Результат интеллектуальной деятельности: СЕКЦИЯ ТОКОПОДВОДА К ЭЛЕКТРОБУРУ

Изобретение относится к электробуровой технике, а именно к бурильным трубам, оснащенным кабельной линией.

Из уровня техники известно немало конструкций бурильных труб с размещенной внутри кабельной линией.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу, кабельную линию с волнообразным участком кабеля в эластичной оболочке и деталями для ее крепления (А.с. СССР №275921, Е21b 17/00, 1970).

Волнообразный кабель при монтаже растягивается до необходимой длины, благодаря чему обеспечивается надежное соединение между кабельными линиями соседних бурильных труб.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу, муфту и ниппель с сухарями и несимметрично выполненными пазами и выступами, накидную гайку с наружной резьбой, кабельную линию с контактным стержнем и контактной муфтой, которые прикреплены болтами к сухарям (А.с. СССР №195402, Е21b, 1967).

Предполагается, что несимметрично выполненные выступы и пазы на ниппеле и муфте надежно фиксируют бурильные трубы и обеспечивают качественное соединение кабельных линий при условии тщательной окружной ориентации труб перед свинчиванием.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с муфтой и ниппелем, кабельную линию с контактной муфтой и контактным стержнем, которые прикреплены к муфте и ниппелю бурильной трубы, причем в боковой поверхности контактного стержня выполнены наклонные каналы (А.с. СССР №620577, Е21В 3/10, 1978).

Наклонные каналы предназначены для удаления промывочной жидкости из полости между контактным стержнем и муфтой бурильной трубы в полость последней с целью улучшения качества контакта между кабельными линиями соседних бурильных труб.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с ниппелем и муфтой по концам, отрезок коаксиального кабеля, оканчивающийся двухконтактным стержнем и конусной втулкой цангового зажима с одной стороны и коаксиальным двухконтактным гнездом и разрезной цангой с другой стороны, которые закреплены на подвижных в радиальном и угловом направлениях опорах, размещенных в проточках муфты и ниппеля (Пат. РФ №2229583, Е21В 17/02, 2004). Применение подвижных опор обеспечивает центрирование гнезда и стержня и таким образом исключает механическое повреждение контактных соединений.

Недостатки перечисленных секций токоподвода к электробуру проистекают из размещения кабельных линий внутри бурильных труб и заключаются в уменьшенном проходном сечении последних и повышенном гидравлическом сопротивлении при движении промывочной жидкости. Кроме того, в местах крепления кабельных линий создаются условия для турбулизации потока жидкости, ускоряющей эрозию и коррозию труб. И, наконец, из-за уменьшенного проходного сечения невозможен спуск в колонну бурильных труб исследовательской аппаратуры и торпеды для ликвидации прихвата.

Известны изобретения, которые касаются секций токоподвода к электробуру со сквозным проходным отверстием постоянного сечения, по которому может быть спущена торпеда или другая аппаратура.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с ниппелем и муфтой, протекторы с продольными пазами, кабельные линии с компенсатором длины, контактными стержнями и контактными муфтами, хомуты, подвижное кольцо на поверхности муфты, снабженное защелками и каналами для контактных стержней, и ниппель с гнездами для их размещения (А.с. СССР №463775, Е21b 17/00, 1975).

Недостаток секции токоподвода к электробуру состоит в сложности монтажа, предусматривающего ориентирование подвижного кольца для стыковки стержней с муфтами и использование специальных приспособлений для свинчивания бурильных труб при спускоподъемных операциях, а также в возможности повреждения закрепленных на ней с помощью хомутов кабельных линий.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с муфтой и ниппелем, концентрично или эксцентрично установленную в ней внутреннюю трубу с гильзами по концам, одна из которых выполнена с пазом, а другая - с выступом, и кабельную линию с муфтой и стержнем, которые закреплены в гильзах (А.с. СССР №211463, Е21b 17/00, 1968).

К недостатку секции токоподвода к электробуру следует отнести несимметричность ее поперечного сечения в месте соединения кабельных линий, что требует точной ориентации бурильных труб по вертикальной оси и в окружном направлении при свинчивании и сопряжено с дополнительной затратой времени.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с муфтой и ниппелем и вмонтированный в канал бурильной трубы трубчатый кабель, оборудованный по концам полой контактной втулкой с контактными кольцами внутри и полым контактным наконечником с контактными кольцами снаружи (А.с. СССР №157942, Е21b, 1963).

