секция токоподвода к электробуру

Формула изобретения

1. Секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу, снабженную ниппелем и муфтой трубного замка, а также кабельную секцию, содержащую отрезок двухжильного кабеля, оканчивающегося закрепленным на опорах в трубном замке конусным гнездом и стержнем разъемного контактного соединения, отличающаяся тем, что разъемное контактное соединение кабельной секции выполнено в виде коаксиального разъема, образованного концентрично установленными в изоляционных втулках полыми цилиндрическими проводниками, которые с одной стороны подключены к жилам кабеля, а с другой оканчиваются контактными наконечниками, причем на входе в разъем у основания конусного сочленения гнезда со стержнем установлено цанговое зажимное устройство.

2. Секция по п.1, отличающаяся тем, что опоры закреплены на подвижных, имеющих возможность перемещения в радиальном и угловом направлениях кольцах, размещенных в проточках муфты и ниппеля замка.

3. Секция по п.1, отличающаяся тем, что кабельная секция выполнена на отрезке коаксиального кабеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электробуровой технике, а именно к токоподводу электробуров, предназначенных для бурения нефтегазовых скважин.

Известны токоподводы к электробуру по схеме два провода - труба, состоящие из секций, включающих бурильные трубы, снабженные ниппелем и муфтой трубного замка, а также кабельные секции, содержащие отрезок двухжильного кабеля, оканчивающийся закрепленными на опорах в трубном замке конусным гнездом и стержнем разъемного контактного соединения [1].

Основным недостатком известных секций токоподвода является низкая надежность работы вследствие частого выхода из строя кабельных секций.

Наиболее распространенными видами повреждений кабельных секций являются (Архангельский Н.К. Совершенствование токоподвода для электробуров. В книге “Электробурение”. - М., 1964 г.);

- пробой изоляции по поверхности разъема кабельных соединений между контактными кольцами и обрыв медных токопроводящих шинок, соединяющих жилы кабеля с контактными наконечниками (65%);

- пробой изоляции в местах сращивания жил кабеля с разъемными контактными соединениями (15%);

- пробой изоляции жил кабеля (5%);

- внешние механические повреждения контактных соединений (15%). Причинами перечисленных повреждений являются конструктивные недостатки у применяемых кабельных секций, к числу которых относятся:

- ненадежная защита контактных соединений с помощью конусного резинового уплотнения от проникновения промывочной жидкости;

- жесткое крепление опор кабельной секции в трубном замке, вследствие чего при наличии эксцентриситета между гнездом и стержнем контактного соединения в токоподводящих шинках при свинчивании труб возникает значительные механические напряжения, способствующие разрушению шинок под действием возбуждаемых при бурении динамических нагрузок;

- применение в контактных соединениях шинок прямоугольного сечения, что приводит к созданию в разъеме неоднородного электрического поля, облегчающего пробой изоляции;

- резкое изменение поперечного сечения промывочного канала в бурильных трубах в местах крепления кабельных секций, в результате чего создаются условия для возникновения кавитации и внешнего повреждения под ее воздействием контактного соединения;

- относительно большое поперечное сечение кабельной секции, в связи с чем потеря напора промывочной жидкости в бурильных трубах достигает 50%.

Наиболее близкой из известных секций токоподвода к предлагаемой является муфта кабельной секции токоподвода электробура [2].

В этом изобретении для исключения пробоя в контактном соединении гнездо кабельной секции снабжено камерой, заполненной жидким диэлектриком, который, как утверждают авторы, должен вытесняться из камеры в процессе бурения при обжатии ее внешним гидростатическим давлением и предотвращать тем самым проникновение промывочной жидкости в разъем. Однако создаваемое внутри такой муфты противодавление не может быть больше внешнего давления промывочной жидкости из-за потерь давления на деформирование оболочки камеры и поэтому не исключается проникновение промывочной жидкости в разъем. Кроме того, в этом соединении, как и в других известных кабельных секциях, отсутствует центрирование гнезда со стержнем при соединении труб, в результате чего в конусном соединении разъема может возникать односторонний зазор, который также будет способствовать проникновению жидкости внутрь разъема.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков, т.е. повышение надежности работы кабельных секций.

