РАЗЪЕМНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ ПО ТИПУ "МОКРЫЙ КОНТАКТ" ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для соединения электрической линии в процессе эксплуатации нефтяных скважин для подсоединения электрических клапанов и датчиков контроля работы пластов и управления скважиной при одновременно-раздельной и поочередной эксплуатации нескольких продуктивных пластов и пропластков и управления "интеллектуальными скважинами", а также в иных случаях, где требуется соединение электрической линии в проводящей среде. Обеспечивает надежное как электрическое, так и механическое соединение электрической линии разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» в проводящей среде при одновременно-раздельной эксплуатации скважин, возможность разгрузки непосредственно на нижнюю часть разъемного электрического соединителя по индикатору веса для подгонки длины насосно-компрессорных труб при стыковке. Известен герметичный электрический соединитель (аналог) (1), авторское свидетельство №2320850, опубликовано 1980.30.12.
Соединитель содержит вилку со штыревыми контактами, размещенными в изоляторе, и центрирующую втулку, телескопически охватывающую розетку, с гнездами, внутренняя полость которой заполнена изоляционной жидкостью и закрыта со стороны сочленения эластичной диафрагмой, узел взаимной фиксации вилки и розетки, элементы угловой ориентации в виде продольного паза и расположенного в нем пальца, выполненных в центрирующей втулке и в одной из деталей соединителя, и токоподвод, который снабжен цилиндрической деталью, имеющей вес, обеспечивающий прокол диафрагмы штырями, на одном конце которой закреплена розетка, последняя соединена с токопроводом, на части длины размещенном в цилиндрической детали, узел взаимной фиксации выполнен в виде неподвижно установленной на свободном участке токоподвода со стороны, противоположной розетке, втулки, на которой шарнирно закреплена пара одноплечих рычагов, шарнирно связанных с двуплечими рычагами, одни концы которых соединены между собой пружиной, а другие взаимодействуют с кольцевым выступом, выполненным на внутренней поверхности центрирующей втулки, при этом паз имеет заходную часть и образован на цилиндрической детали, а палец - в центрирующей втулке, причем изоляционная жидкость имеет плотность, меньшую, чем плотность промывочной жидкости, а изолятор вилки выполнен из гидрофобного материала. Недостатками данного решения являются возможность попадания скважинной жидкости во внутреннюю полость разъема, что приводит к нарушению контакта соединяемых частей разъема, невозможность выполнения повторного соединения. Известен кабельный разъем (аналог) (2), патент US №4570709, опубликовано 1986, содержащий корпус, состоящий из двух частей (штыревой и гнездовой), в которых размещены контактные элементы. Контактные элементы выполнены в виде металлических штырей, при механическом соединении обеспечивающих электрический контакт. Гнездовая часть разъема является частью корпуса геофизического прибора, спускаемого в скважину на бурильных трубах. В процессе работы штыревую часть разъема опускают в скважину через бурильные трубы на каротажном кабеле. При стыковке обеих частей разъема электрические контакты соединяются, обеспечивая электрическое питание блоков геофизического прибора и прохождение от него информации по каротажному кабелю на поверхность.
Недостатком данного разъема является низкая надежность, возможность попадания скважинной жидкости во внутреннюю полость разъема, что приводит к нарушению контакта соединяемых частей разъема.
Известен кабельный разъем для работы в проводящей среде (аналог) (3), патент РФ 2260231 С1, опубликовано 10.09.2005, состоящий из штыревой и гнездовой частей с контактными элементами внутри них и мембраной, отличающийся тем, что гнездовая часть выполнена в виде цилиндрического корпуса, внутренняя полость которого выполнена ступенчатой, с контактами, выполненными в виде упругих разрезных колец, закрепленных на гибких траверсах, эластичной мембраной, расположенной со стороны сочленения со штыревой частью, и подпружиненным уплотняющим кольцом, установленным в корпусе с возможностью перемещения, причем внутренняя полость гнездовой части заполнена изоляционной жидкостью, штыревая часть выполнена цилиндрической с конусообразным концом, причем диаметр цилиндрической части штыря больше внутреннего диаметра уплотняющего кольца.
