трубчатую форму. Толщина стенки должна быть такой, чтобы в стенку мог быть встроен по меньшей мере один блок электроники.Both the upper and lower parts of the above-bit module can have a generally tubular shape. The wall thickness must be such that at least one electronics unit can be integrated into the wall.

Блоки электроники (указанные выше средства измерения и контроля) и питания могут располагаться в одной из частей наддолотного модуля (верхней или нижней) или как в верхней, так и в нижней частях. В различных вариантах осуществления предусматривается расположение блоков электроники в выфрезерованных нишах, герметично закрытых крышками, или под гильзой (в кожухе, герметично надвинутом на часть/части корпуса наддолотного модуля, в котором выточены места под платы и элементы питания). Передатчик в предпочтительном варианте расположен в нижней части наддолотного модуля.The electronics units (the measuring and control tools mentioned above) and the power units can be located in one of the parts of the over-bit module (upper or lower) or both in the upper and lower parts. In various embodiments, the implementation provides for the location of the electronics blocks in milled niches, hermetically sealed with covers, or under a sleeve (in a casing tightly pushed over part / parts of the casing of the over-bit module, in which places are made for boards and batteries). The transmitter is preferably located at the bottom of the over-bit module.

В одном из вариантов осуществления полезной модели базовый модуль связи может быть расположен не в бурильной колонне, а на поверхности земли, будучи конструктивно соединенным с бурильной колонной и электрически соединенным с наддолотным модулем посредством бурильной колонны и электрической связи через породу и буровой раствор.In one embodiment of the utility model, the base communication module may not be located in the drill string, but on the surface of the earth, being structurally connected to the drill string and electrically connected to the over-bit module through the drill string and electrical communication through the rock and the drilling fluid.

На фиг. 2 показаны токи растекания, возникающие при работе устройства скважинной телеметрии бурового комплекса согласно настоящей полезной модели.In FIG. 2 shows the spreading currents that occur during operation of the downhole telemetry device of the drilling complex according to the present utility model.

В решениях их уровня техники токи, распространяющиеся в сторону долота, приводят к ухудшению передачи сигнала, уменьшению отношения сигнал/шум. В настоящей полезной модели такие токи исключены. Токи, распространяющиеся в сторону базового модуля связи - полезные, так как только они создают в базовом модуле напряжение, несущее информацию. За счет того, что передающий электрод наддолотного модуля электрически соединен с долотом, увеличивается площадь поверхности передающего электрода, исключается растекание информационного тока от передатчика наддолотного модуля к долоту.In decisions of their prior art, currents propagating towards the bit lead to a deterioration in signal transmission, a decrease in signal-to-noise ratio. In the present utility model, such currents are excluded. The currents propagating in the direction of the basic communication module are useful, since only they create voltage in the basic module that carries information. Due to the fact that the transmitting electrode of the over-bit module is electrically connected to the bit, the surface area of the transmitting electrode increases, the information current spreading from the transmitter of the bit-to-bit module to the bit is excluded.

В настоящей полезной модели все создаваемые передатчиком при помощи передающего электрода токи распространяются только в сторону базового модуля связи, что является преимуществом, так как увеличивается качество передачи информации.In the present utility model, all currents generated by the transmitter using the transmitting electrode propagate only towards the base communication module, which is an advantage since the quality of information transmission increases.

На приемном электроде базового модуля связи при прочих равных условиях создается большее напряжение за счет отсутствия бесполезных токов, замыкающихся на долото, что улучшает качество приема сигнала (увеличивается соотношение сигнал/шум на входе приемника), то есть в целом достигается увеличение качества передачи сигнала от наддолотного модуля к приемнику базового модуля связи.All other things being equal, a higher voltage is created at the receiving electrode of the base communication module due to the absence of useless currents closing on the bit, which improves the signal reception quality (the signal-to-noise ratio at the input of the receiver increases), that is, an increase in the quality of signal transmission from the over-bit module to the receiver of the base communication module.

За счет увеличения площади поверхности передающего электрода происходит увеличение мощности передачи, и тем самым появляется возможность добиться большего уровня полезного информационного напряжения на входе приемника, то есть увеличить соотношение сигнал/шум, то есть увеличить качество передачи сигнала от наддолотного модуля к приемнику базового модуля связи.By increasing the surface area of the transmitting electrode, an increase in transmission power occurs, and thereby it becomes possible to achieve a higher level of useful information voltage at the input of the receiver, that is, to increase the signal-to-noise ratio, that is, to increase the quality of signal transmission from the over-bit module to the receiver of the base communication module.

На фиг. 3, 4 показаны схемы соединения частей наддолотного модуля.In FIG. 3, 4 show the connection diagrams of the parts of the over-bit module.

