Устройство для токоподвода к электробуру при бурении скважин

Полезная модель относится к области бурения скважин и может быть использовано для токоподвода и передачи сигналов в скважину и из скважины в процессе бурения.
Известна линия связи для контроля параметров бурения (патент RU 84063 U1, МПК Е21В 47/12 (2006.01), опубл. 2009 г.), состоящая из кабельных секций, встраиваемых в бурильные трубы, каждая из которых включает отрезок кабеля, контактный стержень, контактную муфту, первый и второй узлы крепления кабельной секции к бурильной трубе, при этом контактный стержень установлен на первый конец отрезка кабеля, а контактная муфта - на второй, первый и второй концы отрезка кабеля закреплены в первом и втором узлах крепления кабельной секции к бурильной трубе соответственно. Узлы крепления кабельной секции к бурильной трубе выполнены в виде расклинивающих устройств.
Недостатком такого такой линии связи является низкая надежность работы, 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 устройству и принятым в качестве прототипа является устройство для токоподвода к электробуру при бурении скважин - секция токоподвода к электробуру (патент RU 2229583, МПК Е21В 17/02 (2000.01), опубл. 2004 г.), содержащая кабельные секции, длина которых равна длине бурильной трубы, и имеющие электроконтактные разъемы на концах каждой секции, узел радиальной и осевой фиксации кабельной секции, расположенный в ниппельной части бурильной трубы. 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 устройство обеспечивает более надежное соединение секций за счет использования более надежной конструкции разъема.
Однако, надежность токоподвода, полученного при монтаже из таких секций, недостаточна из-за ненадежного соединения разъемов кабельных секций при свинчивании бурильных труб, возможности механического повреждения кабельной секции при монтаже и эксплуатации и 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 устройства является повышение надежности токоподвода к электробуру при бурении скважины за счет исключения возможности механического повреждения кабельных секций при монтаже и эксплуатации, надежного соединения разъемов кабельных секций перед свинчиванием бурильных труб и исключения воздействия бурового раствора на кабельные секции.
Поставленная техническая задача решается за счет усовершенствования устройства для токоподвода к электробуру при бурении скважин, содержащего кабельные секции, длина которых равна длине бурильной трубы, и имеющие электроконтактные разъемы на концах каждой секции, узел радиальной и осевой фиксации кабельной секции, расположенный в ниппельной части бурильной трубы.
Это усовершенствование заключается в том, что устройство снабжено жесткими герметичными корпусами, в каждом из которых зафиксирована кабельная секция, и узлом герметичного соединения корпусов кабельных секций, устанавливаемых в бурильной трубе с возможностью осевого перемещения относительно нее.
Снабжение устройства жесткими герметичными корпусами, в каждом из которых зафиксирована кабельная секция, позволяет исключить возможность механического повреждения кабельных секций при монтаже и эксплуатации и исключить воздействие бурового раствора на кабельные секции.
Узел герметичного соединения корпусов кабельных секций обеспечивает надежную защиту кабельных секций при монтаже и эксплуатации, что повышает надежность полученного токоподвода.
Установка корпусов кабельных секций в бурильной трубе с возможностью осевого перемещения относительно нее позволяет осуществить электроконтакт кабельных секций с обеспечением его герметичности до свинчивания бурильных труб, что повышает удобство монтажа и возможность контроля герметичности соединения кабельных секций для повышения надежности полученного токоподвода. Возможность осевого перемещения корпусов кабельных секций относительно бурильных труб позволяет осуществить свинчивание бурильных труб после обеспечения герметичного электроконтакта кабельных секций, что позволяет получить надежный токоподвод, размещенный в бурильной колонне, в котором исключено воздействие бурового раствора на кабельные секции.
Кроме того, корпуса кабельных секций могут иметь охватываемый конец и охватывающий конец с накидной гайкой, а узел герметичного соединения корпусов кабельных секций выполнен в виде резьбового соединения охватываемого конца с накидной гайкой и уплотнительного узла. Такое конструктивное выполнение - вариант простого надежного соединения корпусов кабельных секций.
Кроме того, узел радиальной и осевой фиксации кабельных секций относительно бурильных труб может быть выполнен в виде охватывающей корпус кабельной секции втулки с ребрами, контактирующими с внутренними боковой и торцевой поверхностями ниппельной части бурильной трубы и фиксатора корпуса кабельной секции относительно трубы с ребрами. Такое конструктивное выполнение - вариант простого надежного узла радиальной и осевой фиксации кабельных секций относительно бурильных труб.
