Результат интеллектуальной деятельности: СЕКЦИЯ ТОКОПОДВОДА К ЭЛЕКТРОБУРУ

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

В патентной литературе достаточно широко представлены конструкции бурильных труб с кабельной линией.

Известна секция токоподвода к электробуру, содержащая бурильную трубу с резьбовыми окончаниями, муфту, ниппель и кабельную линию с участком волнообразного кабеля, заключенного в эластичную оболочку (А.с. СССР №275921, E21b 17/00, 1970).

Благодаря участку волнообразного кабеля кабельная линия растягивается до необходимой длины при укладке в бурильную трубу, что повышает надежность соединения кабельных линий соседних секций токоподвода.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу, муфту и ниппель, которые снабжены сухарями и несимметрично выполненными пазами и выступами, кабельную линию с контактным стержнем и контактной муфтой, прикрепленные к сухарям, и накидную гайку с наружной резьбой (А.с. СССР №195402 E21b, 1967).

За счет несимметричных выступов и пазов на ниппеле и муфте обеспечивается надежное фиксирование бурильных труб и качественное соединение их кабельных линий.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с резьбовыми окончаниями, муфту, ниппель, кабельную линию с контактной муфтой и контактным полым стержнем, в боковой поверхности которого выполнены наклонные каналы (А.с. СССР №620577, Е21В 3/10, 1978).

Наклонные каналы служат для удаления промывочной жидкости с поверхности контактного стержня в бурильную трубу и улучшения контактного соединения между кабельными линиями соседних секций.

Известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с резьбовыми окончаниями, ниппель, муфту, коаксиальный кабель с контактным стержнем и конусной втулкой цангового зажима на одном конце и контактным гнездом и разрезной цангой на другом конце, которые закреплены на подвижных в радиальном и угловом направлении кольцах, размещенных в проточках муфты и ниппеля (Пат. РФ №2229583 Е21В 17/02, 2004).

Подвижные кольца обеспечивают центрирование контактного гнезда и контактного стержня и предотвращают механическое повреждение контактного соединения.

Недостатки рассмотренных секций токоподвода к электробуру с размещенной внутри бурильной трубы кабельной линией заключаются в уменьшенном проходном сечении сквозного отверстия и высоких потерях напора промывочной жидкости, ускоренной эрозии и коррозии бурильных труб в местах крепления кабельных линий, а также в невозможности спуска в колонну бурильных труб исследовательской аппаратуры и торпеды для ликвидации прихвата.

Из патентной литературы известны секции токоподвода к электробуру, в которых имеется сквозное отверстие постоянного сечения.

Например, известна секция токоподвода к электробуру, содержащая бурильную трубу с резьбовыми окончаниями, ниппель, муфту, протекторы с продольными пазами, кабельные линии с компенсаторами длины, контактными стержнями и муфтами, хомуты, подвижное кольцо с защелками и каналами под контактные стержни, ниппель с гнездами для защелок и контактных стержней (А.с. СССР №463775, E21b 17/00, 1975).

Недостаток секции токоподвода к электробуру состоит в трудоемкости монтажа, предусматривающего ориентирование подвижного кольца для стыковки контактных стержней с контактными муфтами, а также в возможности повреждения закрепленных снаружи с помощью хомутов кабельных линий.

Также известна секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с резьбой на концах, замковые соединения, внутреннюю трубу, оснащенную снаружи гильзой с пазом на одном конце и гильзой с выступом на другом, и кабельную линию с муфтой и стержнем, которые закреплены в гильзах (А.с. СССР №211463, E21b 17/00, 1968).

К недостатку секции токоподвода к электробуру надлежит отнести несимметричность относительно продольной оси, требующая дополнительных затрат времени на ориентацию секций при их свинчивании на скважине. Другим недостатком является сложное замковое соединение и его большая металлоемкость.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является секция токоподвода к электробуру, включающая бурильную трубу с резьбой на концах, муфту, ниппель и трубчатый кабель, оснащенный по концам контактными кольцами, установленными в контактной втулке на нижнем конце и в контактном наконечнике на верхнем конце (А.с. СССР №157942, E21b, 1963).

Здесь и далее по тексту термин «верхний» или «верх» относится к элементу секции токоподвода, расположенному ближе к устью скважины.

Хотя в принятой за прототип секции токоподвода к электробуру имеется сквозное сплошное отверстие в трубчатом кабеле, однако по нему можно спустить в скважину только исследовательскую аппаратуру, но не торпеду из-за его низких механических свойств. Кроме того, одновременное применение муфты и ниппеля увеличивает металлоемкость и удорожает соединение секций токоподвода к электробуру.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности секции токоподвода к электробуру.