Недостатками данного кабельного разъема являются отсутствие механической фиксации соединения, ограниченность сферы применения, невозможность применения в добывающих скважинах.
Известно устройство разъемного герметичного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» для электрического соединения кабельной линии в проводящей среде (прототип) (4), патент RU №2551134, опубликовано 16.04.2015, которое выполняют из двух частей - верхней и нижней, причем верхняя часть разъемного герметичного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» состоит из корпуса, сильфона с камерой, заполненной электроизоляционной жидкостью, контактной группы с необходимым количеством контактов, которую соединяют с кабельной линией с помощью геофизической приборной головки, защитного кожуха с возвратной пружиной и цанговым захватом, в нижней части корпуса располагают захватную цангу, полость которой заполняют электроизоляционной смазкой. Нижняя часть разъемного герметичного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» состоит из корпуса с канавкой для цангового захвата, в котором располагают блок контактных колец, с необходимым количеством контактных колец, которые соединяют с кабельной линией с помощью стандартной геофизической приборной головки, сильфона с камерой, заполненной электроизоляционной жидкостью, защитного герметичного кожуха, поджимаемого посредством пружины, стержня с канавкой для цангового захвата. Для защиты от проникновения скважинной жидкости между защитными герметичными кожухами и корпусами верхней и нижней части разъемного герметичного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» устанавливают уплотнительные элементы. Недостатками соединителя являются невозможность разгрузки по индикатору веса непосредственно на нижнюю часть разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» для подгонки длины насосно-компрессорных труб при стыковке, недостаточная механическая прочность и низкая надежность электрических соединений.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности как электрического, так и механического соединения электрической линии разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» в проводящей среде при эксплуатации скважин.
Цель предлагаемой полезной модели достигается тем, что в разъемном электрическом соединителе по типу «мокрый контакт», состоящем из двух частей - нижней и верхней, на наружной поверхности корпуса нижней части расположены контактные кольца, разделенные диэлектрическими кольцами, сверху навернут наконечник, на котором происходит разгрузка насосно-компрессорных труб. Верхняя часть разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» имеет открытую в нижней части внутреннюю полость, заполненную электроизоляционной смазкой, которая содержит блок ответных контактных элементов, а также имеет цангу для надежной фиксации соединения после стыковки и компенсатор с электроизоляционной жидкостью для промывки от скважинной жидкости блока контактных элементов после расстыковки.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, решается разъемным электрическим соединителем по типу «мокрый контакт» для электрического соединения кабельной линии в проводящей среде, который состоит из двух частей - нижней и верхней. На наружной поверхности корпуса нижней части разъемного электрического соединителя расположены контактные кольца, разделенные диэлектрическими кольцами с герметизацией внутренней полости уплотнительными элементами. Верхняя часть разъемного электрического соединителя имеет открытую в нижней части внутреннюю полость, заполненную электроизоляционной смазкой, которая содержит блок ответных контактных элементов, а также имеет цангу для надежной фиксации соединения после стыковки.
Корпус нижней части разъемного электрического соединителя способен нести опорную нагрузку, для чего сверху навернут наконечник, зафиксированный винтом, на котором происходит разгрузка насосно-компрессорных труб по индикатору веса, для подгонки длины насосно-компрессорных труб при закрытии планшайбы после стыковки нижней и верхней частей разъемного электрического соединителя. Корпус нижней части разъемного электрического соединителя содержит переход диаметра с большего на меньший для фиксации с цангой, которая расположена в корпусе верхней части разъемного электрического соединителя, герметичный канал для прокладки соединительных проводов, корпус электровводов с герметичными электровводами, переводник для соединения с нижерасположенным оборудованием, либо насосно-компрессорными трубами, имеющий отверстие для выхода электрической линии на внешнюю поверхность корпуса разъемного электрического соединителя. Контактные кольца соединены с герметичными электровводами при помощи контактов с пружинами, расположенными в диэлектрических цилиндрах.