Указанная задача решается тем, что секция токоподвода к электробуру включает бурильную трубу, снабженную ниппелем и муфтой трубного замка, а также кабельную секцию, содержащую отрезок двухжильного кабеля, оканчивающегося закрепленным на опорах в трубном замке конусным гнездом и стержнем разъемного контактного соединения, при этом разъемное контактное соединение кабельной секции выполнено в виде коаксиального разъема, образованного концентрично установленными в изоляционных втулках полыми цилиндрическими проводниками, которые с одной стороны подключены к жилам кабеля, а с другой оканчиваются контактными наконечниками, причем на входе в разъем у основания конусного сочленения гнезда со стержнем установлено цанговое зажимное устройство.

Опоры кабельной секции закреплены на подвижных, имеющих возможность перемещения в радиальном и угловом направлениях кольцах, размещенных в проточках муфты и ниппеля замка, а кабельная секция выполнена на отрезке коаксиального кабеля.

Сравнение заявленных технических решений с прототипами позволяет установить их соответствие критерию “новизна”. При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие данное изобретение от прототипов, не были выявлены и потому они обеспечивают заявленному техническому решению соответствие критерию “существенные отличия”.

На фиг.1 показан общий вид секции токоподвода к электробуру в сборе с бурильной трубой и кабельной секцией, на фиг.2 - вид на торец секции токоподвода, а на фиг.3 и фиг.4 - разрезы контактного стержня и гнезда по плоскостям А-А и Б-Б.

Секция токоподвода (фиг.1 и фиг.2) включает в себя отрезок коаксиального кабеля 1, двухконтактный стержень 2 с опорой 3, образующий с коаксиальным двухконтактным гнездом 4 с опорой 5 коаксиальный разъем. Опоры 3 и 5 кабельной секции крепятся винтами к подвижной в радиальном и угловом направлениях кольцам 6, размещенным в проточках ниппеля 7 и муфты 8 трубного замка бурильных труб 9.

Контактный стержень 2 (фиг.3) содержит два концентрично установленных и изолированных между собой втулкой 10 полых цилиндрических проводников 11 и 12. При этом сквозь проводник 11 проходит внутренняя жила 13 коаксиального кабеля 1, которая на выходе из проводника 11 припаяна к торцу наконечника 14. Проводник 12 с одной стороны приварен к внешнему проводнику 15 (оплетке кабеля), а с другой стороны оканчивается наконечником 16. На втулке 10 между наконечниками 14 и 16 выполнен конус 17, а на другом конце - конусное углубление 18, сочлененное с оконечным концом кабельной изоляции. На цилиндрическом проводнике 12 закреплены изоляционная втулка 19, на которой установлена металлическая обойма 20, оканчивающаяся с одной стороны опорой 3, а на другой - свободно установлена конусная втулка 21 цангового зажима, поджатая пружиной 31. Контактное гнездо 4 (фиг.2), так же, как и стержень 2, содержит два концентрично установленных и изолированных между собой втулкой 22 (фиг.4) цилиндрических проводника 23 и 24, заканчивающихся контактными наконечниками 25 и 26. На проводник 24 запрессована изоляционная втулка 27, на которую насажана обойма 28, аналогичная обойме 20, но в отличие от нее имеет на конце разрезную цангу 29, расположенную над основанием конусной части втулки 27.

Устройство работает следующим образом.

При свинчивании бурильных труб с помощью муфты 8 и ниппеля 7 стержень 2 одной кабельной секции входит в гнездо 4 другой секции, при этом происходит центрирование гнезда и стержня за счет смещения подвижных колец 6 и соединение контактов. В конце свинчивания конусная втулка 21 отжимает цангу 29, что создает надежное уплотнение разъема. Кроме того, благодаря зажиму цанги 29 и установке кабельной секции на подвижных кольцах 6, стержень 2 в момент соединения не проворачивается в гнезде, что исключает появление в контактном соединении скручивающих усилий.

Стержень 2 и гнездо 4 отсоединяются от кабеля при ремонтах снятием изоляции и отсоединением жил кабеля от проводников разъема в местах, обозначенных позицией 30.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №202022, Е 21 В 17/02, 1967.

2. Фоменко Ф.Н. Бурение скважин электробуром. - М.: Недра, 1974, с. 116, рис.52.