Поставленная задача решается тем, что в секции токоподвода к электробуру, включающей бурильную трубу с верхним и нижним ниппельными окончаниями, муфту, кабель с контактными кольцами по концам, вмонтированными в контактный наконечник и контактную втулку, согласно изобретению, в бурильную трубу с кольцевым зазором для прокладки кабеля помещена внутренняя труба, верхний конец внутренней трубы зафиксирован в верхнем ниппельном окончании посредством ввернутой в нее верхней оправки, на которой установлен контактный наконечник, в нижний конец внутренней трубы вставлена нижняя оправка, зафиксированная в нижнем ниппельном окончании и охваченная на противоположном конце контактной втулкой, сквозь которую проходит ввинченный в нижнюю оправку патрубок, при этом муфта закреплена на нижнем ниппельном окончании.

Для пояснения изобретения на фиг. 1 представлена секция токоподвода к электробуру, а на фиг. 2 - область свинчивания секций между собой.

Секция токоподвода к электробуру включает бурильную трубу 1 с верхним 2 и нижним 3 ниппельным окончанием, муфту 4, установленную на нижнем ниппельном окончании, и внутреннюю трубу 5 из износостойкого материала, образующую с бурильной трубой 1 кольцевой зазор 6, в котором проложен кабель 7 (фиг. 1, 2). Кабель 7 имеет плоские токопроводящие жилы и снабжен по концам контактными кольцами 8, которые размещены в кольцевых проточках резиновых элементов, установленных снаружи контактного наконечника 9 и внутри контактной втулки 10. Резиновые элементы обладают высокими электроизоляционными и термомеханическими свойствами, а их геометрическая конфигурация рассчитана по программе Ansys. Применение плоских жил кабеля 7 позволяет уменьшить величину зазора 6 и за счет этого применить внутреннюю трубу 5 с большим проходным сечением. В верхний конец внутренней трубы 5 ввернута верхняя оправка 11, которая добавочно закреплена в верхнем ниппельном окончании 2 посредством винтов 12. Верхняя оправка 11 имеет на нижнем конце внутреннюю коническую поверхность. На продолжении верхней оправки 11 установлен с помощью винтов 13 контактный наконечник 9. В нижний конец внутренней трубы 5 вставлена нижняя оправка 14, зафиксированная в нижнем ниппельном окончании 3 винтами 15. Верхняя и нижняя оправки 11 и 14 обеспечивают концентричность бурильной трубы 1 и внутренней трубы 5. На противоположном конце в нижнюю оправку 14 ввинчен патрубок 16 и установлена контактная втулка 10, закрепленная винтом 17. Патрубок 16 проложен коаксиально контактной втулке 10. На нижнем конце патрубок 16 имеет внутреннюю коническую поверхность. Муфта 4 опоясывает нижнюю оправку 14, контактную втулку 10 и патрубок 16, предохраняя их от механического повреждения при монтаже на скважине. Для удобства сборки или ремонта секции токоподвода, например, замены контактного наконечника 9 или контактной втулки 10 участок кабеля 7 навит в спираль, которая уложена в кольцевой полости между нижней оправкой 14 и муфтой 4 и может быть растянута до нужной длины.

Секции токоподвода свинчиваются в колонну в следующем порядке. Первая секция токоподвода с обращенным вверх верхним ниппельным окончанием 3 и присоединенным снизу бурильным оборудованием спускается в скважину, после чего на ниппельное окончание 3 накручивается муфта 4 второй секции (фиг. 2). При накручивании патрубок 16 входит с небольшим зазором в верхнюю оправку 11, при этом имеющиеся на их нижних концах внутренние конические поверхности составляют практически гладкую поверхность. Одновременно контактная втулка 10 насаживается на контактный наконечник 9 и между размещенными на них токопроводящими кольцами 8 образуется механический контакт. За счет прикладываемого при работе бурильного оборудования давления промывочной жидкости резиновые элементы наконечника 9 и контактной втулки 10 плотно прилегают друг к другу и не пропускают жидкость между токопроводящими кольцами 8, что повышает надежность и работоспособность колонны из секций токоподвода. Продолжая действовать аналогичным образом, из секций токоподвода собирают колонну необходимой длины. В колонне имеется непрерывный канал подвода питания к электробуру и непрерывное сплошное отверстие 18, образованное цилиндроконическими отверстиями внутренних труб 5, нижних 14 и верхних оправок 11 и патрубков 16. В непрерывном сплошном отверстии 18 отсутствуют резкие изменения сечения, поэтому оно практически не подвержено абразивному и эрозионному износу при прокачке промывочной жидкости. По сплошному отверстию 18 может быть спущена торпеда для ликвидации прихватов бурильной колонны или другая аппаратура. За счет движения промывочной жидкости по непрерывному сплошному отверстию 18 всецело защищены от износа бурильная труба 1 и кабель 7, что повышает ресурс работы секций токоподвода и облегчает их ремонт.