К корпусу верхней части разъемного электрического соединителя посредством кожуха присоединена цанга, которая содержит во внутренней полости корпус диафрагмы, в котором зажата диафрагма с отверстием в центре, для съема грязевых отложений с нижней части разъемного электрического соединителя при стыковке и уплотнительные элементы для герметизации разъемного электрического соединителя после стыковки. В корпусе верхней части разъемного электрического соединителя выполнен герметичный канал для укладки проводов, соединяющих блок контактных элементов с герметичными электровводами, расположен обратный клапан и отверстие для выхода электроизоляционной смазки из внутренней полости во внешнюю среду при стыковке разъемного электрического соединителя, перепускной клапан для выхода электроизоляционной жидкости из компенсатора, который присоединен к корпусу верхней части разъемного электрического соединителя, для промывки от скважинной жидкости блока контактных элементов после расстыковки и сохранения электроизоляционных свойств контактных элементов при повторных стыковках. Также верхняя часть разъемного электрического соединителя содержит переводник с отверстием для выхода электрической линии для соединения с колонной насосно-компрессорных труб.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает надежное как электрическое, так и механическое соединение электрической линии разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» в проводящей среде при эксплуатации скважин с приборами, содержащими датчики давления, температуры, расхода, влагосодержания жидкости, а также электроприводами механизмов и электроклапанов, возможность разгрузки непосредственно на нижнюю часть разъемного электрического соединителя по индикатору веса для подгонки длины насосно-компрессорных труб при закрытии планшайбы после стыковки разъемного электрического соединителя.
Новым является то, что разъемный электрический соединитель по типу «мокрый контакт» в нижней части содержит наконечник, на котором происходит разгрузка по индикатору веса для подгонки длины насосно-компрессорных труб при закрытии планшайбы после стыковки разъемного электрического соединителя, корпус имеет переход диаметра с большего на меньший для фиксации цанги, а контактные кольца соединены с герметичными электровводами при помощи контактов с пружинами, расположенными в диэлектрических цилиндрах. Верхняя часть разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» имеет диафрагму с отверстием в центре для съема грязевых отложений с нижней части разъемного электрического соединителя при стыковке, обратный клапан для выхода электроизоляционной смазки при стыковке, перепускной клапан для выхода электроизоляционной жидкости из эластичного компенсатора, который присоединен к корпусу верхней части разъемного электрического соединителя, для промывки от скважинной жидкости блока контактных элементов после расстыковки и сохранения электроизоляционных свойств контактных элементов при повторных стыковках.
На фиг. 1 в продольном разрезе представлена конструкция нижней части разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт».
Нижняя часть разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» состоит из корпуса 1 с герметичным каналом для прокладки соединительных проводов 2, на котором на изоляторе 17 расположены контактные кольца 3, разделенные диэлектрическими кольцами 4. На корпус 1 сверху навернут наконечник 5, зафиксированный винтом 6, на котором происходит разгрузка по индикатору веса для подгонки длины насосно-компрессорных труб при стыковке. Корпус 1 имеет переход диаметра 7 с большего на меньший для фиксации цанги 39 (фиг. 3) верхней части разъемного электрического соединителя, корпус электровводов 8 с герметичными электровводами 9, переводник 10 для соединения с колонной насосно-компрессорных труб, с разрезной гайкой 11 и отверстием 12 для выхода электрической линии. Контактные кольца 3 соединены с герметичными электровводами 9 при помощи контактов 13 с пружинами 14, расположенными в диэлектрических цилиндрах 15. Герметичность контактных колец 3 и соединений обеспечена уплотнительными элементами 16.
На фиг. 2 и фиг. 3 в продольном разрезе представлена конструкция верхней части разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт».
