RU2471983C2 - Device to measure pressure of drilling mud in well - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: device comprises a body, units of driving and picking oscillations, a membrane, a line of bottomhole linkage with a wellhead, a pressure converter in the form of a multi-turn tubular spring with pins fixed on its free end, in the gap between which there is a spiral inserted from a mechanical oscillating system of balance-spiral. The free end of the spring may move along the spiral circumference, varying its operating length.

EFFECT: enhanced reliability.

1 dwg

Description

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.The invention relates to the oil and gas industry, namely to drilling wells, and is intended to measure the pressure of the drilling fluid at the bottom of the well directly during drilling.

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.A device [1] is known (see the USSR AS, No. 1627686, 1990), comprising a housing with an aerodynamic pressure transducer with a tubular spring installed in it and drive and vibration collection units made in the form of a nozzle system, wherein the power nozzle communicates with a power source made in the form of a cylinder with compressed gas, and the output nozzle communicates with the cavity of the bellows.

Недостатком указанного устройства является низкая точность за счет малой девиации частоты колебаний аэродинамического генератора.The disadvantage of this device is the low accuracy due to the small deviation of the oscillation frequency of the aerodynamic generator.

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].The prototype is a device containing a housing with a pressure transducer installed in it, drive and vibration collection units, a power source, a downhole communication line with the wellhead, and a pressure transducer made in the form of a hollow mechanical resonator-tuning fork, the ends of the branches of which are curved in the form of elastic tubular springs ( Bourdon tube), and the cavity of the tubular springs communicate with the cavity made in the branches of the tuning fork, and are connected through the membrane to the annulus of the well [3].

Недостатком является низкая надежность за счет невысокой виброустойчивости, обусловленной несбалансированностью резонатора-камертона.The disadvantage is the low reliability due to the low vibration resistance due to the imbalance of the resonator tuning fork.

Техническая задача заключается в создании надежного устройства для контроля на забое в процессе бурения давления бурового раствора.The technical problem is to create a reliable device for monitoring on the face during drilling mud pressure.

Технический результат - повышение виброустойчивости устройства.The technical result is an increase in vibration resistance of the device.

На фиг.1 показано устройство для измерения давления бурового раствора в скважине.Figure 1 shows a device for measuring the pressure of a drilling fluid in a well.

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.The device, located in a container above the bit, contains a housing 1 with a pressure transducer installed in it, in the form of a mechanical resonator mounted on the axis 2, drive units 3 and 4 oscillations, a membrane 5, a communication line 6 of the face with the wellhead, while the transducer The pressure is made in the form of a multi-coil tubular spring 7 with pins 8 fixed on its free end, in the gap between which there is a spiral 9 of a mechanical oscillating balance-spiral 10 system, the free end of the tubular spring being fixed With the help of pins, it is able to move around the circumference of the spiral, changing its effective length.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.When applying an electric current pulse to the drive system 3, the balance 10 deviates from its equilibrium state as a result of the interaction of the magnetic fields of the permanent magnet 3 and the magnetic field induced in the drive system. After the momentum is removed, the balance-spiral system will begin to oscillate around its equilibrium position. At the same time, an alternating current EMF with a frequency determined by the balance parameters and the length of the spiral will be induced in the oscillation removal system 4. This frequency signal enters the communication channel and then to the receiving device at the wellhead.

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.With a change in the pressure of the drilling fluid at the bottom of the well being drilled, the membrane 5 installed in the housing 1 bends, the pressure of the oil filling the membrane cavity and the tubular spring (helix) 7 changes. In this case, the free end of the tubular spring with pins 8 fixed to it moves around the circumference of the spiral 9, changing the length of the spiral proportionally to the changing drilling fluid pressure. As a result, the frequency of the oscillation of the balance changes.

Изменение периода колебания баланса от изменения действующей длины спирали определяется выражением [4]:The change in the period of oscillation of the balance from changes in the effective length of the spiral is determined by the expression [4]:

Claims (1)

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. A device for measuring the pressure of a drilling fluid in a well, comprising a housing with a pressure transducer installed therein, in the form of a mechanical resonator mounted on an axis, drive and vibration collection units, a membrane, a downhole communication line with the wellhead, characterized in that the pressure transducer is made in in the form of a multi-coil tubular spring with pins fixed on its free end, in the gap between which there is a spiral of a mechanical oscillating balance-spiral system, the free end of the tubular spring with fixed pins on it is able to move around the circumference of the spiral, changing its effective length.