15 - упорный узел15 - thrust node

16 - первая часть наддолотного модуля (шасси)16 - the first part of the above-bit module (chassis)

17 - вторая часть наддолотного модуля (ниппель)17 - the second part of the above-bit module (nipple)

18 - диэлектрическое кольцо18 - dielectric ring

19 - диэлектрическая втулка19 - dielectric sleeve

20 - изолирующий слой на резьбе20 - insulating layer on the thread

21 - резиновые уплотнители21 - rubber seals

22 - уплотнительные кольца22 - sealing rings

23 - сигнальный провод 24-токосъемник23 - signal wire 24-current collector

Для соединения двух частей наддолотного модуля может использоваться, как цилиндрическая, так и коническая резьба. В данной полезной модели предпочтительно используется коническая резьба, так как она обеспечивает максимальную передачу крутящего момента и большую надежность соединения. Авторами было предложено использовать упорный узел 15, который представляет собой металлическую шайбу с диэлектрическими вставками из конструкционной керамики или шайбу из цельной конструкционной керамики. Упорный узел 15 совместно с изолирующим слоем 20 на резьбе и диэлектрическим кольцом 18 обеспечивает электрическое разделение первой части 16 наддолотного модуля и второй части 17 наддолотного модуля друг от друга. Изолирующий слой 20 на резьбе состоит из стеклоткани и связующей эпоксидной смолы. Назначение упорного узла 15 - обеспечение необходимого напряженно-деформированного состояния в резьбовом соединении частей 16 и 17 модуля при свинчивании с расчетным крутящим моментом. Также упорный узел 15 позволяет выдержать необходимое расстояние А (фиг 3, 4) между частями 16 и 17 наддолотного модуля для размещения диэлектрического кольца 18 при свинчивании. Это обеспечивается тем, что упорный узел 15 принимает механические нагрузки сжатия при свинчивании двух частей 16 и 17. Благодаря наличию конструкционной керамики в своей конструкции упорный узел обеспечивает электрическое разделение частей 16 и 17.To connect two parts of the above-bit module, both cylindrical and conical threads can be used. In this utility model, a tapered thread is preferably used, as it provides maximum torque transmission and greater connection reliability. The authors proposed to use the thrust unit 15, which is a metal washer with dielectric inserts made of structural ceramics or a washer made of solid structural ceramics. The thrust unit 15 together with the insulating layer 20 on the thread and the dielectric ring 18 provides electrical separation of the first part 16 of the supra-bit module and the second part 17 of the sup-bit module from each other. The insulating layer 20 on the thread consists of fiberglass and a bonding epoxy resin. The purpose of the thrust unit 15 is to provide the necessary stress-strain state in the threaded connection of the parts 16 and 17 of the module when screwing up with the calculated torque. Also, the thrust unit 15 allows you to withstand the required distance A (Figs. 3, 4) between the parts 16 and 17 of the over-bit module to accommodate the dielectric ring 18 when making up. This is ensured by the fact that the thrust unit 15 receives mechanical compression loads when screwing up the two parts 16 and 17. Due to the presence of structural ceramics in its construction, the thrust unit provides electrical separation of the parts 16 and 17.

В одном из вариантов осуществления для обеспечения лучшего электрического разделения в промывочном канале установлена диэлектрическая втулка 19 с резиновыми уплотнителями 21.In one embodiment, to provide better electrical separation, a dielectric sleeve 19 with rubber seals 21 is installed in the wash channel.

Упорный узел 15 может быть размещен как во внутреннем зазоре полости (как показано на фигуре 3), между первой частью 16 и второй частью 17 наддолотного модуля, так и во внешнем зазоре между первой частью 16 и второй частью 17 наддолотного модуля (как показано на фигуре 4). Любое из двух расположений упорного узла 15 обеспечивает достижение заявленных технических результатов.The thrust unit 15 can be placed both in the internal gap of the cavity (as shown in figure 3), between the first part 16 and the second part 17 of the supra-bit module, and in the external gap between the first part 16 and the second part 17 of the sup-bit module (as shown in the figure four). Any of the two locations of the thrust node 15 ensures the achievement of the claimed technical results.

Для обеспечения надежной герметичности резьбового соединения в месте соединения первой части 16 и второй части 17 наддолотного модуля используются уплотнительные кольца 22.To ensure reliable tightness of the threaded connection at the junction of the first part 16 and the second part 17 of the over-bit module, sealing rings 22 are used.

На фиг. 4 показан другой вариант осуществления наддолотного модуля, в котором упорный узел 15 размещен во внешнем зазоре между первой частью 16 и второй частью 17 наддолотного модуля.In FIG. 4 shows another embodiment of a supra-bit module in which the thrust unit 15 is placed in an external clearance between the first part 16 and the second part 17 of the sup-bit module.

