КАБЕЛЬНАЯ СЕКЦИЯ ТОКОПОДВОДА ЭЛЕКТРОБУРА

Полезная модель относится к электробуровой технике, в частности к устройствам для подвода электроэнергии к электродвигателю электробура.
Подача электроэнергии к забойному трехфазному электродвигателю электробура осуществляется по кабельной линии передач, состоящей из отрезков кабеля с концевыми узлами, которые соединяются между собой при свинчивании бурильных труб.
Известна конструкция разъемного контактного соединения для погружного электродвигателя, включающего кабельную часть с запрессованными в ее эластичную изоляционную колодку жилами кабеля и колодку из жесткого изоляционного материала, установленную в отверстии корпуса электродвигателя. (См. а.с. СССР №472424, M. кл. Н 02 К 5/22, опубл.30.05.75., бюл. №20). Герметичность контактных элементов колодки и кабельной части после соединения, располагаемых в одной плоскости, перпендикулярной центральной оси соединения, обеспечивается с помощью кольцевого элемента, поджимаемого корпусом кабельной части устройства.
Данное устройство не может быть использовано для подачи электроэнергии к забойному электродвигателю электробура в связи с другим функциональным назначением.
Известна конструкция кабельной секции, устанавливаемой в бурильной трубе, и предназначенной для питания электробура. (См. а. с. СССР №1350754, M. кл 4 Н 02 J 9/04, опуб.07.11.87, бюл. №41). Указанная кабельная секция содержит провода, а также муфту и стержень, которые установлены со стороны свободных торцов секции вдоль ее центральной оси. Муфта и стержень включают контактные кольца, неподвижно скрепленные с проводами, и изолирующие тела с опорами, которые расположены на их боковых поверхностях. Провода дополнительно скреплены с изолирующими телами муфты и стержня, охватывающими их. Опоры расположены в кабельной секции с возможностью неподвижного соединения с сухарями, которые
имеются внутри бурильных труб, образующих бурильную колонну при свинчивании. Изолирующие тела стержня и муфты, а также их опоры выполнены из изоляционного материала.
Конструктивные решения, обеспечивающие крепление данной кабельной секции к сухарям в бурильной трубе, не представлены. Использование отдельных проводов для электрического соединения муфты и стержня не надежно, а их сращивание с изолирующими телами технологически сложно и также не надежно.
Наиболее близкой заявляемой является конструкция кабельной секции токоподвода электробура, представленная в кн. Ф.Н. Фоменко, Бурение скважин электробуром. - М.: Недра, 1974, с.114 - 124, рис.52, 62. Известная секция размещается в бурильной трубе и предназначена для подачи питания к электродвигателю электробура. Кабельная секция содержит муфту и стержень, установленные со стороны свободных торцов секции вдоль ее центральной оси. Муфта и стержень снабжены опорами, и включают контактные кольца, шинки и изолирующие тела. Контактные кольца неподвижно скреплены с шинками, а изолирующее тело стержня снабжено кольцевыми буртиками на боковой поверхности. Изолирующие тела муфты и стержня боковой поверхностью неподвижно соединены с опорами. В опорах имеются отверстия, расположенные параллельно центральной оси секции. Шинки стержня и муфты между собой неподвижно связаны жилами кабеля, который дополнительно неподвижно скреплен с изолирующими телами муфты и стержня, его охватывающими.
Опоры стержня и муфты расположены в кабельной секции с возможностью неподвижного соединения с сухарями, которые установлены внутри бурильных труб, образующих бурильную колонну при свинчивании. Опоры имеют ступенчатую форму. Верхним торцом, например (рис.62.), опора стержня упирается в упор, образованный цилиндрическим пояском, выполненным на боковой поверхности изолирующего тела муфты, а в нижней части данная опора по наружной цилиндрической поверхности меньшего диаметра сращена с изолирующим телом стержня. Аналогично выполнена и
установлена опора муфты. Изолирующие тела стержня и муфты изготовлены из эластичного изоляционного материала, резины, в которую завулканизированы контактные кольца с шинками. Шинки одним концом припаяны твердым припоем к контактному кольцу, другим концом, имеющим гильзовое окончание, - оловянистым припоем к жилам кабеля. Кольцевые буртики на изолирующем теле стержня, которые входят с натягом в муфту, разрывая проводящие мостки, предназначены для улучшения изоляции между контактами разных фаз. Резиновая муфта в конусной части обжимает основание стержня с натягом, создавая уплотнение.
Недостатком известной конструкции является ее сложность, а также недостаточная надежность. Технология изготовления секции также сложна, т.к. требует обеспечения герметичности большого числа мест сращивания, которые в процессе работы электробура подвергаются значительным силовым воздействиям в условиях присутствия бурового раствора и наличия вибраций, возникающих в процессе бурения. При этом габаритные и присоединительные размеры кабельной секции строго регламентированы и ограничены поперечным размером и размером по длине бурильной трубы.
В основу полезной модели поставлена задача создать такую конструкцию кабельной секции, в которой новое выполнение элементов во взаимосвязи между собой позволило бы ее упростить, сохраняя габаритные и присоединительные размеры, и повысить при этом надежность конструкции путем уменьшения мест сращивания изолирующих тел муфты и стержня с другими элементами конструкции. При этом дополнительно будет получено упрощение технологии изготовления.
