ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Предложение относится к области геофизических исследований скважин в процессе бурения и может быть использовано для электрического разделения колонны бурильных труб, использующейся в качестве электромагнитного канала связи при передаче забойной информации.
Известен электрический разделитель буровой колонны, содержащий верхний и нижний металлические переводники, соединенные между собой силовым разъемом без возможности взаимного вращения и электрически изолированные друг от друга с помощью прокладки из диэлектрического материала. На наружной поверхности нижнего переводника выполнена кольцевая проточка, в которой установлены разъемные вкладыши, воспринимающие осевые нагрузки, а во внутренней полости муфты со стороны лысок размещены сухари, над которыми установлено проставочное кольцо и упорная втулка для взаимодействия с верхним переводником (Авт. свид. №1211409, Е21В 47/00, Бюл.6, 1998 г.).
Нижний переводник на уступе (вкладышей, установленных в его проточке), охваченном прокладкой, удерживается от перемещений в осевом направлении с помощью поджатия между торцами верхнего переводника и муфты. Благодаря этому колонна имеет возможность беспрепятственно передавать осевое усилие в обоих направлениях.
Недостатком известного разделителя является то, что значительные знакопеременные осевые нагрузки, связанные с вибрациями, возникающими в процессе работы бурильной колонны, воспринимаются ограниченной торцевой поверхностью вкладышей. Увеличение контактирующей поверхности в данной конструкции приводит к снижению диаметра внутренней полости устройства, тем самым значительно увеличиваются гидравлические потери в разделителе при бурении скважин с прокачиванием бурового
раствора. Кроме того, разделитель из-за множества деталей сложен в изготовлении и эксплуатации.
Известен электрический разделитель бурильной колонны, включающий верхний и нижний металлические переводники, соединенные резьбой и электрически изолированные внутренним и наружным изоляционными слоями, изоляционную прокладку, размещенную между профилями резьбы и узел стопорения резьбового соединения, который выполнен в виде радиальных выступов, расположенных на наружной поверхности переводников, взаимодействующих с наружным изоляционным слоем, причем последний выполнен в виде продольных и поперечных слоев высокопрочного полимерного композиционного материала. Радиальные выступы выполнены или в виде вершин многоугольника, или в виде штифтов, или в виде шпонок, а переводники имеют пазы для их размещения (Авт. свид. СССР №997704, Е21В /02, Бюл.№5, 1983 г.).
В конструкции крутящий момент, передаваемый на бурильную колонну, воспринимается полимерными композиционными материалами, прочностные характеристики которых в скважинных баротермических условиях ниже, чем у металла, используемого для изготовления бурильного инструмента. Для упрочнения конструкции узел стопорения резьбового соединения выполнен в виде радиальных выступов, взаимодействующих с наружным изоляционным слоем. При возникновении разворачивающего момента выступы, закрепленные в пазах переводников, испытывают дополнительные нагрузки от крутящего момента. Но, следует заметить, что усилие, направленное на срез выступов в конструкции, приходится на ограниченную поверхность выступов, так как площадь среза расположена в перпендикулярном направлении к диаметру переводников. Для того чтобы увеличить площадь среза, нужно увеличить радиальную толщину выступов, что приведет к увеличению внешнего диаметра переводников, и не приемлемо для труб малого диаметра, тем самым ограничиваются эксплуатационные возможности разделителя.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является расширение эксплуатационных возможностей и повышение надежности конструкции.
Указанная задача решается тем, что в электрическом разделителе бурильной колонны, содержащем верхний и нижний металлические переводники, соединенные резьбой и электрически изолированные внутренним и наружным изоляционными слоями, изоляционную прокладку, размещенную между профилями резьбы; верхний и нижний металлические переводники выполнены с осевыми пазами и сквозными прорезями на встречных концах, сопрягаемыми при соединении с помощью вкладышей из электроизоляционного материала, которые могут быть выполненными из текстолита или из металла, армированного изоляционным материалом.
На фиг.1 показан электрический разделитель в сборе, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - показаны верхний и нижний переводники с пазами и прорезями.
Электрический разделитель включает верхний переводник 1, нижний переводник - 2, соединенные между собой резьбой - 3 и изолированы прокладкой. Верхний переводник 1 имеет осевые пазы - 4, а нижний - 2 имеет осевые сквозные прорези - 5. Наружный - 6 и внутренний - 7 изоляционные слои электрически изолируют переводники. На концах резьбы установлены изоляционные прокладки - 8, в осевые пазы 4 и сквозные прорези 5 при сборке вставляются изоляционные вкладыши - 9, которые могут быть выполнены из текстолита или из металла, армированного изоляционным материалом.
Электрический разделитель перед работой собирают следующим образом.
При свинчивании верхнего 1 и нижнего 2 переводников по резьбе 3, имеющей изоляционную прокладку, совмещают осевые пазы 4 верхнего переводника и сквозные осевые прорези 5 нижнего переводника и в полученные отверстия помещают вкладыши из изоляционного материала 9,
устанавливают прокладки 8 и наносят наружный изоляционный слой 6 любым известным способом (например, полимеризация композиционного материала). Затем вклеивают и закрепляют внутренний изоляционный слой 7.
При работе электрического разделителя возникающий крутящий момент, сопровождаемый осевыми нагрузками растяжения или сжатия, будет восприниматься вкладышами, расположенными по оси прибора, которые значительно увеличивают в осевом направлении кольцевую площадь приложения момента, что способствует разгрузке резьбового соединения и увеличению его надежности. Кольцевая площадь приложения момента зависит от длины осевых пазов и сквозных прорезей, и чем длиннее вкладыши, тем больший момент они смогут выдержать. При этом диаметр разделителя не увеличивается и его можно применять в трубах малого диаметра.
Таким образом, в заявляемой конструкции площадь среза вкладышей расположена вдоль оси прибора, а не перпендикулярно к диаметру (радиальные выступы) как в прототипе, что позволяет значительно увеличить площадь приложения момента без увеличения внешнего диаметра разделителя.