Переводник диэлектрический разделительный для буровых колонн

Полезная модель относится к промысловой геофизике и предназначена для электрического разделения буровой колонны, для забойной навигационной системы с электромагнитным каналом связи. Может использоваться для навигации процесса бурения наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин.
Известен электрический разделитель колонны бурильных труб по патенту России RU75425, E21B47/12, 2008г. Данный аналог содержит два металлических переводника, электрически изолированных друг от друга, и внутреннюю трубу с конусной частью, также изолированную от одного из переводников. Один из переводников, изолированный от внутренней трубы, выполняют с ответной конусной поверхностью, и соединяют с внутренней трубой при помощи стягивающей и упорной гаек. При этом стягивающая гайка соединена с внутренней трубой, а упорная - с переводником, причем стягивающая гайка изолирована от переводника и упорной гайки. Недостатком является сложность изготовления и сборки разделителя, связанная с необходимостью изготовления деталей с сопрягающимися конусными поверхностями, со сборкой большого количества деталей, в частности, с установкой внутренней трубы, со сложностью центрирования деталей.  В результате сложность конструкции обуславливает высокую трудоемкость изготовления, сборки и ремонта изделия.
Известен электрический разделитель колонны бурильных труб по заявке на изобретение России RU2005110309, E21B47/12, 2005г. Электрический разделитель колонны бурильных труб состоит из верхнего и нижнего металлических переводников, диэлектрически изолированных друг от друга. Между верхним и нижним металлическими переводниками установлены внутренняя труба и внешний корпус с изоляционной прокладкой из высокопрочного токонепроводящего материала между ними. При этом внутренняя труба и внешний корпус в своем соединении выполнены с малым углом конусности, между внутренней трубой и верхним переводником помещена изоляционная шайба. Внутренняя труба от внешнего корпуса до нижнего переводника покрыта наружным слоем изоляционного полимерного композиционного материала, а в месте соединения с верхним переводником - снабжена внутренним изоляционным слоем. Недостатком является сложность выполнения и установки конусных деталей, использование помимо сопрягаемых частей еще внешнего корпуса и внутренней трубы, что усложняет конструкцию, процесс ее сборки и ремонта.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электронно-непроводящая система для соединения металлических трубных элементов, особенно подходящая для использования в качестве антенной рамки, расположенной на большой глубине по патенту США US5163714, E21B47/12, 1992г. Система для сквозного соединения двух трубчатых элементов включает конические соединительные поверхности на трубчатых элементах, которые скреплены клеем. Поверхности сцепления содержат множество цилиндрических секций с постепенно увеличивающимся и уменьшающимся диаметрами соответственно. Между трубчатыми элементами вставлено множество разнесенных в осевом направлении центрирующих колец, чтобы обеспечить их правильное расположение и облегчить впрыскивание связующего материала между поверхностями соединения. Ряд разнесенных в осевом направлении проводящих колец, образующих часть антенны, окружают один из трубчатых элементов и изолированы от него слоем связующего материала. Токопроводящие кольца отделены друг от друга торическими элементами и шайбами. Наличие большого количества центрирующих колец является усложнением конструкции электрического разделителя и, как следствие, вызывает усложнение технологического процесса изготовления, сборки и ремонта электрического разделителя.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение технологичности сборки и ремонта диэлектрического разделительного переводника для буровых колонн.
Технический результат достигается за счет того, что в разделительном диэлектрическом переводнике для буровых колонн, содержащем два трубчатых корпуса и центрирующие элементы, трубчатые корпуса установлены один в другом соосно, с зазором, заполненным клеящим составом, в одном из корпусов выполнено сквозное отверстие для введения в зазор клеящего состава, согласно полезной модели, в верхний корпус коаксиально заведена часть нижнего корпуса, нижний корпус выполнен с двумя упорными уступами на наружной поверхности, в верхнем упорном уступе установлена внутренняя концевая втулка, поджатая поджимной гайкой, в нижнем упорном уступе установлена наружная концевая втулка, в которую упирается нижний конец верхнего корпуса, центрирующие элементы выполнены в виде пальцев, отверстие для заполнения зазора клеящим составом выполнено в нижней части верхнего корпуса, в верхней части верхнего корпуса выполнено отверстие для контроля заполнения зазора клеящим составом.
Технический результат обеспечивается тем, что фиксация корпусов переводника друг относительно друга происходит за счет применения концевых втулок, которые установлены в упорные уступы нижнего корпуса.