Верхняя часть разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» включает в себя заполненную электроизоляционной смазкой внутреннюю полость 18 (фиг. 3), которая содержит блок ответных контактных элементов 19 с контактами 43, корпус 20 (фиг. 2, фиг. 3), в котором расположены герметичные электровводы 22 (фиг. 2), соединенные с контактами 43 (фиг. 3), выполнено отверстие 21 (фиг. 2, фиг. 3) для проводов, соединяющих блок контактных элементов 19 (фиг. 3) с герметичными электровводами 22 (фиг. 2), расположен обратный клапан 23 (фиг. 3) для выхода электроизоляционной смазки при стыковке, с выходным отверстием 24 (фиг. 3), перепускной клапан 25 (фиг. 2) для выхода электроизоляционной жидкости из эластичного компенсатора 27 (фиг. 2) с отверстием 26 (фиг. 2, фиг. 3) для промывки блока контактных элементов 19 (фиг. 3) при расстыковке. Эластичный компенсатор 27 (фиг. 2) присоединен к корпусу 20 (фиг. 2) разъемного электрического соединителя посредством штуцера 28 (фиг. 2) с отверстиями для перетока 29 и имеет заглушку 30 с центрирующим стержнем 31 и заливочными пробками 32. Эластичный компенсатор 27 (фиг. 2) защищен от внешних воздействий кожухом 33, соединенным в нижней части с корпусом 20 (фиг. 2), а в верхней - разрезной гайкой 35 (фиг. 2) с переводником 34 для соединения с колонной насосно-компрессорных труб 36, в котором выполнено отверстие 37 для выхода электрической линии. К корпусу 20 (фиг. 3) посредством кожуха 38 присоединена цанга 39, которая содержит корпус диафрагмы 40, в котором зажата диафрагма 41 с отверстием в центре, для съема грязевых отложений с нижней части разъемного электрического соединителя при стыковке и уплотнительные элементы 42 для герметизации разъемного электрического соединителя после стыковки. Герметичность соединений обеспечена уплотнительными элементами 44.
Работа разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» реализована следующим образом.
Предварительно в эластичный компенсатор верхней части разъемного электрического соединителя залита электроизоляционная жидкость, а цанга и внутренняя полость, которая содержит блок ответных контактных элементов, заполнена электроизоляционной смазкой.
Производят спуск нижней части разъемного электрического соединителя в скважину совместно с оборудованием для одновременно - раздельной эксплуатации скважин. Далее производят спуск компоновки верхней части разъемного электрического соединителя с электроцентробежным насосом и кабелями питания. При стыковке контролируют разгрузку на нижнюю часть разъемного электрического соединителя по индикатору веса для подгонки длины насосно-компрессорных труб.
Во время стыковки электроизоляционная смазка, находящаяся в цанге 39 и внутренней полости 18 верхней части разъемного электрического соединителя, оттесняет скважинную жидкость между двумя частями разъемного электрического соединителя и выводится наружу через обратный клапан 23 и отверстие 24. При достижении нижней крайней точки и сцепления цанги 39 верхней части разъемного электрического соединителя на переходе диаметров 7 корпуса 1 нижней части разъемного электрического соединителя происходит замыкание электрических контактов.
В случае необходимости расстыковки для подъема оборудования на ремонт работа механизма разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» происходит в обратном порядке. Вначале расстыковывается цанга 39. При этом электроизоляционная жидкость из эластичного компенсатора 27 через перепускной клапан 25 и отверстие 26 промывает блок контактных элементов 19 и разъемный электрический соединитель готов для повторной стыковки.
Технологический и технический результаты при использовании разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» достигаются за счет надежного как электрического, так и механического соединения электрической линии разъемного электрического соединителя по типу «мокрый контакт» в проводящей среде, в том числе и в скважинах при одновременно-раздельной добыче, а также за счет возможности повторного разъединения и соединения.
Экономический эффект от использования полезной модели может достигаться за счет ускорения проведения ремонтно-профилактических работ, так как возможно отсоединение только части оборудования.
Использованная литература
1. Авторское свидетельство №2320850, опубликовано 1980.30.12.
2. Патент US №4570709, опубликовано 1986 г.
3. Патент РФ 2260231 С1, опубликовано 10.09.2005.
4. Патент RU №2551134, опубликовано 16.04.2015.