В варианте осуществления на фиг. 4 изоляционное кольцо 18 содержит отверстие для сигнального провода 23, идущего от блока электроники, обеспечивающего создание разности потенциалов между первой частью 16 и второй частью 17 наддолотного модуля. Сигнальный провод соединяет части 16 и 17 посредством токосъемника 24.In the embodiment of FIG. 4, the insulating ring 18 contains an opening for the signal wire 23 coming from the electronics unit, which provides the creation of a potential difference between the first part 16 and the second part 17 of the over-bit module. The signal wire connects the parts 16 and 17 through the current collector 24.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления полезной модели, не выходящие за пределы сущности и объема данной полезной модели.Embodiments are not limited to the embodiments described herein, for a person skilled in the art based on the information set forth in the description and knowledge of the prior art, other embodiments of the utility model will become apparent without departing from the spirit and scope of this utility model.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.The functional connection of elements should be understood as a connection that ensures the correct interaction of these elements with each other and the implementation of one or another functionality of the elements. Particular examples of functional communication may be communication with the possibility of exchanging information, communication with the possibility of transmitting electric current, communication with the possibility of transmitting mechanical motion, communication with the possibility of transmitting light, sound, electromagnetic or mechanical vibrations, etc. The specific type of functional connection is determined by the nature of the interaction of the mentioned elements, and, unless otherwise indicated, is provided by well-known means using principles well known in the art.

Упомянутые линии связи, если не указано иное, являются стандартными, известными специалистам линиями связи, материальная реализация которых не требует творческих усилий. Линией связи может быть провод, набор проводов, шина, беспроводная линия связи (радиочастотная, инфракрасная, ультразвуковая и т.д.). Протоколы связи по линиям связи известны специалистам и не упоминаются отдельно.The mentioned communication lines, unless otherwise indicated, are standard communication lines known to specialists, the material implementation of which does not require creative efforts. A communication line can be a wire, a set of wires, a bus, a wireless communication line (radio frequency, infrared, ultrasound, etc.). Communication protocols over communication lines are known to those skilled in the art and are not mentioned separately.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.The elements mentioned in the singular do not exclude the plurality of elements, unless specifically indicated otherwise.

В одном варианте осуществления блоки предложенного устройства находятся в общем корпусе, связаны друг с другом конструктивно и функционально посредством монтажных (сборочных) операций.In one embodiment, the blocks of the proposed device are in a common housing, are connected to each other constructively and functionally through installation (assembly) operations.

В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации блоков на чертежах, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность полезной модели не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления полезной модели могут быть использованы любые программные и аппаратные средства, известные в уровне техники. Так, аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютер либо комбинации вышеозначенного.The application does not specify specific software and hardware for the implementation of the blocks in the drawings, but one skilled in the art should understand that the essence of the utility model is not limited to a specific software or hardware implementation, and therefore, any software and hardware can be used to implement the utility model known in the prior art. So, the hardware can be implemented in one or more specialized integrated circuits, digital signal processors, digital signal processing devices, programmable logic devices, user programmable gate arrays, processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, and other electronic modules made with the ability to carry out the functions described in this document, a computer or a combination of the above.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезную модель, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.Although exemplary embodiments have been described in detail and shown in the accompanying drawings, it should be understood that such embodiments are merely illustrative and not intended to limit a wider utility model, and that this utility model should not be limited to the specific arrangements shown and described and designs, since various other modifications may be apparent to those skilled in the art.

В приведенном выше описании примеров, термины направления (такие как "над", "верх", "ниже", "низ", "верхний", "нижний" и т.д.) используются для удобства ссылки на прилагаемые чертежи. В общем, "над", "верхний" "вверх" и аналогичные термины связаны с направлением к земной поверхности вдоль ствола скважины, и "ниже", "нижний", "вниз" и аналогичные термины связаны с направлением от земной поверхности вдоль ствола скважины, причем, ствол скважин может быть горизонтальным, вертикальным, наклонным, наклонно-направленным и т.д.In the above description of examples, directional terms (such as “above,” “top,” “below,” “bottom,” “top,” “bottom,” etc.) are used to conveniently refer to the accompanying drawings. In general, “above”, “upper”, “up” and similar terms are related to the direction to the earth’s surface along the wellbore, and “below”, “lower”, “down” and similar terms are related to the direction of the earth’s surface along the borehole moreover, the wellbore may be horizontal, vertical, inclined, directional, etc.