Недостатком принятой за прототип секции токоподвода к электробуру является то, что прокачка промывочной жидкости происходит по трубчатому кабелю, имеющему ограниченную термомеханическую прочность. Вследствие этого действующее на трубчатый кабель давление промывочной жидкости способно нарушить герметичность между наконечником и втулкой и привести к попаданию жидкости на контактные кольца, вызвав пробой в соединении.

Задачей изобретения является повышение надежности и ремонтопригодности секции токоподвода к электробуру.

Поставленная задача решается тем, что в секции токоподвода к электробуру, включающей бурильную трубу, оснащенную муфтой и ниппелем, и кабель с присоединенными по концам токопроводящими кольцами, вмонтированными в контактную втулку со стороны ниппеля и в контактный наконечник со стороны муфты, согласно изобретению, в бурильной трубе размещена с кольцевым зазором внутренняя труба из износостойкого материала, у которой один конец зафиксирован в муфте с помощью гильзы, а другой - в ниппеле посредством оправки, контактная втулка вмонтирована в гильзу, контактный наконечник - в оправку, при этом кабель проложен в кольцевом зазоре и навит вокруг внутренней трубы вблизи контактной втулки.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой схематично изображена секция токоподвода к электробуру, и фиг. 2, где представлена зона свинчивания вышеназванных секций.

Секция токоподвода к электробуру включает бурильную трубу 1, оснащенную муфтой 2 и ниппелем 3, в которой с образованием кольцевого зазора 4 размещена внутренняя труба 5 из износостойкого материала, например из нержавеющей стали (фиг. 1). Концы внутренней трубы 5 зафиксированы в муфте 2 и ниппеле 3 посредством гильзы 6 и оправки 7, обеспечивающих концентричность труб 1 и 5. В кольцевом зазоре 4 проложен кабель 8 с плоскими токопроводящими жилами (не показаны). Форма сечения жил минимизирует ширину зазора 4 и позволяет применить внутреннюю трубу 5 с отверстием большего поперечного сечения и низким гидравлическим сопротивлением. Плоские жилы кабеля 8 приварены к токопроводящим кольцам 9 и 10, которые размещены соответственно на наружной поверхности контактного наконечника 11 и на внутренней поверхности контактной втулки 12, выполненных из резины с высокими электроизоляционными и термомеханическими свойствами и имеющих рассчитанную по программе Ansys геометрическую конфигурацию. Контактные наконечник 11 и втулка 12 установлены на металлической оправке 7 и гильзе 6. Вблизи контактной втулки 12 кабель 8 навит вокруг внутренней трубы 5 в спираль 13, которая размещается в кольцевой полости 14 муфты 2 и может растягиваться до необходимых размеров при монтаже секции токоподвода в заводских условиях. Запас кабеля 8 в спирали 13 может быть также использован в случае замены контактного наконечника 11 или контактной втулки 12 в секции токоподвода.

При свинчивании секций токоподвода в колонну с помощью муфты 2 и ниппеля 3 контактный наконечник 11 одной секции входит в контактную втулку 12 другой секции, обеспечивая контакт токопроводящих колец 9 и 10 и последовательное соединение одноименных плоских жил в непрерывный электрический канал подвода питания к электробуру (фиг. 2). Одновременно при свинчивании секций происходит прижатие торцов соседних внутренних труб 5 друг к другу с образованием внутри них непрерывного отверстия 15, годного для прокачки под давлением промывочной жидкости. По непрерывному отверстию 15 может быть также спущена торпеда для ликвидации прихватов бурильной колонны или другая аппаратура. Перед свинчиванием между торцами внутренних труб устанавливается уплотнительная манжета (не показана) для ликвидации зазора и предотвращения их абразивного и эрозионного износа в местах стыка.

Во время работы контактный наконечник 11 и контактная втулка 12 из резины плотно примыкают друг к другу под действием давления промывочной жидкости и не допускают попадание последней между токопроводящими кольцами 9 и 10, что повышает надежность работы колонны из секций токоподвода. Кроме того, в секциях токоподвода дорогостоящая бурильная труба 1 и кабель 8 защищены от износа, поскольку промывочная жидкость движется по внутренним трубам 5. Это снижает эксплуатационные расходы, повышает ресурс работы секций токоподвода и улучшает их ремонтопригодность.