Результат интеллектуальной деятельности: Способ монтажа токоподвода к электробуру при бурении скважины

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано для токоподвода и двухсторонней передачи сигналов с устья скважины на системы телеметрии низа бурильной колонны в процессе бурения.

Известен способ монтажа линии связи для контроля параметров бурения (патент RU 84063 U1, МПК Е21В 47/12 (2006.01), опубл. 2009 г.), включающий подачу электрического кабеля внутрь бурильной трубы секциями, центрирование секций кабеля с опорой на внутреннюю поверхность бурильной трубы расклинивающим устройством.

Недостатком такого способа является низкая надежность работы полученной линии связи, что объясняется возможностью механического повреждения кабельной секции при монтаже и эксплуатации, а также - возможностью проникновения бурового раствора на токонесущие элементы через разъемы.

Наиболее близким к заявляемому способу и принятым в качестве прототипа является способ монтажа, реализуемый при использовании секции токоподвода к электробуру для бурения скважин (патент RU 2229583, МПК Е21В 17/02 (2000.01), опубл. 2004 г.), включающий подачу электрического кабеля внутрь бурильной трубы секциями, длина которых равна длине бурильной трубы, центрирование секций кабеля с опорой на внутреннюю поверхность бурильной трубы, свинчивание бурильных труб, осуществление электроконтакта кабельных секций соединением разъемов. При этом коаксиальные разъемы образованы 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. Такой способ монтажа позволяет несколько повысить надежность соединения секций за счет использования более надежной конструкции разъема.

Однако, надежность полученного при монтаже токоподвода недостаточна из-за ненадежного соединения разъемов кабельных секций при свинчивании бурильных труб, возможности механического повреждения кабельной секции при монтаже и эксплуатации, а также - воздействия бурового раствора на кабельные секции. Бурильная труба выполнена составной из трех частей, что также снижает надежность и усложняет монтаж бурильной колонны с токоподводом.

Технической задачей заявляемого способа монтажа является повышение надежности токоподвода к электробуру при бурении скважины за счет исключения воздействия бурового раствора на кабельные секции и их механического повреждения при монтаже и эксплуатации, надежной электроизоляции контактов и усиления прочности соединения кабельных секций.

Поставленная техническая задача решается за счет усовершенствования способа монтажа токоподвода к электробуру при бурении скважины, включающего подачу электрического кабеля внутрь бурильной трубы секциями, длина которых равна длине бурильной трубы, центрирование кабельных секций с опорой на внутреннюю поверхность бурильной трубы, свинчивание бурильных труб, осуществление электроконтакта разъемов кабельных секций.

Это усовершенствование заключается в том, что до подачи электрического кабеля внутрь бурильной трубы каждую его секцию, размещают в жестком корпусе, центрирование кабельных секций осуществляют опорой корпусов кабельных секций на внутреннюю поверхность бурильной трубы, осуществляют герметизацию корпусов кабельных секций, последующий электроконтакт разъемов и осевую фиксацию корпусов кабельных секций относительно бурильных труб.

Размещение каждой кабельной секции в жестком герметичном корпусе до подачи электрического кабеля внутрь бурильной трубы позволяет исключить возможность механического повреждения кабельных секций при монтаже и эксплуатации и исключить воздействие бурового раствора на кабельные секции.

Центрирование кабельных секций опорой корпусов кабельных секций на внутреннюю поверхность бурильной трубы исключает контакт с бурильной трубой и механическое повреждение кабельных секций при монтаже и эксплуатации.

Осуществление герметизации корпусов кабельных секций, электроконтакт разъемов и осевую фиксацию корпусов кабельных секций относительно бурильных труб позволяет повысить качество монтажа и создать надежную электрозащиту разъемов, что в целом повышает надежность полученного токоподвода.

В предлагаемом способе герметизацию корпусов кабельных секций и электроконтакт разъемов осуществляют до свинчивания бурильных труб, после чего свинчивают бурильные трубы при относительном осевом перемещении корпусов кабельных секций и бурильных труб, осуществляя их осевую фиксацию, что позволяет получить надежный токоподвод, размещенный в бурильной колонне, в котором исключено воздействие бурового раствора на кабельные секции и на электроконтакты.

Корпуса кабельных секций могут заполнить диэлектрической жидкостью для повышения надежности полученного токоподвода за счет дополнительной диэлектрической защиты и повышения герметичности соединения из-за разгрузки корпуса кабельной секции от действия внешнего давления бурового раствора. При этом плотность диэлектрической жидкости, по глубине скважины может быть разной в зависимости от соотношения скважинного давления и давления, создаваемого буровым насосом на устье скважины.

При монтаже используют цельную бурильную трубу, что повышает надежность полученного токоподвода и бурильной колонны в целом, а также упрощает монтаж.

Заявляемый способ поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 изображена бурильная труба с кабельной секцией в жестком корпусе, на фиг. 2 - схема монтажа токоподвода.

Способ монтажа токоподвода к электробуру при бурении осуществляется следующим образом.

Электрический кабель подают внутрь бурильной трубы 1 секциями 2, длина которых равна длине бурильной трубы 1. До подачи электрического кабеля внутрь бурильной трубы 1 каждую его секцию 2, размещают в жестком герметичном корпусе 3. До свинчивания бурильных труб 1 герметичный корпус 3 с кабельной секцией 2 висит в бурильной трубе 1, опираясь упором 4 на центратор 5. Далее осуществляют герметизацию корпусов 3 и электроконтакт кабельных секций 2, соединяя разъемы 6 и 7, после чего фиксируют корпуса 3 секций 2 друг относительно друга с помощью муфты 8. После этого свинчивают бурильные трубы 1 при относительном осевом перемещении корпуса 3 и бурильной трубы 1, а затем осуществляют фиксацию корпуса 3 в радиальном направлении с опорой на внутреннюю поверхность 9 бурильной трубы 1 центратором 10 и в осевом - гайкой 11. Корпуса 3 кабельных секций 2 заполняют диэлектрической жидкостью и при бурении используют цельную бурильную трубу 1.

Пример конкретного выполнения

Предложенным способом осуществляли монтаж токоподвода к электробуру при бурении скважины глубиной до 5000 м. Подавали электрический кабель внутрь цельной бурильной трубы 1 секциями 2, длина которых равна, например, 12 м - длине бурильной трубы 1. Корпуса 3 кабельных секций 2 заполняли диэлектрической жидкостью, например, трансформаторным маслом или фторорганической жидкостью с плотностью более 1 т/м³. В результате получили токоподвод, расположенный в бурильной колонне, состоящий из соединенных между собой кабельных секций 2 в герметичном корпусе 3, обеспечивающий надежную подачу электроэнергии к электробуру, работающему при давлении бурового раствора на устье скважины до 200 атм.

Таким образом, использование заявляемого способа позволяет повысить надежность токоподвода к электробуру при бурении скважины за счет исключения возможности механического повреждения кабельной секции при монтаже и эксплуатации, надежного соединения разъемов кабельных секций и исключения воздействия бурового раствора на кабельные секции и электроконтакты.