Любые числовые значения, изложенные в материалах настоящего описания или на фигурах, предназначены для включения всех значений от нижнего значения до верхнего значения приращениями в один единичный элемент, при условии что есть интервал по меньшей мере в два единичных элемента между любым нижним значением и любым верхним значением. В качестве примера, если изложено, что величина составляющей или значения технологического параметра, например, такого как температура, давление, время, и тому подобное, например, имеет значение от 1 до 90, предпочтительно от 20 до 80, более предпочтительно от 30 до 70, подразумевается, что значения, такие как от 15 до 85, от 22 до 68, от 43 до 51, от 30 до 32, и т.д., в прямой форме перечислены в этом описании полезной модели. Что касается значений, которые являются меньшими, чем единица, при необходимости, один единичный элемент считается имеющим значение 0,0001, 0,001, 0,01 или 0,1. Таковые являются всего лишь примерами того, что определенно подразумевается, и все возможные комбинации многочисленных значений между перечисленными самым низким значением и самым высоким значением должны считаться изложенными в прямой форме в этой заявке подобным образом.Any numerical values set forth in the materials of the present description or in the figures are intended to include all values from the lower value to the upper value in increments in one unit element, provided that there is an interval of at least two unit elements between any lower value and any upper value . As an example, if it is stated that the value of the component or the value of a process parameter, for example, such as temperature, pressure, time, and the like, for example, has a value from 1 to 90, preferably from 20 to 80, more preferably from 30 to 70 , it is understood that values such as from 15 to 85, from 22 to 68, from 43 to 51, from 30 to 32, etc., are explicitly listed in this utility model description. As for values that are smaller than one, if necessary, one unit element is considered to have a value of 0.0001, 0.001, 0.01 or 0.1. These are merely examples of what is specifically implied, and all possible combinations of the multiple meanings between the lowest value listed and the highest value should be considered expressly set forth in this application in a similar manner.

Варианты осуществления устройства/элемента могут быть выполнены из любого подходящего материала, например, - не с целью ограничения, - из алюминия, меди, нержавеющей стали, титана, углеродных волоконных композитных материалов и т.п. Эти составные части могут быть изготовлены с использованием способов, известных обычным специалистам в данной области, включая, лишь в качестве примера, механическую обработку на станках и литье по выплавляемой модели. Операции сборки, соединения и иные операции в соответствии с приведенным описанием также соответствуют знаниям обычного специалиста в данной области и, таким образом, более подробно поясняться здесь не будут.Embodiments of the device / element may be made of any suitable material, for example, but not limited to, aluminum, copper, stainless steel, titanium, carbon fiber composite materials, and the like. These components can be manufactured using methods known to those of ordinary skill in the art, including, by way of example only, machining and investment casting. Assembly, connection and other operations in accordance with the above description also correspond to the knowledge of an ordinary person skilled in the art and, therefore, will not be explained in more detail here.

Claims

1. Наддолотный модуль системы скважинной телеметрии, содержащий:1. Supraslot module borehole telemetry system containing:

первую часть модуля, содержащую блок электроники, и выполненную с возможностью прикрепления к бурильной колонне, содержащей бурильные трубы и забойный двигатель;the first part of the module containing the electronics unit, and configured to attach to a drill string containing drill pipes and a downhole motor;

вторую часть модуля, выполненную с возможностью прикрепления к долоту;the second part of the module, made with the possibility of attachment to the bit;

2. Наддолотный модуль по п. 1, в котором первая часть модуля и вторая часть модуля соединены друг с другом посредством конической резьбы.2. The pre-bit module according to claim 1, wherein the first part of the module and the second part of the module are connected to each other by a tapered thread.

3. Наддолотный модуль по п. 1, в котором электрическая изоляция первой части модуля и второй части модуля друг от друга обеспечена посредством электрически изолирующего покрытия, нанесенного на резьбу.3. The pre-bit module according to claim 1, wherein the electrical isolation of the first part of the module and the second part of the module from each other is provided by means of an electrically insulating coating applied to the thread.

4. Наддолотный модуль по п. 1, в котором упорный узел расположен во внешнем зазоре между первой и второй частями модуля.4. The pre-bit module according to claim 1, wherein the thrust unit is located in the external gap between the first and second parts of the module.

5. Наддолотный модуль по п. 1, в котором упорный узел расположен во внутреннем зазоре между первой и второй частями модуля.5. The pre-bit module according to claim 1, wherein the thrust unit is located in the internal gap between the first and second parts of the module.

6. Наддолотный модуль по п. 1, в котором упорный узел содержит конструкционную керамику.6. The pre-bit module according to claim 1, wherein the thrust unit comprises structural ceramics.

7. Наддолотный модуль по п. 1, в котором упорный узел представляет собой кольцо из конструкционной керамики.7. The pre-bit module according to claim 1, wherein the thrust unit is a structural ceramic ring.

8. Наддолотный модуль по п. 5, в котором дополнительно содержатся резиновые уплотнители между первой и второй частями модуля.8. The pre-bit module according to claim 5, further comprising rubber seals between the first and second parts of the module.