Для решения поставленной задачи предлагается кабельная секция токоподвода электробура, содержащая, как и наиболее близкая к ней известная кабельная секция, муфту и стержень, установленные со стороны свободных торцов секции вдоль ее центральной оси и включающие контактные кольца, неподвижно скрепленные с шинками, и эластичные изолирующие тела. Боковые поверхности последних неподвижно соединены с опорами, в которых имеются отверстия, расположенные параллельно центральной оси секции,
шинки стержня и муфты неподвижно соединены с кольцами, а между собой связаны жилами кабеля, который дополнительно скреплен с изолирующими телами муфты и стержня, при этом на боковой поверхности изолирующего тела последнего выполнены кольцевые буртики. В отличие от известного, в предлагаемой кабельной секции изолирующие тела муфты и стержня и их опоры выполнены как одно целое из материала изолирующих тел, а в отверстиях опор установлены ступенчатые втулки, образующие их торцы.
Кроме того, ступенчатые втулки выполнены, например, с двумя большими ступенями в каждом отверстии опоры, при этом эти ступени образуют ее торцы.
Новым является также и то, что места соединения жил кабеля с шинками муфты и стержня выполнены ступенчатой формы, например, методом прессования.
Изготовление изолирующих тел муфты и стержня, а также их опор из эластичного изоляционного материала, как единый узел, с учетом наличия армирующих втулок в отверстиях опор, упрощает технологию изготовления. При этом исключаются места сращивания опор с муфтой и стержнем, и обеспечивается повышение надежности крепления кабельной секции в бурильной трубе из-за возможности гашения перемещений опор, благодаря их упругим свойствам. Предложенная конструкция позволяет использовать в качестве изоляционного материала полимерные композиции и получать изолирующие тела муфты и стержня в процессе однократного прессования.
Выполнение соединения шинок и жил кабеля ступенчатой формы дополнительно повышает надежность их сцепления с изолирующими телами муфты и стержня. Это особенно важно в условиях воздействия вибраций, возникающих в процессе бурения.
Заявляемая конструкция иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез двухпроводной кабельной секции, на фиг.2 представлена кабельная секция, установленная в бурильной трубе.
Кабельная секция токоподвода электробура содержит муфту 1 и стержень 2, установленные со стороны свободных торцов секции вдоль ее центральной
оси. Муфта 1 и стержень 2 включают, например, соответственно медные контактные кольца 3, 4 и 5, 6, неподвижно скрепленные пайкой с медными шинками 7, 8 и 9, 10, и изолирующие тела 11 и 12. На боковой поверхности изолирующего тела 12 стержня 2 имеются кольцевые буртики 13 и 14. Опоры 15 и 16 выполнены как одно целое с изолирующими телами 11 и 12, чем обеспечивается неподвижное соединение. В опорах 15 и 16 соответственно муфты 1 и стержня 2 имеются отверстия 17 и 18, расположенные параллельно центральной оси секции. Шинки 7, 8 муфты 1 и шинки 9, 10 стержня 2, с одной стороны, неподвижно соединены с кольцами 3, 4, и 5, 6 соответственно. С другой стороны они неподвижно соединены соответственно с жилами 19, 20 и 21, 22 кабеля 23, который в свою очередь, неподвижно скреплен с изолирующими телами 11 и 12 муфты 1 и стержня 2 в процессе их изготовления. Изолирующие тела 11 и 12 и опоры 15 и 16 соответственно муфты 1 и стержня 2 выполнены из эластичного изоляционного материала, например, типа полиуритана.
В отверстиях 17 и 18 опор 15, 16 расположены ступенчатые втулки 24 и 25, например, с двумя большими ступенями в каждом отверстии опоры. Большие ступени втулок образуют торцы опор. Место соединения жил кабеля 23 с шинками муфты 1 и стержня 2 выполнено ступенчатой формы методом прессования. Опоры 15, 16 расположены в кабельной секции с возможностью неподвижного соединения с сухарями 26, 27, которые установлены внутри бурильной трубы 28. Крепление опор производится с помощью болтов (не показаны).
Сборка кабельной секции осуществляется следующим образом. Производится соединение жил кабеля 23 с медными шинками 7, 8 муфты 1, а также соединение шинок 7, 8 с контактными кольцами 3, 4 муфты 1. Далее шинки 7, 8, кольца 3, 4 жилы 19, 20 кабеля 23 запрессовываются в изолирующее тело 11 муфты 1. При этом одновременно в процессе изготовления изолирующего тела 11 как одно целое с ним формируется опора 15с отверстиями, армированными ступенчатой втулкой 24 так, чтобы большие ступени образовывали торцы опоры 15. Соединение шинок 9, 10 с кольцами 5,
6 и жилами 21, 22 кабеля 23 в стержне 2 производится аналогично. Далее происходит формирование изолирующего тела 12 стержня 2, которое прессуется одновременно с опорой 16 стержня 2 из эластичного изоляционного материала. При этом отверстия 18 опоры 16 армируются втулкой 25. Готовая кабельная секция устанавливается в бурильной трубе 28 и неподвижно скрепляется при помощи опор 15, 16 с сухарями 26, 27.