Монтаж устройства заключается в предварительной установке наружной кольцевой втулки в уступ нижнего корпуса, заведении конца нижнего корпуса внутрь верхнего корпуса, и в установке внутренней кольцевой втулки на уступ нижнего корпуса. Данные операции просты и технологичны, выполняются с помощью обычных инструментов, не требуют применения специального оборудования. Также за счет простоты конструкции переводник можно легко разобрать для ремонта, предварительно поместив его в печь для выжигания клеящего состава. Центрирование осей корпусов и фиксацию от их взаимного проворота достигают за счет установки центрирующих пальцев. Преимущество применения центрирующих пальцев перед центрирующими кольцами аналога заключается в уменьшении количества используемых деталей, в выполнении посадочных мест для центрирующих элементов на одном уровне, а не вдоль всей оси, в простоте установки пальцев и извлечения их из посадочных мест. Использование центрирующих пальцев, повышает технологичность сборки переводника. Зазор между корпусами переводника заполняется клеящим составом. Для этого в нижней части верхнего корпуса выполняется не менее одного бокового отверстия. Это отверстие в нижней части верхнего корпуса служит для подсоединения закачивающего шприца и закачки клея. На расстоянии от нижнего отверстия в верхней части верхнего корпуса выполнено хотя бы одно дополнительное отверстие для контроля заполнения зазора. Это расстояние не превышает длину сопряжения корпусов. Верхнее отверстие служит для индикации заполнения зазора. Наличие верхнего и нижнего отверстия, с описанным выше расположением, упрощает процесс заполнения зазора клеем и контроль заполнения клеем, предотвращает излишнее вытекание клея. Это позволяет защитить внешнюю поверхность переводника от загрязнений клеем, исключить операции по очистке поверхности, повысить технологичность сборки переводника.
На фиг. 1 представлен продольный разрез переводника диэлектрического разделительного для буровых колонн в сборке.
На фиг. 2 представлен поперечный разрез переводника диэлектрического разделительного для буровых колонн в сборке.
Переводник диэлектрический разделительный является обязательной составной частью забойной навигационной системы с электромагнитным каналом связи, предназначенной для навигации процесса бурения наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин. Переводник диэлектрический разделительный для буровых колонн выполняет функцию изолирующей вставки в компоновке бурового инструмента, с целью образования антенной части, состоящей из винтового забойного двигателя и узлов навигационной системы. Монтирование переводника в компоновку бурового инструмента производится за счет присоединительных резьб, выполненных на его концах.
Переводник диэлектрический разделительный для буровых колонн собирают следующим образом. Нижний стальной корпус 2 выполняют с двумя упорными уступами 10 и 11 на наружной поверхности. В нижний упорный уступ 10 устанавливают наружную концевую втулку 3. В пазы вставляют восемь центрирующих пальцев 5. В верхний стальной корпус 1 коаксиально заводят часть нижнего стального корпуса 2, с установленными на него вышеописанными комплектующими, с расчетным зазором. В верхний упорный уступ 11 устанавливают внутреннюю концевую втулку 4 и устанавливают, не затягивая, поджимную металлическую гайку 6. Втулки 3 и 4 и центрирующие пальцы 5 изготавливают из пластика с высокими прочностными и температурными свойствами. Величина зазора составляет 1,5-5мм. Далее совмещают пазы корпуса 1 с пальцами 5. Поджимную гайку 6 затягивают окончательно. Заполнение зазора между нижним корпусом 2 и верхним корпусом 1 клеящим составом 7 производят с применением метода вакуумирования, что гарантирует отсутствие несплошностей и стопроцентное заполнение зазора. Для этого в корпусе 1 выше втулки 3 выполнено нижнее резьбовое отверстие 8, ниже втулки 4 выполнено верхнее резьбовое отверстие 9. В корпусе 1 может быть выполнено несколько нижних отверстий 8 и несколько верхних отверстий 9. В уже собранном переводнике, в одно из боковых отверстий 8 или 9 в корпусе 1 устанавливают заглушку, а ко второму подключают пневмонасос. Насос включают на подачу воздуха внутрь зазора и по манометру набирают давление 2-5 атм. Затем конструкцию выдерживают пять минут и контролируют отсутствие падения давления по манометру. О герметичности зазора судят по отсутствию падения давления. Зазор между корпусами заполняют клеящим составом 7. Отверстие 8 для введения клеящего состава выполнено в нижней концевой части верхнего корпуса 1. Закачку клеящего состава выполняют в вертикальном положении заготовки. К отверстию 8 подсоединяют шприц с клеем и подают клей. Второе отверстие 9 выполнено в верхней части зазора между соединяемыми участками корпусов 1 и 2. Расстояние между отверстиями 8 и 9 зависит от длины сопряжения корпусов. Верхнее отверстие 9 служит для индикации заполнения зазора. При вытекании из него клея прекращают подачу клея, шприц отсоединяют и в оба отверстия 8 и 9 вкручивают заглушки. Конструкцию оставляют до полного высыхания клеящего состава. Далее на нижнем конце нижнего корпуса 2 и на верхнем конце верхнего корпуса 1 нарезают присоединительные резьбы. Клеящий состав 7 на основе эпоксидных смол обладает высокими адгезионными и механическими свойствами. Клеящий состав 7, наружная 3 и внутренняя 4 пластиковые концевые втулки выступают диэлектрическим изолятором. Собранное изделие ремонтопригодно. Для осуществления ремонта изделия при нарушении изолирующих свойств, например, при сколах пластиковых втулок или при разрушении клея в зазоре, переводник помещают в печь и выжигают пластиковые детали и клей. Далее изделие разбирают, чистят, проверяют, устанавливают новые пластиковые детали, закачивают клей. При необходимости выполняют перенарезку резьб.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить технологичность сборки и ремонта диэлектрического разделительного переводника для буровых колонн.