Кроме того, корпус кабельной секции может быть установлен с возможностью поворота относительно оси бурильной трубы, что обеспечивает требуемую ориентацию кабельных секций при использовании многожильного кабеля.
Кроме того, корпуса кабельных секций могут быть заполнены диэлектрической жидкостью для повышения надежности полученного токоподвода за счет дополнительной диэлектрической защиты и повышения герметичности соединения за счет разгрузки корпуса и кабельной секции от действия внешнего давления бурового раствора.
Заявляемое устройство поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 изображено заявляемое устройство, на фиг. 2 устройство установленное в бурильную трубу.
Устройство для токоподвода к электробуру (не показан) при бурении скважин содержит кабельные секции 1, длина которых равна длине бурильной трубы 2, и имеющие электроконтактные разъемы 3 и 4 на концах каждой секции 1, узел 5 радиальной и осевой фиксации кабельной секции 1, расположенный в ниппельной части 6 бурильной трубы 2. Устройство снабжено жесткими герметичными корпусами 7, в каждом из которых зафиксирована кабельная секция 1, и узлом 8 герметичного соединения корпусов 7 кабельных секций 1. Корпуса 7 кабельных секций 1. установлены в бурильной трубе 2 с возможностью осевого перемещения относительно нее. В приведенном варианте корпуса 7 кабельных секций 1 имеют охватываемый конец 9 и охватывающий конец 10 с накидной гайкой 11, а узел 8 герметичного соединения корпусов 7 кабельных секций 1 выполнен в виде резьбового соединения охватываемого конца 9 с накидной гайкой 11 и уплотнительного узла 12. Узел 8 может иметь другую конструкцию, например - в виде муфтового резьбового соединения. Узел 5 радиальной и осевой фиксации кабельных секций 1 относительно бурильных труб 2 выполнен в виде охватывающей корпус 7 кабельной секции 1 втулки 13 с ребрами 14. Ребра 14 контактируют с внутренними боковой 15 и торцевой 16 поверхностями ниппельной 6 части бурильной трубы 1 и фиксатора 17 корпуса 7 кабельной секции 1 относительно трубы 13 с ребрами 14. Корпус 7 кабельной секции 1 установлен с возможностью поворота относительно оси бурильной трубы 2. Корпус 7 кабельной секции 1 заполнен диэлектрической жидкостью, например трансформаторным маслом или кремнийорганической жидкостью.
Монтаж токоподвода к электробуру при бурении осуществляется следующим образом.
Предварительно кабельную секцию с электроконтактными разъемами 3 и 4, фиксируют в жестком герметичном корпусе 7, что исключает механическое повреждение кабельных секций 1 при монтаже и эксплуатации и воздействие бурового раствора на кабельные секции 1. Кабельные секции 1, в корпусах 7 подают внутрь бурильной трубы 2 секциями 1, длина которых равна длине бурильной трубы 1. До свинчивания бурильных труб 2 осуществляют электроконтакт кабельных секций 1, соединяя разъемы 3 и 4 для электроконтакта кабельных секций 1 с обеспечением его герметичности уплотнительным узлом 12 при свинчивании охватываемого конца 9 с накидной гайкой 11. После этого свинчивают бурильные трубы 2 при относительном осевом перемещении корпусов 7 кабельных секций 1 и бурильных труб 2 и осуществляют их осевую и радиальную фиксацию, центрируя корпуса 7 кабельных секций 1 узлом 5 с опорой ребер 14 на внутреннюю боковую поверхность 15 и торцевую поверхность 16 ниппельной части бурильной трубы 2. Корпуса 7 кабельных секций 1 заполняют диэлектрической жидкостью, обеспечивая дополнительную диэлектрическую защиту и повышая герметичность соединения за счет разгрузки корпуса 7 и кабельной секции 1 от действия внешнего давления бурового раствора.
Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет повысить надежность токоподвода к электробуру при бурении скважины за счет исключения возможности механического повреждения кабельной секции при монтаже и эксплуатации, обеспечения надежного соединения разъемов кабельных секций перед свинчиванием бурильных труб и исключения воздействия бурового раствора на кабельные секции.